การกลายพันธุ์ของไมโตคอนเดรียในไข่จะไม่สะสมตามอายุ

เป็นที่ทราบกันมานานแล้วว่าจำนวนการกลายพันธุ์ของดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย (mtDNA) ในเนื้อเยื่อมนุษย์จะเพิ่มขึ้นตามอายุ แต่เกิดอะไรขึ้นในโอโอไซต์ ซึ่งเป็นเซลล์สำคัญในการถ่ายทอด mtDNA ไปสู่รุ่นต่อไป? งานวิจัยใหม่ในวารสาร Science Advancesแสดงให้เห็นว่าในมนุษย์ การกลายพันธุ์ของ mtDNA ในโอโอไซต์ไม่ได้เพิ่มขึ้นตามอายุ แต่กลับเพิ่มขึ้นในเลือดและน้ำลาย ยิ่งไปกว่านั้น โอโอไซต์ยังแสดงให้เห็นถึงหลักฐานของการคัดเลือกแบบบริสุทธิ์โดยอาศัยความถี่อัลลีล ซึ่ง “กวาดล้าง” การเปลี่ยนแปลงที่อาจเป็นอันตรายออกไป

วิธีการวิจัย

นักวิทยาศาสตร์ได้จัดลำดับ mtDNA ในโอโอไซต์แต่ละเซลล์ โดยวิเคราะห์ไข่ 80 ฟองจากผู้หญิง 22 คน อายุระหว่าง 20 ถึง 42 ปี และนำผลลัพธ์ไปเปรียบเทียบกับ mtDNA จากเลือดและน้ำลายของผู้เข้าร่วมกลุ่มเดียวกัน พวกเขาประเมินเฮเทอโรพลาสมี (สัดส่วนของสำเนา mtDNA ที่กลายพันธุ์) และการกระจายตัวของการกลายพันธุ์ทั่วจีโนม เพื่อระบุสัญญาณของการคัดเลือก ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากความบกพร่องของการกลายพันธุ์ความถี่สูงในบริเวณที่สำคัญต่อการทำงาน

ผลลัพธ์ที่สำคัญ

• ไม่มีแนวโน้มอายุในโอโอไซต์ ซึ่งแตกต่างจากเลือดและน้ำลาย ซึ่งอัตราการกลายพันธุ์ของ mtDNA เพิ่มขึ้นตามอายุ (ประมาณหนึ่งในสาม) แต่ไม่พบการเพิ่มขึ้นในโอโอไซต์ของมนุษย์
• การคัดเลือกความถี่อัลลีล การกลายพันธุ์ความถี่สูงในโอโอไซต์พบได้น้อยกว่าในบริเวณ mtDNA ที่สำคัญเชิงหน้าที่เมื่อเทียบกับที่คาดไว้โดยบังเอิญ การกลายพันธุ์ความถี่ต่ำมีการกระจายตัวที่สม่ำเสมอกว่า ซึ่งเป็นสัญญาณบ่งชี้ถึงการคัดเลือกแบบบริสุทธิ์
• เมื่อเปรียบเทียบกับเนื้อเยื่อร่างกาย: ในเลือด/น้ำลายของผู้หญิงคนเดียวกัน การกลายพันธุ์จะเพิ่มขึ้นตามอายุ ซึ่งเน้นย้ำว่าสายสืบพันธุ์ได้รับการปกป้องโดยกลไกควบคุมคุณภาพ ซึ่งแตกต่างจากเซลล์ร่างกาย

การตีความและข้อสรุปทางคลินิก

งานวิจัยนี้ตอกย้ำแนวคิดที่ว่าเชื้อพันธุ์เพศหญิงของมนุษย์มีอุปสรรคทางชีวภาพที่ขัดขวางการสะสมของยีนไมโทคอนเดรียที่เป็นอันตราย ซึ่งอาจเกิดจากปัจจัยหลายอย่าง เช่น ภาวะคอขวด การคัดเลือกไมโทคอนเดรียแบบเลือกสรร และ/หรือการคัดเลือกเซลล์ไข่ ในทางปฏิบัติ นั่นหมายความว่าการที่แม่มีอายุมากขึ้นไม่ได้นำไปสู่การเพิ่มขึ้นของการกลายพันธุ์ของ mtDNA ในไข่แบบถล่มทลาย สิ่งนี้ไม่ได้ขจัดความเสี่ยงที่เกี่ยวข้องกับอายุที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของโครโมโซม ฯลฯ แต่ช่วยลดความกังวลเกี่ยวกับการกลายพันธุ์ของไมโทคอนเดรียโดยเฉพาะ

