Исследователи давно пытаются понять, почему у однояйцевых близнецов иногда обнаруживают злокачественные опухоли одного типа. Предлагают два объяснения: заболевание развивается независимо у каждого плода либо сперва появляется у одного, затем опухолевые клетки каким-то образом переходят к другому еще до рождения.
Различить сценарии непросто. Если у опухолевых заболеваний одинаковое строение или общий генетический признак, этого может быть недостаточно, чтобы восстановить историю их возникновения. Для более убедительного ответа нужно сравнить не только сами опухоли, но и ткани обоих детей, а также плаценту. На разных этапах эмбрионального развития клетки накапливают мутации, и эти изменения можно использовать как своеобразные генетические метки, позволяющие установить родство клеточных популяций.
Группа британских исследователей под руководством Сэма Бехджати (Sam Behjati) из Института Сенгера в Кембриджшире изучила редкий случай однояйцевых близняшек Амелии и Амайи, у которых вскоре после рождения обнаружили саркому одного типа. Чтобы выяснить, как опухолевые клетки оказались у обеих девочек, ученые сравнили ДНК этих клеток с ДНК клеток здоровых тканей и плаценты и по накопившимся мутациям попытались восстановить историю развития заболевания.
Во время ультразвукового исследования плода женщины, которая находилась на 33-й неделе беременности, врачи обнаружили у одного из будущих детей образование в области лица. Специалисты приняли решение провести кесарево сечение раньше срока.
Уже при рождении у девочек обнаружили множественные подкожные узлы. У первой опухолевые очаги затрагивали лицо, печень и другие органы. У второй сначала выявили поражения кожи, а позднее — оболочек головного и спинного мозга. На восьмой неделе жизни у нее также зафиксировали внутричерепное кровоизлияние.
Гистологическое исследование показало сходное строение опухолей. Их классифицировали как недифференцированные саркомы — злокачественные новообразования, развивающиеся из клеток соединительной ткани.
Обе девочки умерли вскоре после рождения. После их смерти семья согласилась предоставить ткани для посмертного анализа.
Бехджати и его коллеги провели полногеномное секвенирование более 40 образцов тканей, полученных из опухолей, а также здоровых тканей внутренних органов и плаценты. Ученые искали и сравнивали мутации, чтобы установить, связаны ли опухоли близняшек и в какой последовательности развивались генетические изменения. Это позволило восстановить историю возникновения опухоли и проследить, как ее клетки распространились от одной девочки к другой еще до рождения.
У первой девочки, обозначенной близнец A, обнаружили генетическую перестройку, в результате которой образовался гибридный ген MN1::ZNF341. Такие изменения могут приводить к возникновению тяжелых заболеваний. Эта перестройка возникла примерно к концу первого триместра беременности, но причину ее появления исследователи не установили.
К концу второго триместра опухолевые клетки первой девочки попали в организм ее сестры. У близнеца B развились опухоли кожи и головного мозга. Генетический анализ показал, что они состояли из опухолевых клеток близнеца A, а не возникли независимо.
Авторы научной работы полагают, что злокачественные клетки могли перейти от одной сестры к другой через общую систему кровообращения. При общей плаценте кровеносные сосуды двух плодов могут соединяться. По интерпретации исследователей, для возникновения опухолей у второй девочки, вероятно, было достаточно всего одной раковой клетки, которая проникла в ее организм и затем размножилась.
Выводы исследователей опубликованы в журнале Nature Communications.