Chcete vědět, zda je to dáno povahou, nebo výchovou? Podívejte se na dvojčata

Když astronaut Scott Kelly v březnu 2015 odletěl ze Země na roční pobyt na Mezinárodní vesmírné stanici (ISS), zanechal po sobě cenný výzkumný nástroj – své dvojče Marka.

Od roku 1961, kdy se do vesmíru vydal první kosmonaut, hledají vědci způsoby, jak lépe porozumět vlivu cestování vesmírem na lidský organismus. Bratři Kellyové, kteří jsou oba astronauty, poskytli jedinečnou a vzrušující možnost výzkumu. Jako jednovaječná dvojčata mají tak shodnou DNA, jak to jen u dvou lidí jde. Srovnání biologie Scotta a Marka – včetně jejich DNA – před Scottovým odletem na ISS a v průběhu roku, kdy byl pryč, umožnilo vědcům přesně určit biologické změny, které mohou být způsobeny životem ve vesmíru.

Manželé Kellyovi jsou ukázkovým příkladem toho, jak mohou studie dvojčat urychlit vědecké poznání vztahu mezi lidskou DNA a individuálním prostředím a jak tento vztah přispívá ke zdraví, stárnutí, chování a nemocem. Jednovaječná dvojčata začínají život s téměř identickou DNA, takže rozdíly, které jsou mezi nimi pozorovány, lze pravděpodobně přičíst jejich životnímu prostředí – tj. individuálním faktorům životního stylu, jako je strava, pohyb, stres, vztahy a místo, kde žijí. Tak tomu bylo i v případě dvojčat Kellyových během Scottova ročního pobytu ve vesmíru. Na druhou stranu bratrská dvojčata také začínají život v identickém prostředí, ale sdílejí jen asi 50 procent DNA (podobně jako sourozenci, kteří nejsou dvojčaty). Jakékoli rozdíly mezi nimi tak bude možné přičíst složitější kombinaci genetiky a prostředí.

Vědecké poznatky ze studií dvojčat – včetně lepšího porozumění příčinám specifického lidského chování a nemocí – mohou vést ke zlepšení návodů na prevenci nemocí, stejně jako k novým léčebným postupům, které budou prospěšné jak pro dvojčata, tak pro jednovaječná dvojčata.

Vyjmenování pomoci dvojčat

V roce 1875 se Francis Galton, příbuzný Charlese Darwina, stal prvním známým vědcem, který využil dvojčata ve výzkumu. Galton vymyslel frázi „přirozenost vs. výchova“ a studoval dvojčata, aby se pokusil zjistit vliv každého z nich.

V roce 1955 začala americká Národní akademie věd – Národní rada pro výzkum (NAS-NRC) vytvářet dobrovolný registr jednovaječných a dvojvaječných dvojčat. Tento registr se zaměřil na veterány amerických ozbrojených sil – protože jejich adresy a údaje o úmrtnosti byly snadno dostupné – a nakonec zahrnoval přibližně 20 000 osob. V uplynulých 65 letech poskytl dvojčata pro mnoho důležitých zdravotních a lékařských studií.

Mezi ně patří přelomová studie z roku 1977 provedená Národním institutem pro srdce, plíce a krev (NHLBI), která hodnotila podskupinu dvojčat z registru NAS/NRC s cílem zjistit, jak genetika a prostředí ovlivňují specifické rizikové faktory kardiovaskulárních onemocnění. Studie z roku 1992, kterou provedl NHLBI ve spolupráci s výzkumníky z Centra pro zdravotní vědy při SRI International, využila stejnou podskupinu dvojčat ke zkoumání vlivu genetiky na kuřácké chování. Další studie dvojčat poskytly důležité informace o genetickém základu nemocí, jako je osteoartritida, katarakta a mentální anorexie.

Výzkumný registr dvojčat SRI

V roce 1995 zahájili výzkumníci SRI nábor dvojčat do nového registru v severní Kalifornii. Tito výzkumníci měli za sebou významné zdravotní studie využívající dvojčata, včetně studie NHLBI, která vedla k vydání článku v New England Journal of Medicine popisujícího genetické vlivy na kouření. V návaznosti na tento výzkum chtěli Dr. Gary Swan a jeho kolegové ze SRI vytvořit vlastní registr dospělých dvojčat, který by podpořil hlubší výzkum faktorů ovlivňujících závislost na nikotinu a metabolismus u lidí.

Tým SRI zahájil reklamní kampaň s cílem najít dvojčata, která by měla zájem stát se součástí nového registru dvojčat SRI Twin Research Registry (TRR). Během 2,5 roku tým zapsal více než 1 000 dospělých dvojčat. Nakonec se počet členů TRR rozrostl na více než 6 200 dvojčat. K dnešnímu dni je to jediný registr dvojčat v severní Kalifornii.

Vyhlášení: „Náš závazek vůči registru dvojčat SRI je pro nás způsobem, jak se odvděčit. Považujeme naše dvojčata za dar, a pokud lze díky tomuto daru vyvíjet a zdokonalovat léčbu, musíme to vrátit.“ Sandi a Shelli, jednovaječná dvojčata a členky Registru výzkumných dvojčat

V průběhu uplynulých 25 let se dvojčata zařazená do TRR účastnila mnoha výzkumných studií týkajících se zdraví, které zkoumaly vše od závislosti na nikotinu přes roli opioidů v reakci na bolest až po reakci imunitního systému na faktory prostředí, jako je pasivní kouření. Souhrnně studie umožněné TRR přinesly důležité a působivé nové poznatky o úloze genetiky vs. faktorů prostředí v lidském zdraví a nemoci.

V jednom konkrétním a aktuálním příkladu vědci z Institutu pro imunitu, transplantace a infekce na Stanfordově univerzitě využili TRR ke studiu toho, jak genetika ovlivňuje reakce jednotlivců na vakcínu proti sezónní chřipce. Výzkumníci odebrali krev jednovaječným a dvojvaječným dvojčatům, podali jim vakcínu a poté jim znovu odebrali krev, aby zjistili, jak imunitní systém dvojčat reaguje. Zjistili, že mnoho ukazatelů reakce na vakcínu je ovlivněno vlivy prostředí – a že tento trend je s věkem stále zřetelnější. Navíc tři až čtyři týdny po očkování se reakce dvojčat na vakcínu nelišila od reakcí lidí, kteří nebyli příbuzní. To vědcům napovědělo, že reakce jednotlivců na chřipkové vakcíny ovlivňují spíše faktory prostředí než genetika. V širším měřítku to ilustrovalo, jak je lidský imunitní systém adaptivní, což znamená, že to, jak jedinec reaguje na očkování nebo infekci, se řídí spíše tím, čemu byl v minulosti vystaven, než jeho genetikou.

Koncem roku 2019 převedla společnost SRI správu TRR na Stanfordovu univerzitu, která plánuje využít registr k průkopnickým studiím zkoumajícím, jak lidský imunitní systém přispívá k onemocnění, a také spolupracovat s dalšími výzkumníky na různých vědeckých studiích. Dvojčata, která již jsou součástí registru – nebo ti, kteří mají zájem se do něj zapojit – se mohou o registru dozvědět více prostřednictvím nových webových stránek Stanfordského registru dvojčat. Je to také skvělý zdroj informací pro všechny, kteří se zajímají o pokračující příběh studií dvojčat a o to, jak nadále prohlubují naše znalosti o tom, co ovlivňuje lidské zdraví.