تويت
ينشأ التوأم المتطابق من بيضة واحدة تنقسم لتعطي في النهاية جنينين، لكن في أثناء نمو الجنينين التوأم، قد يتلاشى أحدهما ولا يولد إلا رضيع واحد في النهاية. في الوقت الحالي، تشير دراسة حديثة إلى أن حمضك النووي قد يكشف إذا كنت بدأت حياتك في الرحم مع توأم متلاشي، حتى إذا كان توأمك تلاشى قبل ولادتك بمدة طويلة.
في الدراسة الجديدة، تعمق الباحثون في دراسة التعديلات فوق الجينية الموجودة في الحمض النووي الخاص بالتوأم. يشير مصطلح «فوق الجينية» إلى العوامل التي «تشغّل» أو «توقف» الجينات دون تغيير تسلسل الحمض النووي. مثلًا، بإمكان جزيئات صغيرة تسمى مجموعات الميثيل أن تلتصق بجينات معينة وتمنع الخلية من قراءة تلك الجينات، وهي بذلك توقفها بنجاعة.
وفقًا إلى هذه الدراسة، وجد الباحثون أن الحمض النووي الخاص بالتوأم يمتلك أنماطًا مميزة وفريدة من مجموعات الميثيل، تمتد هذه الأنماط إلى 834 جينًا ويمكننا الاعتماد عليها في التمييز بين التوأم المتطابق وغير المتطابق والإخوة غير التوأم. بناءً على هذه النتائج، طوّر الفريق خوارزمية يمكنها التعرف على التوائم المتطابقة بمجرد الاستناد إلى مواقع مجموعات الميثيل في حمضهم النووي.
نظريًا، بإمكان هذه الأداة أن تحدد الأشخاص الذين كان لديهم توأم متلاشي رغم أن الدراسة لم تختبر هذه الفكرة.
يقول روبرت ووترلاند، بروفيسور طب الأطفال وعلم الوراثة في كلية بايلور للطب، الذي لم يكن مشاركًا في الدراسة: «تمثل أنماط مجموعات الميثيل في جوهرها ندبات جزيئية متبقية من بداية التطور الجنيني للتوأم المتطابق».
ويضيف: «اكتشف الباحثون المشاركون في الدراسة وجود بصمة فوق جينية فريدة بالتوأم المتطابق».
تؤدي الجينات المغطاة بمجموعات الميثيل أدوارًا متنوعة في التطور الخلوي والنمو والالتصاق، ما يعني أنها تساعد الخلايا على الالتصاق ببعضها. مع ذلك، فإن كيفية تأثير هذه الجينات المُمثيَلة في نمو وتطور وصحة التوائم المتطابقة ما تزال غير واضحة.
في أثناء دراستهم لآثار النمو الجنيني المبكر تلك، رغب الباحثون في معرفة سبب نشوء التوأم المتطابق من الأساس؛ إذ إن العلماء يعلمون أن البيضة المخصبة تنشطر في نقطة معينة من النمو، ولكن لطالما كان سبب حدوث ذلك غامضًا.
تقول جيني فان دونغن، الباحثة الرئيسية في الدراسة ومساعدة بروفيسور في قسم علم النفس البيولوجي بجامعة فريجي، أمستردام: «كان الدافع وراء دراستنا هو حقيقة أننا لا نعلم إلا القليل عن سبب نشوء التوائم المتطابقة».
وفقًا لتقرير نُشِر في عام 1990 في المجلة الدولية للإنجاب والعقم، تبدأ قرابة 12% من حالات الحمل البشري بحمل متعدد (أي بأكثر من جنين)، ولكن لا يستمر إلا 2% من الأجنة في العيش حتى الولادة؛ ما يعني أنه في الحالات المتبقية يوجد توأم متلاشي.
عمومًا، في الحالات التي يتمكن فيها التوأمين من العيش حتى الولادة، تكون التوائم غير المتطابقة أكثر شيوعًا من المتطابقة.
تقترح الأدلة أن احتمالية نشوء التوأم غير المتطابق -الذي ينشأ عندما تخصب بويضتين في نفس الوقت- تتأثر بجينات الأم؛ فمثلًا، تبين الدراسات أن حالات التوائم غير المتطابقة قد تكون منتشرة في العائلة وعلى الأرجح الجينات المتعلقة بالإباضة الزائدة تؤدي دورًا في حدوث ذلك، وفقًا لفان دونغن.
