Врачи обнаружили опухоль на лице ребёнка, который ещё даже не появился на свет. На 33-й неделе беременности МРТ показала подозрительное образование у одной из однояйцевых сестёр-близнецов. Через неделю девочки родились досрочно, и тогда выяснилось нечто неожиданное: рак был у обеих.
Перед исследователями возник вопрос. Неужели одинаковые опухоли возникли независимо друг от друга? Или раковые клетки каким-то образом перебрались от одной сестры к другой ещё в материнской утробе?
Ответ удалось найти спустя время, изучив генетические изменения в клетках девочек. Результаты исследования, опубликованного в журнале Nature Communications, показали, что рак действительно зародился у одного близнеца, а затем передался второму, вероятнее всего через общую плаценту.
К сожалению, обе девочки, Амелия и Амайя, умерли вскоре после рождения. Их семья согласилась на посмертные исследования, чтобы учёные смогли разобраться в случившемся. Мать попросила упомянуть дочерей по именам, и авторы посвятили им свою работу.
У первой девочки, у которой ещё до рождения обнаружили образование на лице, опухолевые очаги присутствовали сразу в нескольких органах. У её сестры первоначально нашли поражения кожи, а позднее выявили распространение болезни на оболочки головного и спинного мозга.
У обеих диагностировали недифференцированную саркому — злокачественную опухоль, поражающую мягкие ткани организма. Более того, все исследованные опухоли содержали одинаковое слияние двух генов — MN1 и ZNF341.
Однако одного совпадения было недостаточно, чтобы доказать передачу рака между детьми. Необходимо было установить, в организме какой из сестёр болезнь возникла первой.
И здесь исследователям помогла неожиданная особенность однояйцевых близнецов: несмотря на происхождение из одной оплодотворённой яйцеклетки, их ДНК не обязательно остаётся полностью одинаковой.
По мере развития эмбрионов клетки делятся, и в них постепенно возникают случайные мутации. Некоторые из этих изменений передаются следующим поколениям клеток, формируя своеобразные генетические метки. По ним можно восстановить происхождение отдельных клеточных линий и выяснить, как они перемещались между организмами.
Учёные проанализировали десять образцов опухолей, двенадцать образцов здоровых тканей близнецов и множество образцов плаценты. Сопоставление накопившихся мутаций позволило буквально восстановить историю болезни, которая началась за несколько месяцев до рождения девочек.
Выяснилось, что первоначально рак возник у первой сестры — той самой, у которой на лице обнаружили опухоль. Затем злокачественные клетки распространились по её организму, а часть из них проникла к другому близнецу и образовала там новые опухоли.
Главным доказательством стали генетические метки в раковых клетках второй девочки. Они принадлежали клеточной линии её сестры, а значит, опухоли не могли возникнуть совершенно независимо.
Исследователи считают, что передача произошла через общую плаценту, хотя непосредственно наблюдать перемещение клеток и точно установить их маршрут не удалось.
Генетический анализ также помог приблизительно определить время развития событий. Если предположить, что мутации накапливались с постоянной скоростью, первоначальная опухоль могла возникнуть ближе к концу первого триместра беременности. А передача раковых клеток второму близнецу, вероятнее всего, произошла ближе к концу второго триместра.
Причём характер мутаций указывал на то, что клетки переселились не постепенно и многократно, а в результате одного относительно позднего события.
Но самое удивительное открытие ждало исследователей при изучении здоровых тканей.
Оказалось, что клетки перемещались между сёстрами не только вместе с раком. В образце селезёнки первой девочки примерно 75% исследованных клеток, судя по генетическим меткам, происходили от второй сестры.
Иными словами, ещё до рождения между близнецами происходил обмен клетками крови, причём в направлении, противоположном распространению опухоли.
Исследование позволило заглянуть ещё глубже — в самые ранние этапы формирования самих близнецов.
Учёные обнаружили, что первоначальные клеточные линии распределялись между телами девочек и плацентой неравномерно. Одна из них участвовала почти исключительно в формировании первой сестры, другая присутствовала у обеих девочек и в плаценте, а третья обнаруживалась у второй сестры и в плаценте.
Такая картина указывает, что разделение эмбрионов могло произойти раньше, чем предполагает классическая модель образования этого типа однояйцевых близнецов.
Впрочем, авторы подчёркивают, что речь идёт об одном уникальном случае. Кроме того, генетический анализ позволил восстановить только те клеточные линии, которые сохранились в исследованных тканях.
Ранее учёные уже изучали похожие случаи передачи лейкемии между близнецами до рождения. Однако новая работа позволила необычайно подробно проследить распространение злокачественной опухоли мягких тканей и одновременно восстановить некоторые события раннего эмбрионального развития.
При этом исследователи предупреждают: обнаруженный механизм не означает, что рак у одного близнеца обязательно передастся другому. Судя по всему, речь идёт о редком событии, а не о закономерном последствии совместного развития в утробе матери.
Главная ценность открытия заключается в том, что генетические изменения позволяют восстановить события, которые никто не мог наблюдать непосредственно. По своеобразным следам в ДНК учёные смогли определить, где возник рак, как он распространялся и когда оказался в организме второго ребёнка.
В перспективе такой подход может помочь лучше понять происхождение детских опухолей и процессы, происходящие на самых ранних этапах развития человека.
