По эпигеному можно определить, есть ли у человека близнец

Рождение однояйцевых близнецов обычно не наследуется и происходит приблизительно с одинаковой частотой по всему миру. Поэтому это событие считается случайным. Разделение зиготы происходит на ранних стадиях эмбрионального развития, когда хроматин активно деметилируется и метилируется de novo. Международная группа ученых проверила гипотезу, согласно которой такое существенное событие в развитии эмбриона отражается на эпигеноме однояйцевых близнецов.

В исследование включили данные о метилировании генома в клетках крови 924 однояйцевых близнецов (один близнец из пары). Контрольная группа состояла из 1033 разнояйцевых близнецов, куда вошли 419 пар близнецов (оба близнеца из пары). Данные о метилировании были взяты из Нидерландской базы близнецов (Netherlands Twin Register, NTR). Контрольная группа из разнояйцевых близнецов была необходима, чтобы исключить влияние на эпигеном условий внутриутробного развития. Выявили 243 дифференциально метилированных сайта.

После этого дополнительно проанализировали данные таких исследований, как TwinsUK, Finnish Twin Cohort, Brisbane Systems Genetics Study и Environmental Risk Longitudinal Twin Study, всего 5723 человека. Выявили 834 сайта, метилирование по которым значимо отличалось у однояйцевых и разнояйцевых близнецов. В 497 случаях у однояйцевых близнецов сайты были менее метилированными, в 337 случаях — более. Сравнение метилирования у разнояйцевых близнецов и у людей, которые не были близнецами, не выявило значимых различий.

В зависимости от того, когда произошло разделение эмбриона, однояйцевые близнецы могут быть дихориальными (в 1/3 случаев), монохориальными диамниотическими (в 2/3 случаев) или монохориальными моноамниотическими (редко, менее чем в 1% случаев). В среднем, максимальная корреляция по выявленным сайтам метилирования наблюдалась у моноамниотических близнецов, а наименьшая — у дихориальных.

Выявленные дифференциально метилированные сайты не были случайно распределены по геному. Среди гипометилированных сайтов 45% относились к прителомерным областям, а 41% гиперметилированных сайтов принадлежало к прицентромерным регионам. Дифференциально метилированные сайты чаще встречались в CpG-островках и межгенных регионах. Сайты, которые имеют тенденцию сохранять одинаковое метилирование в разных тканях человека, также были сверхпредставлены в выявленном наборе.

Авторы также выявили, что гипометилированные сайты чаще встречаются в местах связывания таких транскрипционных факторов, как DLX1, EN1, EN2, ESRRA, ESX1, GBX2, OTX1 и SOX10. Они, в свою очередь, ассоциированы с развитием переднезадней оси и ранним эмбриональным развитием.

Гиперметилированные сайты ассоциированы с мотивами связывания таких транскрипционных факторов, как MAX, RXRA, RARG, SREBF2 и IRF3. Они связаны с сигналингом рецептора ретиноевой кислоты, клеточной адгезией и с WNT-сигналингом. Гиперметилированные сайты чаще встречаются в гетерохроматине.

По полученным паттернам метилирования ученые примерно с 80%-ной вероятностью сумели определить, был ли человек близнецом. Известно, что у однояйцевых близнецов выше риск развития некоторых заболеваний, например, синдром Беквита-Видемана встречается почти в десять раз чаще. При этом нужно учитывать синдром исчезающего близнеца, когда ребенок рождается один, но риск определенных заболеваний у него все же повышен. Теперь появилась возможность исследовать эту взаимосвязь.

В дальнейшем ученым предстоит выяснить, являются ли такие эпигенетические изменения причиной, следствием или побочным эффектом формирования близнецов.