Σπερματοζωάρια μεταφέρουν περισσότερες παθογόνες μεταλλάξεις από ηλικιωμένους πατέρες
Οι μεγαλύτεροι άνδρες είναι πιο πιθανό να μεταδώσουν παθογόνες μεταλλάξεις στα παιδιά τους λόγω της ταχύτερης ανάπτυξης των μεταλλαγμένων κυττάρων στους όρχεις με την πάροδο της ηλικίας.
Τα στοιχεία δείχνουν ολοένα και πιο καθαρά ότι η ηλικία και των δύο γονέων, όχι μόνο της μητέρας, επηρεάζει την υγεία των παιδιών. Σύμφωνα με τις αναλύσεις του γονιδιώματος, μεταξύ ανδρών στην αρχή της τριακονταετίας, σχεδόν 1 στα 50 σπερματοζωάρια έχουν μία παθογόνο μετάλλαξη – ποσοστό που ανεβαίνει σχεδόν στο 1 στα 20 στην ηλικία των 70.
«Η μελέτη δείχνει ξεκάθαρα ότι οι μεγαλύτεροι πατέρες έχουν υψηλότερο κίνδυνο να μεταφέρουν περισσότερες παθογόνες μεταλλάξεις», δηλώνει η Raheleh Rahbari στο Wellcome Sanger Institute στο Ηνωμένο Βασίλειο.
Οι δυνητικοί γονείς θα πρέπει να το λάβουν υπόψη τους, λέει ο μέλος της ομάδας Matthew Neville, επίσης στο Sanger Institute. «Είναι κάτι που οι οικογένειες πρέπει να σκεφτούν όταν λαμβάνουν τις δικές τους αποφάσεις». Για παράδειγμα, οι νεότεροι άνδρες θα μπορούσαν να σκεφτούν να καταψύξουν σπερματοζωάρια αν πιστεύουν ότι δεν είναι πιθανό να αποκτήσουν παιδιά μέχρι να είναι πολύ μεγαλύτεροι, ενώ οι μεγαλύτεροι άνδρες που σχεδιάζουν να ξεκινήσουν οικογένεια θα μπορούσαν να εξετάσουν τις διάφορες διαθέσιμες τεχνικές εξέτασης.
Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι ο καθένας από εμάς έχει περίπου 70 νέες μεταλλάξεις που δεν έχουν ούτε οι γονείς στα περισσότερα κύτταρα του σώματός τους, με το 80 τοις εκατό αυτών των μεταλλάξεων να εμφανίζονται στους όρχεις των πατέρων (χωρίς να υπολογίζονται οι μεγάλες χρωμοσωμικές ανωμαλίες, οι οποίες είναι πιο κοινές στα ωάρια της μητέρας). Θεωρείτο ότι ο αριθμός των μεταλλάξεων στο σπέρμα αυξάνεται σταδιακά καθώς οι άνδρες γερνούν, λόγω τυχαίων μεταλλάξεων. Ωστόσο, μερικές γενετικές καταστάσεις όπως η αχονδροπλασία, ή νανισμός, είναι πολύ πιο κοινές από ότι θα αναμενόταν από τυχαίες μεταλλάξεις.
Το 2003, η Anne Goriely στο Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης συνειδητοποίησε ότι αυτό οφείλεται πιθανώς σε κάποιες από τις βλαστοκύτταρα που δίνουν ζωή στο σπέρμα να γίνονται εγωιστικά. Αυτό σημαίνει ότι ορισμένες μεταλλάξεις μπορούν να κάνουν αυτά τα βλαστοκύτταρα να πολλαπλασιάζονται πιο γρήγορα από το φυσιολογικό, έτσι ώστε το ποσοστό των σπερματοζωαρίων που φέρουν αυτές τις μεταλλάξεις να αυξάνεται εκθετικά καθώς οι άνδρες γερνούν, αντί να αυξάνεται σταθερά. Η Goriely συνέχισε να αποδεικνύει ότι μεταλλάξεις σε διάφορα γονίδια μπορούν να κάνουν τα βλαστοκύτταρα του σπέρματος εγωιστικά, αλλά υποπτευόταν ότι υπήρχαν περισσότερες.
Η ομάδα των Rahbari, Neville και των συνεργατών τους έχει αλληλουχήσει πάνω από 100,000 σπερματοζωάρια από 81 άνδρες διαφορετικών ηλικιών, μαζί με την αλληλούχιση των αιμοσφαιρίων τους. Με τις τυπικές μεθόδους αλληλουχίας, το ποσοστό σφαλμάτων είναι πολύ υψηλό για να ταυτοποιήσει αξιόπιστα τις μεταλλάξεις σε μεμονωμό μηχανισμούς DNA, αλλά η ομάδα χρησιμοποίησε μια νέα τεχνική που περιλαμβάνει την αλληλούχιση και των δύο κλωστών της διπλής έλικας – αν βρεθεί μια μετάλλαξη και στις δύο κλωστές, είναι πολύ απίθανο να είναι σφάλμα.