في المقابل، تُعَد نسبة نشوء التوائم المتطابقة ثابتة حول العالم وتبلغ 3 إلى 4 حالات من كل 1000 حالة ولادة، ما يشير إلى أن الجينات ليست مسؤولة عن الظاهرة؛ لذا فإن السؤال هو: ما المسؤول عن ذلك؟
يقول كبير الباحثين دوريت بومسما، بروفسيور في قسم علم النفس البيولوجي بجامعة فريجي، أمستردام: «إن ذلك حقًا لغز في بيولوجيا النمو».
تساءل الفريق عما إذا كان حل هذا اللغز يكمن في مجموعات الميثيل في الحمض النووي بما أنها تساعد على ضبط التطور الجنيني في مراحله المبكرة.
بفضل إنزيمات تسمى ناقلات الميثيل «Methyltransferases»، تُنسَخ مجموعات الميثيل المضافة إلى حمضنا النووي خلال تطورنا الجنيني في كل مرة تنقسم خلايانا فيها، ما يعني أنها قد تظل موجودة حتى سن الرشد.
لإجراء الدراسة، سحب الفريق بيانات فوق جينية من ست مجموعات نموذجية كبيرة بمجموع 6,000 فرد. تضمنت المجموعات النموذجية توائم متماثلة وغير متماثلة، إضافةً إلى أفراد عائلاتهم الآخرين.
عبر تضمين التوائم غير المتطابقة، تمكن الفريق من التأكد مما إذا كانت هناك أي أنماط فوق جينية مقتصرة فقط على التوائم المتطابقة وغير موجودة لدى أي نوع آخر من التوائم.
كان مصدر معظم بيانات مجموعات الميثيل في الحمض النووي عينات دم جُمعَت من بالغين، ولكن تضمنت إحدى مجموعات البيانات عينات مسحات خد من أطفال.
بعد دراسة جميع العينات، وجد الفريق أن أنماط مجموعات الميثيل المميزة كانت متماثلة في الحمض النووي الخاص بالتوأم المتطابق.
يقول ووترلاند: «إن حقيقة أنهم عثروا على نفس الأنماط في خلايا مختلفة تبعث على الطمأنينة، لأن ذلك يبين أن الأنماط ليست مقتصرة على نوع واحد من الخلايا، ما يشير إلى أن إضافة مجموعات الميثيل حدثت في وقت مبكر جدًا من التطور الجنيني، أي قبل تكوّن الأنسجة المتخصصة كالقلب أو الرئتين. عندما تلتصق مجموعات الميثيل بالحمض النووي في تلك المرحلة، فإن الإنزيمات ناقلات الميثيل تمرر تلك الجزيئات إلى جميع الخلايا الوليدة، بغض النظر عن النوع الذي ستصبح عليه في النهاية».
لأن بعض مجموعات البيانات تضمنت عينات حمض نووي جُمعَت في فترات زمنية مختلفة، استطاع الفريق التأكد من ثبات أنماط مجموعات الميثيل عبر عدة سنوات. «وجدوا أنها ثابتة جدًا لدى الأفراد، ما يعزز فكرة أن مجموعات الميثيل هذه قد تظل مستمرة من الإخصاب حتى سن الرشد» وفقًا لووترلاند.
تقول فان دونغن: «يبدو أن شيئًا ما يحدث في المراحل المبكرة من التطور الجنيني ويظل أثره على هيئة أنماط مجموعات الميثيل في أنواع خلايا الجسم المختلفة، أي يبقى مخزنًا في خلايانا».
وتضيف: «مع ذلك، فإن التأثير المحدد لمجموعات الميثيل في التعبير الجيني ليس واضحًا بعد، إضافةً إلى أننا لا نعلم إذا كانت أنماط مجموعات الميثيل تمثل سببًا أو تأثيرًا أو ناتجًا عرضيًا لنشوء التوأم المتطابق».
«إننا في حاجة إلى دراسات فعالة من أجل أن نفهم الخطوات التي تحدث مبكرًا في أثناء التطور الجنيني وتسفر عن تكون التوأم المتطابق». هذا ما قالته فان دونغن، مشيرةً إلى البحوث التي تدرس تأثير هذه التغيرات في الخلايا الحقيقية.
ينوي الفريق إجراء دراسات مثيلة باستخدام نماذج حيوانية وخلايا بشرية في أطباق المختبر، ولكنهم قد يستخدموا أيضًا نماذج أجنة بشرية تسمى «بلاستويدات – Blastoids».
