Учени установиха как ракът се е прехвърлил между еднояйчни близначки още преди раждането им

Туморно образувание по лицето на едно от две еднояйчни близначета наложило преждевременното им раждане. Ядрено-магнитен резонанс, направен през 33-тата седмица от бременността, разкрил образуванието по лицето на едното бебе. Когато момиченцата се родили седмица по-късно, лекарите открили тумори и при двете.

Двете сестри страдали от едно и също онкологично заболяване. Това поставило въпрос, на който общият им произход не бил достатъчен, за да даде отговор.

Дали ракът се е развил независимо при всяко от момиченцата, или ракови клетки са преминали от едната сестра към другата още в майчината утроба?

За да разгадаят тази загадка, учените потърсили отговорите в генетичната информация, съхранена в клетките на двете деца. Промените в ДНК, натрупали се по време на развитието им, позволили на изследователите да възстановят събития, случили се месеци преди появата на първите видими признаци на заболяването.

Изследване, публикувано в научното списание Nature Communications, показва, че ракът е възникнал първо при едната сестра, след което се е прехвърлил към другата още преди раждането. Най-вероятно това е станало чрез еднократно преминаване на ракови клетки в края на втория триместър от бременността. Проучването разкрило и любопитни подробности за начина, по който са се развили самите близначки.

Двете момиченца, Амелия и Амая, починали скоро след раждането си. Семейството им дало съгласие телата им да бъдат изследвани след смъртта им с научна цел. Авторите посвещават проучването на сестрите, като изпълняват желанието на майка им имената им да бъдат споменати.

В изследването участвали учени от института Wellcome Sanger, болницата Great Ormond Street и Кеймбриджкия университет.

Откъде е тръгнало заболяването?

В научната публикация момиченцето с туморното образувание по лицето е обозначено като близначка А. Още при раждането лекарите установили разсейки в няколко нейни органа. При сестра ѝ, обозначена като близначка Б, първоначално били открити изменения по кожата. По-късно станало ясно, че заболяването е засегнало и обвивките на главния и гръбначния мозък.

Туморите били определени като недиференцирани саркоми. Саркомите на меките тъкани са злокачествени образувания, които могат да се развият в мускулите, мастната тъкан и други тъкани, които изграждат и поддържат структурите на тялото. Във всички изследвани туморни проби от двете близначки учените открили едно и също сливане на два гена – MN1 и ZNF341.

Приликата между туморите обаче била само първата следа. За да разберат какво точно се е случило, учените трябвало да установят при коя от сестрите е започнало заболяването.

Еднояйчните близнаци невинаги са напълно еднакви генетично

Ключът към загадката се оказал един на пръв поглед парадоксален факт: дори еднояйчните близнаци невинаги имат напълно идентична ДНК.

Те се развиват от една и съща оплодена яйцеклетка, но докато клетките им се делят, могат да възникват генетични промени. Когато такава промяна се появи в дадена клетка, тя може да бъде наследена от всички клетки, произлезли от нея. Така се създава своеобразен генетичен „отпечатък“, по който учените могат да проследят произхода на отделните клетъчни линии.

Като сравняват тези генетични следи в различни тъкани, изследователите могат да установят кои клетки имат общ произход и кои принадлежат на едната или другата близначка.

Подобни изследвания показват колко важни са генетичните промени за разбирането на човешкото развитие и възникването на заболяванията. Те са част от по-широкия научен напредък, който открива нови възможности пред генното инженерство.

За целите на проучването учените секвенирали ДНК от 10 туморни проби, 12 проби от здрави тъкани на близначките и 11 проби от плацентата. Освен това анализирали още 12 плацентарни проби, в които били обособени повече клетки, участващи в изграждането на плацентата.

Резултатите показали, че ракът е възникнал при близначка А, а впоследствие ракови клетки са преминали към близначка Б и са образували тумори и в нейното тяло.

Решаващото доказателство било открито в туморите на второто момиченце. Клетките им носели генетични маркери, характерни за неговата сестра.

Как раковите клетки са преминали от едната сестра към другата?

