У новорожденного ребенка шестьдесят новых мутаций

Биологи впервые подсчитали у детей мутации, которых не было ни у матери, ни у отца. Они появляются в родительских сперматозоидах и яйцеклетках. Это позволит прогнозировать неблагоприятные мутации у новорожденных и оценивать риск генетических заболеваний.

Исследователи из Великобритании, Канады и США впервые подсчитали количество новых мутаций, достающихся детям от матери и отца. Оказалось, что каждый новорожденный получает около шестидесяти генетических перестроек, которых не было у родителей. Эти мутации появляются в процессе формирования яйцеклетки и сперматозоида. В исследовании, результаты которого появились в статье, опубликованной в Nature Genetics, ученые впервые смогли вычислить источники новых мутаций.

Все мы - мутанты

Мутации – это любые изменения в геноме, это «перетасовка карт», которые входят в состав «колоды» генетического кода. Мутации есть в каждом из нас, они возникают постоянно. Но только малая их часть приводит к сильным патологиям и уродствам. Человеко-циклопы (плоды с голопрозенцефалическимими нарушениями), русалки (плоды с сиреномелией), двухголовые и прочие «монстры», собранные в тератологических коллекциях, -- это мутанты, родившиеся чудом. Ведь эмбрионы с большим количеством мутаций даже не появляются на свет: зародыш развивается медленно и просто не успевает прижиться в матке. И даже прижившийся эмбрион-мутант не рождается. Например, дети с циклопией (мозг, не разделенный на полушария, изуродованое лицо и один глаз) появляются с частотой 1 на 16 000 живорождений. Остальные погибают в утробе матери: один из двухсот выкидышей – умерший циклоп.

Большинство мутаций совместимы с жизнью. Одни связаны с риском развития заболеваний, а другие дают организму преимущества (например, выносливость по отношению к какому либо фактору среды). Мутации проявляются и во внешних признаках или остаются вовсе незамеченными. Так, длинные ресницы, веснушки или, например, склонность к запорам – это и есть мутации, которыми напичкан наш геном. Многие из них прижились в родительском геноме, другие – появились в их половых клетках, поэтому у каждого ребенка есть мутации, которых нет ни у матери, ни у и отца.

От кого достались мутации

Генетики под руководством Мэтта Херлеса (Matt Hurles) из Института Сангера (Sanger Institute) впервые подсчитали «степень мутированности» каждого новорожденного. «Опираясь на современные знания о генетике человека, мы можем предположить, что количество и качество мутаций могут варьировать между полами, -- говорит Мэтт Херлес.-- Теоретически, большая часть мутаций должна доставаться ребенку от отца». Руководитель исследования объясняет, что производство предшественников сперматозоидов – конвейерный процесс: они формируются постоянно, а предшественницы яйцеклеток -- только в период эмбрионального развития. Поэтому и шанс получить новую отцовскую мутацию больше: генетический материал яйцеклетки «законсервирован», генетический материал сперматозоидов постоянно обновляется.

Ученый объясняет, что определить истоки мутации до недавнего времени было невозможно: «Только сейчас, разработав аналитические алгоритмы и технологии, мы получили возможность найти иголку в стоге сена -- источник каждой новой мутации».

Вклад матери и отца

Проанализировав полностью геномы двух семей и вычеркнув те изменения, которые появились у ребенка за годы жизни, ученые увидели, что генетический код отпрыска содержит около 60 мутаций, появившихся при формировании родительских половых клеток.

Но предположение о большем вкладе отца в количество мутаций не подтвердилось. Геном ребенка из первой семьи содержал 92% новых мутаций, полученных от сперматозоида. Геном ребенка из другой семьи содержал всего 36% сперматозоидных мутаций; все остальные появились в яйцеклетке. Несмотря на то, что «законсервированная» предшественница яйцеклетки может накапливать мутации под воздействием неблагоприятных факторов среды, ученые отмечают, что они все равно удивлены полученным результатам и планируют провести исследование на большей выборке семей. По результатам из геномов двух семей обобщать данные пока нельзя.

Биологи объясняют, что дальнейшие исследования и детальные знания о том, в какой момент, и в каких участках ДНК у будущего ребенка появляются новые мутации, помогут более точно и своевременно диагностировать генетические заболевания или риск их возникновения.