Az ikerkutatás (epi)genetikája – Mennyire is hasonlít(hat)unk egymásra?

Az Élő Adás előadássorozat idei szezonzárásaként egy érdekfeszítő, szellemes és szórakoztató témával látta vendégül az érdeklődő hallgatóságot a Déli Tömb Fejér Lipót termében. A helyzet pikantériája az volt, hogy nem csak az előadás témája szólt az ikrekről, maguk az előadók is egypetéjű ikrek.

Nemrégiben hallhattuk Dr. Gyertyán István tolmácsolásában A viselkedésfarmakológia kihívásai az idegrendszerre ható gyógyszerek kutatásában című roppant érdekes és klinikailag is releváns előadását. Április 27-én, egy esős szerda délután pedig Melicher Dóra PhD hallgató, Dr. Tárnoki Ádám Domonkos, valamint Dr. Tárnoki Dávid László ikerkutatók tették tiszteletüket az egyetem berkein belül, kissé rendhagyó módon. Számomra az alapötlet is kiemelkedik az átlagosnak mondható performanszok közül, ugyanis ilyen formában még nem volt szerencsém előadást hallgatni. Sokan próbálják kifejleszteni a leghatékonyabb módját annak, hogy jó előadók legyenek és bizony a témába vágó hatékony demonstráció az egyik eredményes eszköze ennek. Nos, a köztük lévő dinamizmus fantasztikus volt.

Az idő előrehaladtával egyre inkább az ember szeme elé tárul a molekuláris világ nagysága és megannyi lehetősége. Az egyre precízebb képalkotó technikák segítségével az előbb említett mondat már nemcsak közvetve, hanem lassacskán szó szerint is igaz lesz. Sok kérdésre a válasz szinte már molekuláris szinten is megtalálható. Az előadók is igyekeztek bizonyos kérdésekre válaszokat kapni egy fő irányt alkalmazva: az ikreken keresztül. A Tárnoki testvérek a Magyar Ikerkutatás fontos szereplői. Részben az ő kezdeményezésükre, részben pedig a Semmelweis Egyetem Radiológiai és Onkoterápiás Klinika közreműködésével jött létre a Magyar Ikerregiszter, amelynek célja a Magyarországon élő ikrek regisztrálása, összehívása, és az esetleges genetikai betegségek vagy azok hajlamának vizsgálata. Az alapító tagok között tudhatjuk Dr. Ménteki Júlia biológust, aki számos iker témájú könyv szerzője és a nemrégiben elhunyt dr. Czeizel Endre volt munkatársa, illetve Dr. Littvay Leventét, aki az adatok statisztikai hátterének kielemzésében segíti a többiek munkáját.