يقول ووترلاند: «في المستقبل، بإمكان الفريق فحص عينات أوسع من التعديلات فوق الجينية في الجينوم لمعرفة إذا كانت أنماط مجموعات الميثيل تستمر إلى ما بعد الجينات الـ 800 المعروفة بالفعل. غطت الدراسة الحالية مئات الآلاف من المواقع المحتملة لالتصاق مجموعات الميثيل، ولكن ما يزال هناك كثير من المواقع التي يجب فحصها».
في الدراسة الجديدة، تعمق الباحثون في دراسة التعديلات فوق الجينية الموجودة في الحمض النووي الخاص بالتوأم. يشير مصطلح «فوق الجينية» إلى العوامل التي «تشغّل» أو «توقف» الجينات دون تغيير تسلسل الحمض النووي. مثلًا، بإمكان جزيئات صغيرة تسمى مجموعات الميثيل أن تلتصق بجينات معينة وتمنع الخلية من قراءة تلك الجينات، وهي بذلك توقفها بنجاعة.
وفقًا إلى هذه الدراسة، وجد الباحثون أن الحمض النووي الخاص بالتوأم يمتلك أنماطًا مميزة وفريدة من مجموعات الميثيل، تمتد هذه الأنماط إلى 834 جينًا ويمكننا الاعتماد عليها في التمييز بين التوأم المتطابق وغير المتطابق والإخوة غير التوأم. بناءً على هذه النتائج، طوّر الفريق خوارزمية يمكنها التعرف على التوائم المتطابقة بمجرد الاستناد إلى مواقع مجموعات الميثيل في حمضهم النووي.
نظريًا، بإمكان هذه الأداة أن تحدد الأشخاص الذين كان لديهم توأم متلاشي رغم أن الدراسة لم تختبر هذه الفكرة.
يقول روبرت ووترلاند، بروفيسور طب الأطفال وعلم الوراثة في كلية بايلور للطب، الذي لم يكن مشاركًا في الدراسة: «تمثل أنماط مجموعات الميثيل في جوهرها ندبات جزيئية متبقية من بداية التطور الجنيني للتوأم المتطابق».
ويضيف: «اكتشف الباحثون المشاركون في الدراسة وجود بصمة فوق جينية فريدة بالتوأم المتطابق».
تؤدي الجينات المغطاة بمجموعات الميثيل أدوارًا متنوعة في التطور الخلوي والنمو والالتصاق، ما يعني أنها تساعد الخلايا على الالتصاق ببعضها. مع ذلك، فإن كيفية تأثير هذه الجينات المُمثيَلة في نمو وتطور وصحة التوائم المتطابقة ما تزال غير واضحة.
في أثناء دراستهم لآثار النمو الجنيني المبكر تلك، رغب الباحثون في معرفة سبب نشوء التوأم المتطابق من الأساس؛ إذ إن العلماء يعلمون أن البيضة المخصبة تنشطر في نقطة معينة من النمو، ولكن لطالما كان سبب حدوث ذلك غامضًا.
تقول جيني فان دونغن، الباحثة الرئيسية في الدراسة ومساعدة بروفيسور في قسم علم النفس البيولوجي بجامعة فريجي، أمستردام: «كان الدافع وراء دراستنا هو حقيقة أننا لا نعلم إلا القليل عن سبب نشوء التوائم المتطابقة».
وفقًا لتقرير نُشِر في عام 1990 في المجلة الدولية للإنجاب والعقم، تبدأ قرابة 12% من حالات الحمل البشري بحمل متعدد (أي بأكثر من جنين)، ولكن لا يستمر إلا 2% من الأجنة في العيش حتى الولادة؛ ما يعني أنه في الحالات المتبقية يوجد توأم متلاشي.
عمومًا، في الحالات التي يتمكن فيها التوأمين من العيش حتى الولادة، تكون التوائم غير المتطابقة أكثر شيوعًا من المتطابقة.
تقترح الأدلة أن احتمالية نشوء التوأم غير المتطابق -الذي ينشأ عندما تخصب بويضتين في نفس الوقت- تتأثر بجينات الأم؛ فمثلًا، تبين الدراسات أن حالات التوائم غير المتطابقة قد تكون منتشرة في العائلة وعلى الأرجح الجينات المتعلقة بالإباضة الزائدة تؤدي دورًا في حدوث ذلك، وفقًا لفان دونغن.
في المقابل، تُعَد نسبة نشوء التوائم المتطابقة ثابتة حول العالم وتبلغ 3 إلى 4 حالات من كل 1000 حالة ولادة، ما يشير إلى أن الجينات ليست مسؤولة عن الظاهرة؛ لذا فإن السؤال هو: ما المسؤول عن ذلك؟
يقول كبير الباحثين دوريت بومسما، بروفسيور في قسم علم النفس البيولوجي بجامعة فريجي، أمستردام: «إن ذلك حقًا لغز في بيولوجيا النمو».
