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Una firma epigenética caracteriza a los gemelos monocigóticos

Amparo Tolosa, Genotipia

 

Un estudio internacional ha identificado un patrón de marcas epigenéticas característico de las células somáticas de los gemelos monocigóticos que abre vías de investigación sobre cómo se originan los gemelos y permite detectar si una persona es gemela monocigótica. 

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Debido a su origen celular común los gemelos monocigóticos comparten, en esencia, la secuencia de su genoma. Además, también comparten un patrón de marcas epigenéticas que los distingue del resto de individuos, según indica un reciente estudio publicado en Nature Communications. Imagen: Marlon Alves, vía Unsplash.

Los procesos y mecanismos moleculares que llevan a la formación y desarrollo de gemelos monocigóticos a partir de un único óvulo fecundado representan una de las principales cuestiones por resolver de la biología humana. Los gemelos monocigóticos, derivan de un mismo zigoto que, de forma temprana se divide en dos o más embriones. Debido a su origen celular común los gemelos monocigóticos comparten, en esencia, la secuencia de su genoma. Además, también comparten un patrón de marcas epigenéticas que los distingue del resto de individuos, según indica un reciente estudio publicado en Nature Communications.

Para identificar el patrón de metilación presente en los gemelos monocigóticos los investigadores han analizado esta modificación epigenética a lo largo de los genomas de células de la sangre o saliva de más de 3000 gemelos monocigóticos y 3300 gemelos dicigóticos.

Diferencias de metilación en regiones concretas

La firma molecular que caracteriza a los gemelos monocigóticos consiste en la metilación persistente de 837 posiciones concretas del genoma. Estas posiciones se localizan en regiones cuya expresión está limitada o reprimida, como las regiones subteloméricas o centroméricas, así como en potenciales epialelos metaestables, alelos con idéntica secuencia que se expresan de forma variable debido una modificación epigenética establecida de forma temprana en el desarrollo que se consideran especialmente vulnerables a la influencia ambiental.

Además, al considerar las posibles consecuencias funcionales, las posiciones de metilación características de los gemelos monocigóticos se encuentran predominantemente en genes implicados en la adhesión celular, señalización y diferenciación celular. Entre estos genes destacan los de la familia de las protocadherinas y la cadherina CELSR3.

Una vía para estudiar cómo se originan los gemelos

Los investigadores plantean que los resultados podrían representar un “punto de partida para estudios funcionales futuros dirigidos a reconstruir los eventos moleculares concretos que llevan a la división del cigoto”. La metilación del ADN representa un mecanismo epigenético de regulación de la actividad génica muy importante durante el desarrollo embrionario. De hecho, poco después de la fecundación tiene lugar una reprogramación epigenética del genoma del embrión, que “borra” la mayor parte de los patrones de metilación presentes en el zigoto y establece nuevos patrones de metilación.

El equipo de investigadores estima que la firma epigenética de los gemelos monocigóticos deriva de esta reprogramación temprana previa a la formación de los diferentes linajes celulares e indican que, precisamente, esa podría ser la causa de que se replique la firma epigenética identificada tanto en las diferentes muestras poblacionales utilizadas como en los diferentes tejidos analizados. Respecto a si la firma epigenética es causa, efecto o producto secundario de los procesos que llevan a la formación de gemelos, los autores del trabajo señalan que deberán realizarse más estudios para obtener una respuesta.

Identificación de gemelos monocigóticos

Una consecuencia de los resultados obtenidos es que la firma epigenética identificada puede utilizarse para identificar si una persona fue concebida como un gemelo idéntico o monocigótico, incluso en ausencia de un gemelo.

Se estima que alrededor de un 12% de los embarazos humanos podrían comenzar como embarazos múltiples. Sin embargo, de esa proporción únicamente un 2% de los embarazos progresan con éxito como gemelos, y un 12% resultan en nacimientos individuales. En el estudio, los investigadores demuestran que la firma epigenética podría identificar, a partir de una muestra de sangre o saliva, a las personas que son gemelos monocigóticos, aunque hayan nacido en un parto individual.

Repercusión de los resultados para los estudios de metilación con gemelos

Una cuestión que se plantean los investigadores ante los resultados es si la existencia de la firma epigenética podría tener algún impacto en los estudios de metilación con gemelos. Estos estudios comparan las marcas epigenéticas compartidas entre gemelos monocigóticos y las compartidas entre gemelos dicigóticos para determinar si las variaciones epigenéticas pueden influir en ciertas características o rasgos.

Los autores del trabajo señalan que las 837 posiciones que definen la firma epigenética presente en los gemelos monocigóticos representan una muy pequeña fracción del total de posiciones que se estudian en estos estudios, por lo que no deberían tener un gran impacto, a no ser que el rasgo de interés esté relacionado con el proceso de formación de gemelos monocigóticos.

Referencia: van Dongen J, et al. Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming. Nat Comm. 2021. DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-021-25583-7

 

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