Според учените най-вероятно раковите клетки са достигнали от едната близначка до другата чрез общата им плацента. Генетичният анализ позволява да се установи къде е възникнало заболяването, но не показва непосредствено как клетките са преминали между двата организма и по какъв точно път са се придвижили.

Най-вероятното първоначално огнище на рака е било образуванието по лицето на близначка А. С развитието на заболяването туморните клетки придобили различни характеристики и образували няколко клетъчни популации. След като се разпространили в тялото на момиченцето, част от тях достигнали и до сестра му.

Генетичните следи в туморите на близначка Б подсказват, че прехвърлянето е станало сравнително късно по време на бременността и най-вероятно е било еднократно.

Учените се опитали да определят и приблизителния момент, в който са настъпили тези събития. За целта анализирали мутациите, натрупани в клетките с течение на времето.

Ако се приеме, че тези мутации са възниквали с относително постоянна скорост, изчисленията показват, че туморът вероятно се е появил към края на първия триместър, а раковите клетки са преминали към другата близначка в края на втория триместър.

Изследователите обаче уточняват, че това са приблизителни оценки. Те зависят от допускането за скоростта, с която са се натрупвали мутациите, а не от преки наблюдения.

Изненадващо откритие: здрави клетки също са преминавали между близначките

Анализът разкрил и нещо неочаквано. Оказало се, че между двете момиченца са преминавали не само ракови, но и нормални клетки, при това в обратната посока – от близначка Б към близначка А.

В проба от далака на близначка А учените открили генетични маркери, които показвали, че около 75% от изследваните клетки вероятно са произхождали от сестра ѝ.

Това откритие е в съответствие с възможността по време на бременността между двете близначки да е имало обмен на кръвни клетки.

Резултатите хвърлят допълнителна светлина върху сложните процеси, които протичат по време на вътреутробното развитие. Плацентата има решаваща роля за обмена на вещества между майката и плода, а въздействието на различни вещества по време на бременността продължава да бъде предмет на научни изследвания. Сред тях са и проучванията за влиянието на кофеина върху развитието на плода.

Възможно ли е еднояйчните близнаци да се формират по-рано, отколкото се смята?

Изследването довело и до друго интересно откритие, свързано с най-ранните етапи от развитието на близначките.

Учените установили, че първите клетъчни линии, от които произлезли двете момиченца, имали различен принос за изграждането на телата им и на общата плацента.

Една от тези линии участвала почти изцяло във формирането на тялото на близначка А. Друга дала начало на клетки както в организмите на двете сестри, така и в плацентата. Трета участвала в изграждането на тялото на близначка Б и на плацентата.

Това разпределение подсказва, че първоначалният ембрион може да се е разделил на по-ранен етап, отколкото предполага класическата теория за образуването на този тип еднояйчни близнаци.

Авторите обаче предупреждават, че заключението се основава само на една двойка близнаци. Освен това анализът е позволил да бъдат проследени единствено онези клетъчни линии, чиито потомци са се запазили в изследваните тъкани.

Колко рядко ракът се прехвърля между близнаци преди раждането?

Възможността ракът да възниква още в майчината утроба не е напълно нова за науката. Предишни изследвания на близнаци с левкемия също са разглеждали въпроса за развитието на онкологични заболявания преди раждането.

Новото проучване надгражда тези знания, като за първи път в разглеждания случай позволява толкова подробно да се проследи как тумор на меките тъкани се е развил в единия организъм и впоследствие е достигнал до другия.

То обаче не дава отговор на въпроса колко често може да се случва подобно прехвърляне.

Няма и основания да се смята, че ако единият близнак развие рак, заболяването непременно ще засегне и другия.

Според изследователите става дума за рядко събитие, а не за неизбежна последица от това, че двете деца споделят една и съща вътреутробна среда.

Освен че разкрива необичайния път на заболяването при Амелия и Амая, изследването показва как анализът на генетичните промени може да помогне на учените да разберат кога и как възникват туморите в детска възраст, като същевременно проследяват нормалното развитие на организма.

Изследването е публикувано в научното списание Nature Communications.