تساءل الفريق عما إذا كان حل هذا اللغز يكمن في مجموعات الميثيل في الحمض النووي بما أنها تساعد على ضبط التطور الجنيني في مراحله المبكرة.
بفضل إنزيمات تسمى ناقلات الميثيل «Methyltransferases»، تُنسَخ مجموعات الميثيل المضافة إلى حمضنا النووي خلال تطورنا الجنيني في كل مرة تنقسم خلايانا فيها، ما يعني أنها قد تظل موجودة حتى سن الرشد.
لإجراء الدراسة، سحب الفريق بيانات فوق جينية من ست مجموعات نموذجية كبيرة بمجموع 6,000 فرد. تضمنت المجموعات النموذجية توائم متماثلة وغير متماثلة، إضافةً إلى أفراد عائلاتهم الآخرين.
عبر تضمين التوائم غير المتطابقة، تمكن الفريق من التأكد مما إذا كانت هناك أي أنماط فوق جينية مقتصرة فقط على التوائم المتطابقة وغير موجودة لدى أي نوع آخر من التوائم.
كان مصدر معظم بيانات مجموعات الميثيل في الحمض النووي عينات دم جُمعَت من بالغين، ولكن تضمنت إحدى مجموعات البيانات عينات مسحات خد من أطفال.
بعد دراسة جميع العينات، وجد الفريق أن أنماط مجموعات الميثيل المميزة كانت متماثلة في الحمض النووي الخاص بالتوأم المتطابق.
يقول ووترلاند: «إن حقيقة أنهم عثروا على نفس الأنماط في خلايا مختلفة تبعث على الطمأنينة، لأن ذلك يبين أن الأنماط ليست مقتصرة على نوع واحد من الخلايا، ما يشير إلى أن إضافة مجموعات الميثيل حدثت في وقت مبكر جدًا من التطور الجنيني، أي قبل تكوّن الأنسجة المتخصصة كالقلب أو الرئتين. عندما تلتصق مجموعات الميثيل بالحمض النووي في تلك المرحلة، فإن الإنزيمات ناقلات الميثيل تمرر تلك الجزيئات إلى جميع الخلايا الوليدة، بغض النظر عن النوع الذي ستصبح عليه في النهاية».
لأن بعض مجموعات البيانات تضمنت عينات حمض نووي جُمعَت في فترات زمنية مختلفة، استطاع الفريق التأكد من ثبات أنماط مجموعات الميثيل عبر عدة سنوات. «وجدوا أنها ثابتة جدًا لدى الأفراد، ما يعزز فكرة أن مجموعات الميثيل هذه قد تظل مستمرة من الإخصاب حتى سن الرشد» وفقًا لووترلاند.
تقول فان دونغن: «يبدو أن شيئًا ما يحدث في المراحل المبكرة من التطور الجنيني ويظل أثره على هيئة أنماط مجموعات الميثيل في أنواع خلايا الجسم المختلفة، أي يبقى مخزنًا في خلايانا».
وتضيف: «مع ذلك، فإن التأثير المحدد لمجموعات الميثيل في التعبير الجيني ليس واضحًا بعد، إضافةً إلى أننا لا نعلم إذا كانت أنماط مجموعات الميثيل تمثل سببًا أو تأثيرًا أو ناتجًا عرضيًا لنشوء التوأم المتطابق».
«إننا في حاجة إلى دراسات فعالة من أجل أن نفهم الخطوات التي تحدث مبكرًا في أثناء التطور الجنيني وتسفر عن تكون التوأم المتطابق». هذا ما قالته فان دونغن، مشيرةً إلى البحوث التي تدرس تأثير هذه التغيرات في الخلايا الحقيقية.
ينوي الفريق إجراء دراسات مثيلة باستخدام نماذج حيوانية وخلايا بشرية في أطباق المختبر، ولكنهم قد يستخدموا أيضًا نماذج أجنة بشرية تسمى «بلاستويدات – Blastoids».
يقول ووترلاند: «في المستقبل، بإمكان الفريق فحص عينات أوسع من التعديلات فوق الجينية في الجينوم لمعرفة إذا كانت أنماط مجموعات الميثيل تستمر إلى ما بعد الجينات الـ 800 المعروفة بالفعل. غطت الدراسة الحالية مئات الآلاف من المواقع المحتملة لالتصاق مجموعات الميثيل، ولكن ما يزال هناك كثير من المواقع التي يجب فحصها».