Tudositas_Ikerkutatas_www.nlcafe.hu

Az előadás elején különböző iker-történeteket lehetett hallani, amelyek tanulsága szépen átvezette a hallgatót arra a tárgykörre, hogy az egypetéjű ikrek genetikailag szinte megegyeznek-e. Az előadás második felében, az epigenetikai magyarázatnál erre a kérdésre is kaptunk választ, de ne rohanjunk még így előre. A kutatás fő célja, hogy meg lehessen állapítani, hogy bizonyos betegségeknek milyen arányú a genetikai háttere. A történet persze nem ilyen egyszerű, ugyanis ez több – genetikai és környezeti – tényezőtől is függ (multifaktoriális). Először is tisztázzuk, hogy mikor beszelhetünk egy- és mikor kétpetéjű ikrekről! Az egypetejű ikrek esetében egy darab hímivarsejt termékenyít meg egy darab petesejtet, amely majd kettéosztódik; ennek a molekuláris jelátviteli mechanizmusa a mai napig tisztázatlan. Kétpetéjű ikrek esetében viszont két darab hímivarsejt termékenyít meg két darab petesejtet. Az előadás alatt elhangzott adatok elsőre talán hihetetlennek tűnhetnek, mint például az, hogy statisztikailag minden kilencedik terhesség ikerterhességnek indul, de az egyik magzat méhen belül (in utero) elhal, és többnyire nyomtalanul felszívódik. Előfordulhat az is, hogy ez az esemény később következik be. Ebben az esetben az éltben maradt magzat megszületése után, életének későbbi szakaszában akár depressziós is lehet, továbbá kissé szokatlan habitust is felvehet. Ilyen például David Teplica ikerkutató, ikerfotós. Képi ábrázolásmódjának tárgya az ikrek fotografikus megjelenítése, és a képek egymásból kivonása (szubsztrakció). Ezzel egy olyan vizuális hatást ér el, hogy a két ember kvázi egynek látszik. Az apróbb különbségek, mint például a fül nagysága vagy a kisebb vonások aszimmetriája persze feltűnnek a laikusoknak is, hiszen úgy néz ki a kép, mintha kicsit bemozdult volna az alany, de csak bizonyos pontoknál homályos. David egyik képen saját maga is látható, ahogy nézi a “semmit”. Mikor szüleihez fordult tanácsért, hogy miért pont az ikerfotózás a hobbija, édesanyja elmondta neki, hogy valószínűleg azért, mert volt egy ikertestvére, aki magzat korában meghalt. Szerintem ezzel a képpel nem is lehetne művészibben ábrázolni azt, hogy ami számunkra ott a semmivel ér fel, az mindössze a meg nem született testvér hiányát reprezentálja.

Az ikrek esetében van még egy fontos jelenség, amely nem teljesen kapcsolódik a klinikumhoz, de annál inkább rendelkezik lélektani vonatkozásokkal. Ez pedig nem más, mint a szétválasztott ikerpárok vizsgálata. Ennek a témának neves szakértője Dr. Nancy L. Segal pszichológus. Az ő munkássága kapcsán hallottunk egy már-már filmbe illő történetet két egypetéjű kolumbiai ikerpárról, akiknek egy-egy tagját születésük után egy véletlen folytán összecseréltek, ám sok évvel ezután, talán maga a sors mégis összehozta az eredeti felállást. A szóban forgó fiúkat ugyanis kétpetéjű ikrekként nevelték. Az egyikből földműves lett, a másikból üzletember. Egyszer az üzletember meglátta a földművest eladóként egy boltban, és megszólította. A párbeszéd végére kiderülhetett, hogy bizony nem a recesszió miatt vállalt másodállást, hanem a földműves vér szerinti testvére került elő.

Tudositas_Ikerkutatas_www.semmelweis.hu

A továbbiakban a páros bemutatta az ikerkutatás klinikai jelentőségét. Az érelmeszesedés (atherosclerosis) kialakulásának kutatásakor három régió ereit tanulmányozták:a közös nyaki fejverőeret (arteria carotis communis), a szívkoszorúereket (arteriae coronariae), valamint a combverőeret (arteria femoralis), mint perifériás érelmeszesedési helyet. A vizsgálatok során különös figyelmet fordítottak az egy- és a kétpetéjű ikrekre, ezen kívül alkalmazták az ACE-modellt. Az ACE egy betűszó, amely az additív és a közös (common) genetikai hatást, valamint a környezeti (environmental) komponenseket veszi figyelembe. Az adatok kiértékelésénél azt az eredményt kapták, hogy az egypetéjű ikreknél az érték nagyobb mértékben korrelál, mint a kétpetéjűeknél. Ennek tanulságaként azonban kijelenthetjük, hogy ez nem jelent törvényszerű és biztos bekövetkezést. Konklúzióként mindenesetre levonhatjuk, hogy a korai szűrővizsgálatok preventívek lehetnek, és ha meg nem is lehet állítani az ilyen állapot kialakulását, de le lehet lassítani. Mielőtt a szó Dórához került, azt is megemlítették, hogy ezekkel az ikerkutatási módszerekkel lehet vizsgálni egyebek mellett a testösszetétel örökletességét, az elhízást, az alvást. Szó esett még a sokakat foglalkoztató öregedésről. Az öregedés egy komplex, multifaktoriális folyamat, amely nagyon alacsony (20-20%-os) genetikai determinációs különbséget mutat az egypetéjű ikrek között. Egyszerűsítve tehát az ő öregedésük is különbözhet.

