Сперма человека подвержена накоплению генетических изменений с течением времени, и вместе с ростом доли сперматозоидов, несущих потенциально опасные мутации, возрастает вероятность развития генетических заболеваний у потомства.
К такому выводу пришли ученые из Института Сэнгера и Королевского колледжа Лондона в своем новом исследовании. Они провели секвенирование образцов спермы у мужчин в возрасте от 24 до 75 лет, используя передовые технологии, и обнаружили, что мужская половая линия (клетки, отвечающие за производство спермы) подвержена воздействию мутаций и положительного отбора.
Используя метод дуплексного секвенирования NanoSeq, способный выявлять редкие мутации с высокой точностью, ученые проанализировали 81 образец спермы от 57 доноров. Результаты показали, что сперма мужчины приобретает в среднем 1,67 новых мутаций каждый год.
Но самый поразительный аспект исследования не ограничивается констатацией факта накопления мутаций с возрастом. Авторы обнаружили, что мужская зародышевая линия подвержена положительному отбору. То есть определенные мутации дают преимущество клеткам, которые производят сперматозоиды и размножаются. Они определили, что многие из этих мутаций находятся в генах, связанных с нарушениями развития или предрасположенностью к детскому раку.
Наиболее значимым аспектом исследования стало обнаружение того, что мужская половая линия подвержена положительному отбору. Это означает, что определенные мутации дают преимущество клеткам, производящим сперматозоиды, способствуя их размножению. Многие из этих мутаций были обнаружены в генах, связанных с нарушениями развития или предрасположенностью к детскому раку.
«Мы ожидали найти доказательства того, что отбор влияет на мутации в сперме, — отметил Мэтью Невилл, соавтор исследования. — Что нас удивило, так это то, насколько увеличивается количество сперматозоидов, несущих мутации, связанные с серьезными заболеваниями».
Исследователи подсчитали, что от 3 до 5 процентов сперматозоидов мужчин среднего и старшего возраста несут потенциально патогенные мутации в экзоме. Это указывает на более высокий риск, чем предполагалось ранее. Доля мужчин в возрасте 30 лет, несущих такие мутации, оценена примерно в 2 процента, а для мужчин в возрасте 70 лет этот показатель возрастает до 4,5 процента.
С эволюционной и клинической точек зрения эти результаты имеют большое значение. С эволюционной точки зрения мужская половая линия представляет собой не просто механизм накопления ошибок, а динамический процесс мутации и отбора, который может влиять на генетическое «качество» сперматозоидов в зависимости от возраста отца. А с клинической точки зрения возникают вопросы о репродуктивном планировании, генетическом консультировании и потенциальных рисках, связанных с поздним отцовством. Авторы подчеркивают: подобный селективный парадокс в мужской в мужской наследственности необходимо принимать во внимание, когда оцениваются опасности, связанные с генетикой.
Ученые отмечают, что их работа является напоминанием о том, что отцовские «генетические часы» тоже имеют значение, причем проблема сложнее, чем считалось ранее. Особенно это касается развитых стран, где средний возраст людей, которые становятся родителями впервые, неуклонно повышается.
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature.
