Mutacyjna igła w genetycznym stogu siana
Po raz pierwszym naukowcom udało się wpaść na trop najwcześniejszej mutacji, jaka zachodzi na drodze ludzkiego rozwoju.
Za pomocą sekwencjonowania genomu badacze niejako cofnęli czas w komórkach osób dorosłych i odkryli, co zachodzi w ludzkim genomie, kiedy człowiek jest jeszcze embrionem mikroskopijnych rozmiarów. Okazuje się, że nasze dwie najbardziej podstawowe komórki przyczyniły się do rozwoju w bardzo różny sposób.
Mutacje genetyczne możemy podzielić na dwie grupy: mutacje dziedziczne, które otrzymujemy „w spadku” po obu rodzicach i które możemy znaleźć w prawie każdej komórce, oraz mutacje nabyte (lub somatyczne), do których może dojść na jakimkolwiek etapie ludzkiego życia, w tym także na etapie embrionalnego namnażania się komórek. To właśnie mutacje somatyczne mogą (choć nie muszą) prowadzić do nowotworów złośliwych i innych chorób. I wcale nie muszą występować we wszystkich komórkach.
Na temat mutacji nabytych zachodzących na najwcześniejszych etapach życia ludzkiego wiemy bardzo niewiele, a to dlatego, że nie jesteśmy w stanie śledzić tych zmian w czasie ich rzeczywistego zachodzenia. Teraz jednak naukowcy znaleźli sposób na wyśledzenie pierwszego wystąpienia mutacji.
– Pierwszy raz zobaczyliśmy, jak dochodzi do mutacji w najwcześniejszej fazie ludzkiego życia. To jak znalezienie igły w stogu siana. Mutacji somatycznych jest tylko garstka w porównaniu z milionami mutacji odziedziczonych, ale ich uchwycenie umożliwiło nam śledzenie tego, co wydarzyło się podczas embriogenezy – ekscytuje się dr Young Seok-ju, genetyk pracujący w Wellcome Trust Sanger Institute w brytyjskim Hinxton oraz w Korea Advanced Institute of Science and Technology (KAIST) w Daejeon.
W poszukiwaniu pierwotnych mutacji zespół badawczy przeanalizował próbki krwi oraz tkanki od 279 osób cierpiących na raka piersi. Sprawdzono, czy mutacje odpowiedzialne za nowotwór były obecne zarówno w zdrowych komórkach krwi i tkanek, jak i w chirurgicznie usuniętych guzach nowotworowych.
Ponieważ rak piersi rozwija się z pojedynczej komórki, ta mutacja somatyczna albo byłaby obecna w każdej komórce tworzącej guzek, albo nie byłaby obecna w żadnej, co daje pewną wskazówkę co do ich możliwego pochodzenia. Poprzez śledzenie i porównywanie rozprzestrzeniania się różnych mutacji w różnych próbkach, naukowcy zweryfikowali aż 163 solidne mutacje, do których musiało dojść w trakcie kilku pierwszych podziałów komórkowych na etapie rozwoju embrionalnego – badacze zyskali możliwość wglądu w to, jak wcześnie komórki embrionalne wchodzą w interakcje.
To nie wszystko – analiza statystyczna wykazała, że dwie komórki powstałe w wyniku pierwszego podziału zapłodnionego jajeczka przyczyniają się do budowy reszty ludzkiego ciała w różnych proporcjach: jedna „buduje” nas w 70 proc., druga – tylko w 30.
– To stwarza bezprecedensową szansę spojrzenia na najwcześniejsze etapy ludzkiego rozwoju i odkrycia, w jaki sposób już od samego początku nabywamy różne mutacje – mówi dr Iñigo Martincorena, biolog molekularny z Sanger Institute.
Mimo że większość mutacji jest przypadkowa i nieszkodliwa, od czasu do czasu mogą one wpływać na ważny gen, powodując zaburzenia rozwojowe lub choroby.
– Zasadniczo mutacje są archeologicznymi śladami rozwoju embrionalnego pozostawionymi w naszych dorosłych już tkankach. Jeśli je znajdziemy i właściwie zinterpretujemy, będziemy więcej wiedzieć na temat ludzkiego zarodka – uważa dyrektor Wellcome Trust Sanger Institute i lider grupy badawczej prof. sir Michael Stratton.
Jej członkowie mają nadzieję, że ich ustalenia (opublikowane w „Nature”) to tylko pierwszy z wielu kroków na drodze do lepszego zrozumienia tego, co dzieje się w pierwszych dniach istnienia człowieka.
Opracowano na podstawie artykułu „Scientists Think They've Traced the Very First Mutations in a Human Life” opublikowanego na portalu LiveScience