Αυτή η προσέγγιση τους επέτρεψε να εντοπίσουν μια ευρεία γκάμα μεταλλάξεων σε πάνω από 40 γονίδια που κάνουν τα βλαστοκύτταρα του σπέρματος εγωιστικά. «Το μέγεθος της επίδρασης σε ολόκληρο το γονιδίωμα ήταν πολύ μεγαλύτερο από ό,τι νομίζαμε», λέει ο Neville.
Ενώ αυτές οι εγωιστικές μεταλλάξεις αντιστοιχούν μόνο σε μια μικρή αναλογία όλων των μεταλλάξεων, έχουν σημαντική επίδραση. Αυτό συμβαίνει γιατί οι περισσότεροι από τους γονιδιακούς μας κωδικούς είναι «σκουπίδια», που σημαίνει ότι οι περισσότερες τυχαίες μεταλλάξεις δεν έχουν καμία επίδραση.
Αντίθετα, οι εγωιστικές μεταλλάξεις επηρεάζουν βασικά γονίδια και επομένως μπορούν να έχουν σοβαρές συνέπειες. «Στις περισσότερες περιπτώσεις, είναι αρκετά σοβαρές νευροαναπτυξιακές διαταραχές», λέει ο Neville. Με τουλάχιστον δύο από τα 40 γονίδια, αυτές οι καταστάσεις περιλαμβάνουν τον αυτισμό, ενώ μερικές από τις μεταλλάξεις αυξάνουν δραματικά τον κίνδυνο καρκίνων.
Είναι μια πολύ ενδιαφέρουσα μελέτη, λέει ο Ruben Arslan στο Πανεπιστήμιο του Witten στη Γερμανία, ο οποίος τονίζει την εύρεση ότι αυτές οι εγωιστικές μεταλλάξεις αυξάνονται μη γραμμικά. Ένας τρόπος για να το δει κανείς, λέει, είναι ότι ένας χρόνος πρόσθετης πατρικής ηλικίας όταν είστε νέοι είναι λιγότερο επιβλαβής από έναν χρόνο όταν είστε ηλικιωμένοι.
Η Goriely λέει ότι είναι μια καλή μελέτη που απαιτεί μεγάλη προσπάθεια. «Γνωρίζουμε εδώ και πολύ καιρό ότι το να είσαι μεγαλύτερος γονιός δεν είναι καλή ιδέα», λέει. «Οι προσοχές παλιά συνδέονταν πραγματικά με τη μητέρα. Τώρα καταλαβαίνουμε ότι και οι δύο γονείς συμβάλλουν στην υγεία των παιδιών τους».
Στα δείγματα αίματος των ανδρών, το συνολικό φορτίο μεταλλάξεων ήταν πολύ υψηλότερο στους άνδρες που κάπνιζαν, έπιναν υπερβολικά ή ήταν παχύσαρκοι. Ωστόσο, οι μεταλλάξεις συσσωρεύτηκαν οκταπλάσια πιο αργά στα σπερματοζωάρια, και δεν υπήρχε σύνδεση με το κάπνισμα, το πόσιμο ή την παχυσαρκία. Αυτό υποδηλώνει ότι το σώμα έχει έναν τρόπο να προστατεύει τους όρχεις από περιβαλλοντικούς παράγοντες όπως αυτοί.
Σε μια ξεχωριστή μελέτη από μια ομάδα που περιλάμβανε τους Rahbari και Neville, η νέα τεχνική αλληλουχίας εφαρμόστηκε σε κύτταρα του δέρματος στην στοματική κοιλότητα, αποκαλύπτοντας ένα παρόμοιο μοτίβο αύξησης μεταλλάξεων που ενισχύουν την ανάπτυξη ορισμένων γραμμών βλαστοκυττάρων.
«Φαίνεται ότι αυτά τα πρότυπα επιλογής δεν είναι κάτι αποκλειστικό για τα σπερματοζωάρια», λέει η Rahbari. Ενώ οι μεταλλάξεις που ενισχύουν την ανάπτυξη είναι ένα βήμα προς τα κύτταρα που γίνονται καρκινικά, μπορούν να προκαλέσουν προβλήματα ακόμα και αν τα κύτταρα δεν γίνουν καρκινικά και μπορεί μάλιστα να συμβάλλουν στη διαδικασία γήρανσης.