ความคิดเห็นของผู้เขียน

• ข้อความสำคัญ: การกลายพันธุ์ของ mtDNA ไม่สะสมตามอายุในเซลล์ไข่ของผู้หญิง ซึ่งแตกต่างจากเลือดและน้ำลาย ผู้เขียนเน้นย้ำว่า “mtDNA ในเซลล์ไข่ของมนุษย์ได้รับการปกป้องจากการสะสมของการกลายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องกับอายุ” ประเด็นนี้มีความเกี่ยวข้องอย่างยิ่งเมื่อผู้คน “ชะลอการมีบุตรมากขึ้นเรื่อยๆ”
• พวกมันได้รับการ "ปกป้อง" อย่างไรกันแน่? ในโอโอไซต์ ตัวแปรความถี่สูง (≥1%) พบได้น้อยกว่าอย่างมีนัยสำคัญในบริเวณที่เข้ารหัส ในขณะที่ตัวแปรความถี่ต่ำมีการกระจายตัวที่สม่ำเสมอกว่า ผู้เขียนตีความสิ่งนี้ว่าเป็นการคัดเลือกแบบบริสุทธิ์ที่ขึ้นอยู่กับความถี่ ซึ่งจะกวาดล้างการกลายพันธุ์ที่อาจเป็นอันตรายออกไป
• ผลในทางปฏิบัติ: การติดตามจะช่วยลดความกังวลว่าเมื่อแม่มีอายุมากขึ้น จะเพิ่มความเสี่ยงในการถ่ายทอดการกลายพันธุ์ของไมโตคอนเดรียไปสู่ลูก (อย่างไรก็ตาม ความเสี่ยงอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับอายุ เช่น ภาวะโครโมโซมผิดปกติ) สามารถนำมาใช้ในการให้คำปรึกษาด้านการสืบพันธุ์ได้
• ข้อจำกัดที่ผู้เขียนระบุไว้: การศึกษานี้ใช้เซลล์ไข่เดี่ยวจำนวน 80 ตัวจากผู้หญิง 22 คน อายุระหว่าง 20–42 ปี ตัวอย่างและช่วงอายุมีจำกัด และจำเป็นต้องมีการขยายและการตรวจสอบโดยอิสระ
• บริบทกับข้อมูลก่อนหน้า: ผู้เขียนสังเกตเห็นความสอดคล้องกับแบบจำลองไพรเมต: ในลิงแสม การเพิ่มขึ้นของการกลายพันธุ์ในโอโอไซต์ถูกสังเกตจนกระทั่งอายุประมาณ 9 ปีเท่านั้น จากนั้นจึงไม่เพิ่มขึ้นอีก ซึ่งบ่งชี้ถึงกลไกการป้องกันเชื้อพันธุ์ทั่วไป

ผู้เขียนเน้นย้ำว่า “การกลายพันธุ์ไม่ได้เพิ่มขึ้นตามอายุ” โดยเฉพาะในเซลล์ไข่ และร่างกายจะยับยั้งการตรึงของยีนที่อาจเป็นอันตราย ซึ่งเป็นอีกข้อโต้แย้งหนึ่งที่สนับสนุนการมีอยู่ของกลไกที่พัฒนาขึ้นตามวิวัฒนาการเพื่อปกป้องเซลล์สืบพันธุ์ พวกเขายังสังเกตเห็นความแตกต่าง: ในเนื้อเยื่อร่างกาย (เลือด น้ำลาย) ปริมาณการกลายพันธุ์จะเพิ่มขึ้นตามอายุ ในขณะที่ในไข่จะไม่เพิ่มขึ้น ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการทำความเข้าใจความเสี่ยงของการตั้งครรภ์ในระยะหลังและการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของโรคทางไมโทคอนเดรีย