Геній генетичної мозаїки: вчені розповіли про унікальність наших тіл.

Науковці відкривають вражаючі факти про генетичні мутації, які накопичуються протягом усього життя людини, і виявляють, що кожна людина є шматковим покривалом з клітин з незначними генетичними варіаціями. Ці соматичні мутації — це помилки в ДНК, що виникають поза репродуктивними клітинами, — з'являються вже на перших поділах клітин після зачаття та накопичуються протягом усього життя. Саме це робить нас унікальними, порівнюючи дослідниками з генетичною мозаїкою, пише Knowable Magazine.

Незважаючи на виняткову точність процесу копіювання ДНК та надійні механізми відновлення, мільярди поділів 30 трильйонів клітин організму призводять до неминучих помилок. "Маленьке чудо полягає в тому, що ми всі продовжуємо жити і почуватися так добре", — говорить Філ Х. Джонс, біолог-онколог з Інституту Велком-Сангер в Англії.

Хоча багато з цих мутацій є безпечними, інші сприяють розвитку таких захворювань, як рак, або навіть відіграють роль у процесі старіння. Останні досягнення в технологіях дозволили науковцям виявляти ці мутації навіть у крихітних групах клітин. Майкл Лодато, молекулярний біолог з Медичної школи Массачусетського університету Чан, вважає, що до середнього віку кожна клітина може містити близько 1000 таких генетичних помилок. Науковці виявили великі ділянки мутованих клітин у таких тканинах, як шкіра, кров та товста кишка, навіть у здорових людей. Наприклад, під час дослідження зразків шкіри після операцій на повіках було виявлено, що 20-30% клітин містили мутації, пов'язані з раком, незважаючи на відсутність захворювання.

Дослідники також виявили, що мутовані клітини стравоходу, які до середнього віку домінують у тканинах, іноді несуть мутації в гені NOTCH1, що може пригнічувати розвиток раку, а не сприяти йому. Наслідки цих відкриттів поширюються й на дослідження мозку.

Раніше вважалося, що генетично мозок залишається стабільним через відсутність поділу клітин після народження, однак виявилося, що нейрони накопичують мутації з часом. Ці соматичні мутації в мозку можуть допомогти пояснити, чому у однояйцевих близнюків іноді розвиваються різні неврологічні або психіатричні захворювання, такі як шизофренія, або чому деякі мутації пов'язані з такими захворюваннями, як аутизм і епілепсія.

Дослідницькі групи, в тому числі під керівництвом Кристофера Уолша з Бостонської дитячої лікарні, виявили, що кожен нейрон у мозку дорослої людини містить сотні або навіть тисячі мутацій, які збільшуються з віком. Зв'язок між цими мутаціями та старінням викликає все більший інтерес.

У дослідженні, проведеному під керівництвом генетика Ініго Мартинкорена і опублікованому в журналі Science, вивчали крипти товстої кишки (крихітні кишені в кишечній оболонці) у людей і тварин, щоб з'ясувати, як мутації накопичуються у різних видів. Виявилося, що у довгоживучих видів, таких як люди, мутації накопичуються повільніше, ніж у короткоживучих, наприклад, мишей. Це дозволяє припустити, що довголіттю сприяють більш досконалі механізми відновлення ДНК.

Хоча це і не доводить остаточно, що мутації викликають старіння, але підтримує теорію про те, що вони відіграють певну роль. Однак втілення цих знань у практичні рішення, такі як повернення мутацій назад для збільшення тривалості життя людини, залишається далеким і досить абстрактним завданням.

Деякі мутації, як не парадоксально, мають захисний ефект. Наприклад, під час дослідження мутацій клітин крові Сиддхартха Джайсвал з Стенфордського університету виявив клони мутованих клітин, які підвищують ризик розвитку таких захворювань, як рак крові та серцеві хвороби, і в той же час ці ж клони пов'язані зі зниженням ризику розвитку хвороби Альцгеймера.

Водночас науковці вивчають, як соматичні мутації можуть допомогти в лікуванні таких захворювань, як бічний аміотрофічний склероз (БАС), використовуючи нові діагностичні підходи, які аналізують тканини, окрім крові, наприклад, слину або шкіру, для виявлення мутацій, що призводять до хвороби.

Хоча для науки залишається багато невідомого, дослідження соматичних мутацій змінює розуміння вчених про біологію людини, старіння та хвороби. Ця область досліджень, яка все ще знаходиться на початковому етапі, потребує значного фінансування, наприклад, Національні інститути здоров'я виділили 140 мільйонів доларів на каталогізацію цих мутацій.

Відкриття, зроблені на сьогодні, свідчать про те, що наше тіло — це постійно розвиваюча мозаїка, в якій мутації можуть бути як ризиком, так і захистом. Як зазначає Ініго Мартинкорена, їхня подорож у цій сфері тільки почалася, і в найближчі роки нас чекає безліч сюрпризів.