Melicher Dóra első szavaival a hallgatóságot arra ösztönözte, hogy legyen meg mindenkiben az egészséges szkepticizmus a tudomány iránt. Nem kell egyből elhinni, amit hallunk, és netán logikusnak vélünk, a látszat néha csal, s ezt azzal támasztotta alá, miszerint a fiúk a klasszikus ikermodellt alkalmazták a kutatások és a mérések során. Az adatok a valóságban másképp néznek ki, ha több tényezőt is belevesznek. Az való igaz, hogy a korreláció magasabb az egypetéjű ikrek esetében, viszont az összetett adatok tekintetében mindössze 25-40% körül alakulnak így is. Ráadásul különböző modellek és felmérések születtek azt vizsgálva, hogy az elmúlt években, évtizedekben hogy alakultak a születések. A kétpetéjű ikerterhességek és -szülések aránya az 1980-as évek óta nő. Ennek feltételezett okai a kitolódott anyai életkor – amely átlagban már 30 év fölött van –, a mesterséges megtermékenyítés (In Vitro Fertilisatio, IVF), a fokozott folsav (B9-vitamin) felvétel, étkezési szokások és még számos más; a lista itt elég hosszú. Ugyanígy az egypetéjű ikrek születési aránya is enyhe növekedést mutat ugyanekkora időintervallumban. Ezeket az adatokat a Dán Ikerregiszter alapján állították össze, de sejtések alapján ez másutt is hasonló értékeket mutathat. A rendelkezésre álló földrajzi adatok alapján pedig az állapítható meg, hogy leginkább Afrika területén gyakoriak az ikerterhességek, míg a többi kontinens országaiban változóak ezek az értékek.

Dóra előadásának különlegessége abban rejlett, hogy felhívta a figyelmünket arra, hogy egy fontos, nem elhanyagolandó tényt is figyelembe kell venni, amikor genomi szinten kutatunk valamit. Ez pedig az epigenetikai változatosság. Egy rövid történeti áttekintés során számba vettük a fontosabb mérföldköveket: 1953-ban a DNS szerkezeti meghatározása Francis H. C. Crick, James D. Watson és Maurice H. F. Wilkins által, az ezredforduló előtt induló, s nem sokkal az után véget ért Humán Genom Program (HUGO) és az egyre inkább használt újgenerációs szekvenálási módszerek (NGS) segítették a kutatókat, hogy egyre mélyebb szinten értsék meg, mit is kódolhat a genomunk; ezt persze tejes egészében még ma sem ismerik a kutatók. Dóra ezután egy nagyon szép példával festette le, hogy hogy is lehet a legegyszerűbben elképzelni , mi az epigenetika. Ha egy koncerttermet egy sejtként képzelünk el, akkor színpad: maga a sejtmag; benne a különböző hangszerekkel felszerelt zenészek és maga a karmester, az irányító: a DNS. Amikor a DNS felvesz egy komplexebb térszerkezetet és kromoszómává áll össze, abban különböző fehérjék is részt vesznek. Ez egy konzervatív tulajdonság, vagyis mindenkiben ugyanígy van jelen. Az egyéb, enzimek által részben módosított apró, de lényeges változtatások azok, amik egyedivé teszik a rendszert. Vannak a fúvósok, a nagybőgősök, a dobosok. Mindenkinek megvan a maga feladata, amelyet együtt, összehangoltan végez, ez egyfajta mintázatot biztosít. A módosítások egyszerű funkciós csoportok felhelyezésével érhetők el (metilálás, acetilálás, alkilálás), s ezek az epigenetikai változások az idő előrehaladtával egyre kifejezettebbé válnak. Előfordulhat az is, példának okáért, hogy az ikerpár egyik tagjánál már akár magzati korban – in utero – egy pontmutáció egy apró változást hoz létre. Amíg nem íródik át róla hírvívő RNS (mRNS transzkripció), majd fehérje nem szintetizálódik (transzláció), addig ez nem észrevehető – a tiszta hegedűszólamot nem zavarja meg az egyik zenész fúvós-nagybőgő hangszercseréje, amíg a karmester nem vonja be őt is a szólamba. Ezt a jelenséget Dóra a sztochasztikus epimutáció jelenségének nevezte. Az egy másik kérdés, hogy a további módosulások az első miatt következnek be, vagy mindenféleképpen sor kerülne-e rájuk. A lényeg, ezek a mintázatok folyamatosan változhatnak, miközben akár meg is maradhat az eredeti fenotípus, a megjelenés. Az epigenetikai hatások tárháza hatalmas, a teljesség igénye nélkül felsorolok párat, ami a fentebbi példát előidézheti: az egyedfejlődés folyamata, anyai hatások, fizikai, élettani, mikrobiális és egyéb környezeti hatások.

