Đột biến ty thể trong trứng không tích tụ theo tuổi tác

Từ lâu, người ta đã biết rằng số lượng đột biến DNA ty thể (mtDNA) trong các mô của con người tăng lên theo tuổi tác. Nhưng điều gì xảy ra trong tế bào trứng, tế bào chủ chốt truyền mtDNA cho thế hệ tiếp theo? Một nghiên cứu mới trên Science Advances cho thấy ở người, không có sự gia tăng đột biến mtDNA liên quan đến tuổi tác trong tế bào trứng, trong khi các đột biến lại gia tăng trong máu và nước bọt. Hơn nữa, tế bào trứng cho thấy bằng chứng về quá trình chọn lọc tinh khiết dựa trên tần số alen, giúp "loại bỏ" những thay đổi có khả năng gây hại.

Phương pháp nghiên cứu

Các nhà khoa học đã giải trình tự mtDNA trong từng tế bào trứng: 80 trứng từ 22 phụ nữ trong độ tuổi từ 20 đến 42 đã được phân tích và kết quả được so sánh với mtDNA từ máu và nước bọt của cùng những người tham gia. Họ đánh giá tính dị hợp tử (tỷ lệ bản sao đột biến của mtDNA) và sự phân bố của các đột biến trên toàn bộ bộ gen để xác định các dấu hiệu chọn lọc - chủ yếu là sự thiếu hụt các đột biến tần số cao ở các vùng chức năng quan trọng.

Kết quả chính

• Không có xu hướng tuổi tác trong tế bào trứng. Không giống như máu và nước bọt, nơi tỷ lệ đột biến mtDNA tăng theo tuổi (khoảng một phần ba), không phát hiện thấy sự gia tăng nào trong tế bào trứng người.
• Chọn lọc tần số alen. Các đột biến tần số cao ở trứng ít phổ biến hơn ở các vùng mtDNA quan trọng về mặt chức năng so với dự kiến ngẫu nhiên; các đột biến tần số thấp phân bố đều hơn, một dấu hiệu của quá trình chọn lọc tinh khiết đang diễn ra.
• Ngược lại với các mô soma: Trong máu/nước bọt của cùng những phụ nữ này, các đột biến tăng theo tuổi tác, nhấn mạnh rằng đường sinh sản được bảo vệ bởi các cơ chế kiểm soát chất lượng, không giống như các tế bào soma.

Diễn giải và kết luận lâm sàng

Nghiên cứu này củng cố ý tưởng rằng có những rào cản sinh học trong dòng mầm nữ giới chống lại sự tích tụ của các biến thể ty thể nguy hiểm, có thể thông qua sự kết hợp của hiện tượng thắt cổ chai, loại bỏ ty thể có chọn lọc, và/hoặc chọn lọc tế bào trứng. Trên thực tế, điều này có nghĩa là tuổi mẹ cao không tự nó dẫn đến sự gia tăng đột biến mtDNA ở trứng. Điều này không loại bỏ hoàn toàn các nguy cơ liên quan đến tuổi tác như lệch bội nhiễm sắc thể, v.v., nhưng nó làm giảm bớt những lo ngại cụ thể về đột biến ty thể.

Bình luận của tác giả

• Thông điệp chính: Không giống như máu và nước bọt, đột biến mtDNA không tích tụ theo tuổi tác trong tế bào trứng của phụ nữ; các tác giả nhấn mạnh: "MtDNA trong tế bào trứng của người được bảo vệ khỏi sự tích tụ đột biến liên quan đến tuổi tác". Điều này đặc biệt quan trọng khi mọi người "ngày càng trì hoãn việc sinh con".
• Chính xác thì chúng được "bảo vệ" như thế nào? Ở tế bào trứng, các biến thể tần số cao (≥1%) ít phổ biến hơn đáng kể ở các vùng mã hóa, trong khi các biến thể tần số thấp phân bố đều hơn. Các tác giả giải thích điều này là quá trình chọn lọc tinh chế phụ thuộc vào tần số, loại bỏ các đột biến có khả năng gây hại.
• Ý nghĩa thực tiễn: Việc theo dõi làm giảm mối lo ngại rằng tuổi mẹ cao hơn làm tăng nguy cơ truyền đột biến ty thể cho con (điều này không phủ nhận các rủi ro liên quan đến tuổi tác khác, chẳng hạn như dị bội) và có thể được sử dụng trong tư vấn sinh sản.
• Những hạn chế được tác giả lưu ý: Nghiên cứu bao gồm 80 trứng đơn từ 22 phụ nữ trong độ tuổi 20–42; mẫu và độ tuổi có hạn, cần mở rộng và xác nhận độc lập.
• Bối cảnh với dữ liệu trước đó: Các tác giả lưu ý tính nhất quán với các mô hình linh trưởng: ở loài khỉ, sự gia tăng đột biến ở tế bào trứng chỉ được quan sát thấy cho đến khoảng 9 tuổi và sau đó không tăng nữa - cho thấy cơ chế phòng vệ chung của dòng mầm.

Các tác giả nhấn mạnh rằng "đột biến không tăng theo tuổi tác" đặc biệt ở tế bào trứng và cơ thể chủ động ngăn chặn sự cố định của các biến thể có khả năng gây hại — một lập luận khác ủng hộ sự tồn tại của các cơ chế tiến hóa bảo vệ dòng mầm. Họ cũng lưu ý sự tương phản: trong các mô soma (máu, nước bọt), tải lượng đột biến tăng theo tuổi tác, trong khi ở trứng thì không, điều này rất quan trọng để hiểu được những rủi ro của thai kỳ muộn và tính di truyền của các bệnh ty thể.