Los errores de replicación del ADN durante la división celular hacen que los gemelos monocigóticos diverjan entre sí incluso durante las primeras etapas de desarrollo, encuentra un nuevo estudio.
por Catherine Offord
Los gemelos monocióticos no son tan idénticos como se suponía anteriormente, según un estudio publicado hoy (7 de enero) en Nature Genetics. En lugar de tener exactamente las mismas secuencias de ADN, los gemelos comienzan a acumular variación genética desde las primeras etapas de desarrollo, descubrieron los investigadores de la empresa deCODE genetics con sede en Islandia, lo que significa que un gemelo alberga variantes que no están presentes en el otro.
También conocidos como gemelos monocigóticos porque se desarrollan a partir de un solo óvulo fertilizado, los gemelos idénticos han sido durante mucho tiempo fundamentales para la investigación sobre los efectos relativos de los genes y el medio ambiente, también conocido como “naturaleza versus crianza”. Aunque todo el mundo acumula algunas mutaciones genéticas durante su vida, se asumió que las diferencias en los gemelos idénticos eran mínimas, particularmente cuando los gemelos son jóvenes, lo que permite a los investigadores estudiar cómo los diferentes entornos influyen en el desarrollo de personas con el mismo genotipo.
El nuevo estudio se centra específicamente en las mutaciones que ocurren cuando los embriones se forman a partir de la masa de células dentro del blastocisto, una estructura que se implanta en la pared uterina o antes. Durante esta etapa de desarrollo, esta masa celular interna puede dividirse para formar dos embriones que se desarrollan por separado.
Basándose en las bases de datos genéticas de deCODE para analizar la variación en múltiples células muestreadas de 381 pares de gemelos monocigóticos y sus familiares inmediatos, los investigadores identificaron una serie de mutaciones que surgieron durante esta etapa de desarrollo en solo un miembro de cada par, lo que significa que al nacer, los llamados gemelos idénticos ya pueden diferir genéticamente entre sí.
Kári Stefánsson , CEO y fundador de deCODE y coautor del nuevo estudio, habló con The Scientist sobre cómo él y su equipo lograron identificar estas mutaciones y sobre lo que significan los hallazgos para la investigación en genética y biología del desarrollo.
The Scientist : ¿Cómo pudieron usted y sus colegas identificar mutaciones que habían surgido específicamente durante el desarrollo?
Kári Stefánsson – Crédito: MAGNUS ANDERSEN
Kári Stefánsson: Para poder hacer este estudio, tuvimos que secuenciar los genomas de gemelos idénticos, sus padres, sus hijos y sus cónyuges. Por lo tanto, se convierte en un estudio bastante extenso y hay que realizar muchas secuencias para poder determinar el momento y la naturaleza de las mutaciones.
[Observamos] mutaciones tempranas que son específicas de uno de los gemelos, y por mutaciones tempranas, me refiero a mutaciones que ocurrieron lo suficientemente temprano como para que se encuentren en al menos algunas de las células somáticas del individuo, y también se encuentren en el hijos de ese individuo, lo que significa que entran en las células germinales.Si los encuentra tanto en las células somáticas como en las células germinales del individuo, sabrá que la mutación tuvo lugar antes de que se decidiera que la célula debería convertirse en una célula germinal. Nosotros lo llamamos. . . ‘antes de la especificación de células germinales primordiales’. Esa es la determinación más importante para demostrar que se trata de una mutación temprana.
TS : ¿Cuán diferentes eran los gemelos idénticos entre sí?
KS: Se diferenciaron por 5.2 mutaciones tempranas del desarrollo, en promedio. Pero hay un 15 por ciento de ellos que tienen un número sustancial de estas mutaciones tempranas.
