Исследования близнецов могут быть чрезвычайно полезны для ученых, которые пытаются определить, является ли причина заболевания генетической.
Однояйцевые близнецы имеют одинаковый геном, поэтому если у близнецов одно и то же расстройство, генетическое заболевание поразит обоих. Болезнь, не связанная с генетикой, не будет поражать обоих близнецов с одинаковой скоростью.
Исследователи давно задавались вопросом, что является причиной иммунных нарушений, возникающих только у одного однояйцевого близнеца; новые результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, позволяют предположить, что причина кроется в эпигенетике. Эпигеном подразумевает химические и структурные изменения в геноме, которые не влияют на последовательности, но могут изменять экспрессию генов. Хотя близнецы имеют одинаковую генетическую последовательность, их эпигеном постепенно становится менее похожим с течением времени, поскольку окружающая среда влияет на эпигенетику.
По всей видимости, эпигеном участвует в развитии общего вариабельного иммунодефицита (common variable immunodeficiency - CVID). CVID наиболее распространенный симптоматический первичный иммунодефицит, проявляется нарушением дифференцировки терминальных В-клеток и дефектными ответами на антитела. Пациенты с CVID с трудом переносят повторные или хронические инфекции. Уровень антител у пациентов обычно низкий из-за дефектов в В-клетках. Около 20 % случаев CVID обусловлены генными мутациями, поэтому в 80 % случаев, когда причина заболевания неизвестна, исследователи полагают, что важную роль играет не только генетика. Одно из недавних исследований показало, что у пациентов с CVID изменен характер метилирования. Метилирование является одним из наиболее распространенных эпигенетических признаков.
Ученые исследовали основу CVID, секвенировав ДНК единичных иммунных клеток. Исследователи получили образцы клеток от пациентов с CVID и их не болевших близнецов, а также от неродственных пациентов с CVID и здоровых людей. У пациентов с CVID было меньше В-клеток, чем у их не страдающих заболеванием близнецов, и в их В-клетках наблюдались эпигенетические дефекты. Проблемы включали измененное метилирование, несформированность хроматина, что также влияет на экспрессию генов, и серьезные проблемы коммуникации между дефектными В-клетками и другими типами иммунных клеток, что приводило к дисфункциональному иммунному ответу.
Коммуникация между иммунными клетками крайне важна. "Мы можем видеть у здоровых людей, как клетки взаимодействуют друг с другом, и на основе этого определить, где нарушается коммуникация у пациентов с CVID. В иммунной системе эта связь между клетками имеет решающее значение для определения способности В-клеток созревать и производить антитела", - говорит первый автор исследования Хавьер Родригес-Убрева. "Наши результаты представляют собой комплексную мультиомическую карту изменений в процессе перехода наивных В-клеток в В-клетки памяти при CVID и указывают на связь между эпигеномом и перекрестным взаимодействием иммунных клеток.
Эпигенетические изменения и дисфункция межклеточной коммуникации у близнецов с CVID сравнивались с более крупной группой пациентов с CVID. Это сравнение показало, что основные проблемы схожи, и их можно использовать для создания модели для изучения заболевания. Данные, полученные при исследовании модели, могут быть использованы для разработки новых методов лечения.