Tudositas_Ikerkutatas_www.ng.hu

Végül Dóra mesélt a teloméra és a telomeráz enzim hatásáról is. A teloméra a kromoszómába feltekeredett DNS-szál végein található rövid, ismétlődő szakasz. Vannak jellegzetes bázissorrendek, melyek ismétlődése akár fajspecifikus is lehet. Funkcionálisan megakadályozza a kromoszómák végeinek összetapadását, a sejtosztódás során pedig védi a DNS-t a folyamatos rövidülés káros hatásaitól. A telomeráz enzim feladata, hogy a folyamatosan rövidülő szakaszhoz kevés bázisból álló szekvenciát adjon hozzá, amivel mintegy kiegészíti a láncot. Ennek eredményeként az osztódás során rövidülő DNS-ből nem vész el lényegi információ. Ez sajnos-szerencsére így sem tökéletes mechanizmus. A testi (szomatikus) sejtjeinkben ez nem egy folyamatosan aktív folyamat, ezzel szemben az ivarsejtekben és a szervezetünkben található, a sejtpopuláció állandóságát biztosító őssejtekben nagyon is az. A sajnos jelzőt mindössze egy esetben kell felemlegetni, ha negatív következményekkel járó, korlátlan sejtosztódásról van szó. Ez nem más, mint a tumoros transzformáció. Tudniillik a rákos sejtekben is nagyon aktívan működik ez a mechanizmus, kikapcsolása pedig nem olyan egyszerű. Összességében, ha megnézzük, ezek a genetikai és epigenetikai információk a biológiai-pszichológiai-szociológiai hálózatokban érvényesülnek. Dóra utolsó mondanivalója sokak számára hasznos információt rejtett, miszerint, ha van egy jó kérdésünk, kutatási témánk, álljunk ki mellette, és keressünk hozzá való eszközt, amivel a választ megkaphatjuk!

Az előadás zárásaképp két különböző fénykép-összeállítást láthattunk. Az egyik sorozat témája a dohányzás hatása az arcbőr öregedésére: ezen szintén ikreket láthattunk, akik közül az egyikük masszív dohányos volt, míg a másikuk nem vagy csak kevesebbet füstölt élete során. Nem vagyok szakavatott az ilyen arcfelismerésekben, de rajtuk szemmel látható volt a különbség.

S végül az utolsó összeállításban az volt a kérdés, hogy meg tudjuk-e állapítani, hogy egy- vagy kétpetéjű ikreket ábrázol-e a kivetített fénykép. A csattanó az volt, hogy a válasz: egyik sem. A fényképész csupán megragadta a lehetőséget, hogy bemutassa az alteregókat a világnak. S ennek kapcsán jött a búcsú gondolat is: ne csüggedj és ne légy szomorú, ha nincs ikertestvéred, mert lehet, hogy a világon van egy tökéletes hasonmásod.

Tudositas_Ikerkutatas_www.ikrek.com