Hemos encontrado un par de gemelos donde uno de los gemelos tiene mutaciones en todas las células de su cuerpo, y no se encuentran en ninguna célula del cuerpo del otro gemelo. Eso significa básicamente que uno de los gemelos está formado únicamente por el descendiente de la célula donde tuvo lugar la mutación. . . . Luego, hemos encontrado gemelos cuando la mutación se encuentra en todas las células del cuerpo de uno de los gemelos y en el 20 por ciento de las células del cuerpo del otro gemelo. Entonces, uno de los gemelos acaba de formarse a partir del descendiente de esta célula donde ocurrió la mutación, y el otro está formado en parte por descendientes de esas células y en parte por otra cosa. . . . Esta es la primera vez que esto se demuestra.
Lo interesante de esto es que cuando miras todas las combinaciones que hemos encontrado. . . parece que la coincidencia es un factor extraordinariamente importante en el que las células de la masa celular interna forman una persona.
TS : ¿Pudiste establecer qué causó estas mutaciones?
KS: La mayoría de esas mutaciones, como la mayoría de las mutaciones en general, ocurren durante la replicación de las células; son errores de replicación. Una de las cosas que hicimos fue observar el tipo de mutaciones que ocurren durante el desarrollo, y pudimos demostrar que el tipo de mutaciones que ocurren al principio difiere de las mutaciones que ocurren después, lo cual no es una sorpresa para nadie. De Verdad.
Esto ciertamente coloca un nuevo tipo de excepción sobre aquellos que usan gemelos idénticos para establecer la separación entre la naturaleza y la crianza.
Hay un tipo específico de mutación, por ejemplo, que depende de la metilación. Esa es la mutación de CpG a TpG que se considera dependiente de la desmetilación de CpG metilados. [ Nota del editor: CpG es una citosina seguida de una guanina, mientras que TpG es una timina seguida de una guanina ]. Podemos demostrar que el número de esas mutaciones aumenta con el desarrollo. Por tanto, son raras [entre] estas mutaciones muy tempranas, porque la metilación no ha tenido lugar, o porque ha tenido lugar una cantidad muy pequeña de metilación.
TS : Los estudios de gemelos han jugado un papel importante en muchas investigaciones genéticas. ¿Cómo afectan sus hallazgos a ese tipo de investigación?
KS: [Se relaciona con] la suposición de que las diferencias entre gemelos idénticos siempre se deben al medio ambiente. Tomemos, por ejemplo, estudios que analizan el autismo en gemelos idénticos que se crían por separado o separados. La interpretación clásica de cualquier diferencia [encontrada] sería que la diferencia entre ellas se debería a diferentes entornos. Pero antes de que puedas hacer esa interpretación, es mejor que te asegures de que uno de ellos no tenga una mutación de novo en un gen importante que el otro no tenga. Así que esto ciertamente impone un nuevo tipo de carga a quienes usan gemelos idénticos para establecer la separación entre naturaleza y crianza.
Este no es solo un estudio que tiene relevancia cuando se trata de la comprensión de la genética, sino también del desarrollo humano: ¿Cómo investigamos el desarrollo humano temprano de una manera ética, de una manera no intervencionista? Esta es una forma de hacerlo. Podemos comenzar a utilizar las mutaciones para desarrollar [una] comprensión de cómo se asignan las células del embrión temprano para desarrollar los diversos órganos del cuerpo.
TS : Entonces, ¿deberíamos dejar de referirnos a los gemelos monocigóticos como “idénticos”?
KS: [Risas] Creo que los gemelos idénticos, todos ellos, siempre serán lo suficientemente similares entre sí, por lo que no debería ofender a nadie el llamarlos idénticos. Pero yo creo eso . . . cuando intenta comprender las diferencias que puedan existir entre gemelos monocigóticos, debe alejarse uno o dos pasos del término “idéntico”.
Referencia: H. Jonsson et al., “Diferencias entre los genomas de la línea germinal de gemelos monocigóticos”, Nat Gen , doi: 10.1038 / s41588-020-00755-1, 2021.
