На протяжении развития, жизни и процессов старения все клетки человека накапливают мутации, в результате чего возникает так называемый мозаицизм-состояние, при котором разные клетки одного и того же человека имеют разные последовательности ДНК или генетический состав.

Мозаицизм встречается у каждого человека, но в основном незаметен. Однако, если аномальных клеток станет больше, чем нормальных, могут возникнуть заболевания. Когда мозаицизм возникает в сперматозоидах или яйцеклетках человека, мутации могут повлиять как на мужчину или женщину с мутацией, так и на последующие поколения.

В исследовании, опубликованном 12 августа 2021 года в журнале Cell , исследователи из Детского института геномной медицины Рэди и Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего описывают новый метод наблюдения и подсчета этих мутаций и использования этих данных для прогнозирования вероятного влияния этих мутаций на будущих детей.

Примечательно, что они сообщают, что каждый 15-й мужчина, вероятно, несет мутации в своей сперме, которые могут негативно повлиять на их потомство.

Предыдущие исследования показали, что пожилые мужчины имеют более высокий риск некоторых заболеваний у своих детей, таких как расстройство аутистического спектра (РАС) и некоторые формы врожденных дефектов. В последнем исследовании исследователи сравнили сперму пожилых мужчин с молодыми мужчинами, чтобы установить какие-либо различия в мутациях.

Они обнаружили, что обнаруживаемые мутации не различались по количеству, предполагая, что эти мутации создают стабильный риск заболевания у потомства. Результаты также показали, что возрастные мутации, по-видимому, наиболее вероятно возникают в отдельных сперматозоидах, которые встречаются ниже текущих уровней обнаружения.

“Наши более ранние исследования показали нам, что мутации сперматозоидов способствуют возникновению расстройств, таких как аутизм и эпилепсия, но последствия для мужчин без семейного анамнеза заболеваний были совершенно неизвестны”, – сказал старший автор Джозеф Глисон, доктор медицинских наук, профессор неврологии Рэди в Медицинской школе Калифорнийского университета в Сан-Диего и директор исследований в области неврологии в Детском институте геномной медицины Рэди.

Исследователи секвенировали сперму в нескольких образцах сотни раз по всему их геному, чтобы обнаружить мутации, присутствующие только в небольшом проценте клеток, используя современные инструменты машинного обучения.

“Мы обнаружили, что каждый эякулят мужчины содержит в среднем 30 мутаций”,-сказал соавтор первого автора Сяосю Ян, доктор философии, аспирант в лаборатории Глисона. “Почти все они были обнаружены при последовательном отборе образцов в период от шести до 12 месяцев, в то время как большинство мутаций полностью отсутствовали в образце слюны или крови”. Данные, сказал Ян, указывают на то, что мутации ограничены сперматозоидами, а также подтверждают метод их обнаружения.

“Удивительно,-сказал соавтор Мартин Брейс, доктор философии, доцент кафедры педиатрии, клинической генетики и метаболизма в Медицинской школе Университета Колорадо и бывший аспирант в лаборатории Глисона,-сравнение между пожилыми и молодыми мужчинами показало мало различий в мутациях, что говорит нам о том, что эти мутации, вероятно, возникли, когда отец был эмбрионом, где мутации могли оставаться незамеченными, пока у мужчины не появятся дети”.

Брейс сказал, что это также означает, что сперматозоиды хорошо защищены в нише стволовых клеток, что хорошо помогает поддерживать популяции стволовых клеток и их относительный вклад в каждый эякулят.

“Мы считаем, что эти мутации вносят существенный вклад в здоровье человека, – сказал Глисон,- потенциально вызывая 15 процентов случаев РАС, врожденных пороков сердца и тяжелых детских заболеваний. Но мы надеемся, что, выявив мужчин, подверженных риску, можно избежать будущих случаев заболевания”.

Будущие исследования, по словам авторов, будут сосредоточены на выявлении причин мутаций, возникающих у пожилых мужчин, и воздействии окружающей среды, которое может объяснить наблюдаемое увеличение мутаций. Команда набирает семьи, в которых у ребенка заболевание, вызванное новой мутацией, и где отец может пожертвовать образец спермы для проверки на наличие мутации.

Исследователи также работают с клиниками по лечению бесплодия, чтобы оценить, передаются ли эти мозаичные мутации эмбрионам, с целью в конечном итоге предотвратить заболевания у детей.