Testen op de merken zou kunnen uitwijzen of iemand is verwekt als een identieke tweeling
Paren van identieke tweelingen delen dezelfde set genen. Nieuw onderzoek onthult dat identieke tweelingen overal in hun DNA ook een reeks chemische tags delen die aangeven dat ze zich in de baarmoeder als een tweeling hebben ontwikkeld.
Identieke broers en zussen zijn gewend om veel te delen met hun tweelingzus, inclusief hun DNA. Maar nieuw onderzoek suggereert dat alle identieke tweelingen een gemeenschappelijke handtekening van tweeling hebben, niet in hun DNA, maar erop.
Deze handtekening maakt deel uit van het epigenoom, chemische markers die op veel plekken langs het DNA stippelen en de activiteit van genen beïnvloeden zonder hun sequentie te veranderen. Identieke tweelingen overal grotendeels deel een specifieke reeks van deze tekens die aanhoudt vanaf de geboorte tot de volwassenheid, rapporteren onderzoekers 28 september in Natuurcommunicatie. Deze gedeelde epigenetische tags kunnen worden gebruikt om mensen te identificeren die als eeneiige tweeling zijn verwekt, maar hun broer of zus in de baarmoeder hebben verloren of bij de geboorte van elkaar zijn gescheiden.
“Dit artikel is absoluut fascinerend”, zegt Nancy Segal, een ontwikkelingspsycholoog aan de California State University, Fullerton, die onderzoek heeft gedaan naar tweelingen maar niet betrokken was bij het onderzoek. Het onderzoek legt de basis voor wetenschappers om beter te begrijpen “wat ervoor kan zorgen dat een bevruchte eicel splijt en monozygoot wordt”. [identical] tweeling”, zegt ze.
Ondanks de eeuwenoude fascinatie van mensen voor identieke tweelingen, is het biologische proces dat ze voortbrengt, bekend als monozygote twinning, ‘een raadsel’, zegt Jenny van Dongen, epigeneticus aan de Vrije Universiteit Amsterdam.
Onderzoekers weten dat identieke tweelingen worden gevormd nadat een bevruchte eicel, een zygote genaamd, tijdens de ontwikkeling op de een of andere manier in twee embryo’s wordt gesplitst. Maar waarom deze decolleté gebeurt, blijft onbekend, zegt van Dongen. Voor het grootste deel lopen identieke tweelingen niet in gezinnen, en ze komen wereldwijd in ongeveer hetzelfde tempo voor – ongeveer 3 tot 4 per 1.000 geboorten. Zonder duidelijke genetische of omgevingsoorzaak is de heersende hypothese dat identieke tweelingen willekeurig ontstaan, zegt ze.
Vroege ontwikkeling, zowel voor tweelingen als niet-tweelingen, gebeurt te midden van een vlaag van epigenetische veranderingen die veel genen aan- of uitzetten als een embryo vorm krijgt. Sommige van deze veranderingen kunnen kleine verschillen tussen identieke tweelingen verklaren (SN: 17-7-12). Dus om beter te begrijpen wat een zygote splitst om een eeneiige tweeling te vormen, “is het logisch om naar epigenetica te kijken”, zegt Van Dongen.
Zij en collega’s zochten naar epigenetische verschillen op meer dan 450.000 locaties langs het genoom van bijna 6.000 monozygote tweelingen en dizygote of broederlijke tweelingen. Door identieke tweelingen te vergelijken met twee-eiige tweelingen, in tegenstelling tot het vergelijken van tweelingen met niet-tweelingen, konden de onderzoekers epigenetische veranderingen uitsluiten die voortkwamen uit de ongebruikelijke ervaring van het delen van een baarmoeder.
Op 834 plekken langs het genoom leken identieke tweelingen opvallend veel op elkaar, vonden de onderzoekers. Deze gedeelde epigenetische kenmerken waren geconcentreerd in bepaalde delen van het genoom, waaronder centromeer- en telomeerregio’s op chromosomen. Sommige markeringen waren in de buurt van genen die betrokken zijn bij vroege ontwikkelingsprocessen, waaronder die die regelen hoe strak cellen aan elkaar blijven kleven. Of deze verschillen gevolgen hebben voor de gezondheid van eeneiige tweelingen is onduidelijk, zegt van Dongen.
Deze epigenetische tekens doken op bij jonge en oude tweelingen, van verre landen als Finland tot Australië en werden in verschillende celtypes gevonden. De gedeelde markeringen zijn zo uniek voor identieke tweelingen dat de onderzoekers een test konden bedenken die met een nauwkeurigheid tot 80 procent kan bepalen of een persoon een identieke tweeling is. Dat omvat personen die niet weten dat ze hun tweeling hebben verloren tijdens de zwangerschap, een fenomeen dat bekend staat als het verdwijnende tweelingsyndroom, en tweelingen die bij de geboorte van elkaar werden gescheiden.
“Dit is een zeer, zeer belangrijke bevinding die veel mogelijkheden voor onderzoek opent”, zegt Segal, de ontwikkelingspsycholoog. Eeneiige tweelingen zijn bijvoorbeeld vatbaar voor verschillende aandoeningen, van linkshandigheid tot bepaalde aangeboren aandoeningen zoals spina bifida, waarbij de wervelkolom zich niet goed ontwikkelt. Misschien komen deze aandoeningen voor een deel van de mensen voort uit een onbekende identieke tweeling, zegt ze.
Of deze epigenetische signatuur een oorzaak, gevolg of bijproduct is van monozygote twinning blijft onduidelijk, zegt van Dongen. Het is mogelijk dat sommige van deze epigenetische veranderingen een zygote vertellen te splitsen. Als alternatief kunnen deze chemische markeringen de epigenetische nasleep van de splitsingsgebeurtenis weerspiegelen.
“Ze zouden kunnen zijn als een hardnekkig moleculair litteken van de… [splitting] proces zelf”, zegt Robert Waterland, een epigeneticus aan het Baylor College of Medicine in Houston. “Een embryo dat in twee stukken splijt, zou de boel een beetje van streek maken”, zegt hij, en dat zou normale epigenetische processen kunnen verstoren op een manier die een blijvend stempel achterlaat. Hij neigt naar die interpretatie van moleculaire littekens, hoewel er meer studies nodig zijn om het zeker te weten, zegt hij.
