Vil du vide, om det er natur eller opvækst? Se på tvillinger

Da astronaut Scott Kelly forlod Jorden for et år på den internationale rumstation (ISS) i marts 2015, efterlod han et værdifuldt forskningsredskab – sin tvillingebror Mark.

Siden den første menneskelige kosmonaut tog ud i rummet i 1961 har forskere søgt efter måder at forstå virkningen af rumrejser på menneskekroppen bedre på. Kelly-brødrene, som begge er astronauter, har givet en unik og spændende forskningsmulighed. Da de er enæggede tvillinger, er deres DNA så tæt på hinanden som to menneskers DNA kan være. Ved at sammenligne Scotts og Marks biologi – herunder deres DNA – før Scott rejste til ISS og i løbet af det år, han var væk, kunne forskerne identificere de biologiske ændringer, der kan være forårsaget af at leve i det ydre rum.

The Kellys er et godt eksempel på, hvordan tvillingestudier kan fremskynde den videnskabelige forståelse af forholdet mellem menneskers DNA og individuelle miljøer, og hvordan dette forhold bidrager til sundhed, aldring, adfærd og sygdom. Enæggede tvillinger starter livet med næsten identisk DNA, så de forskelle, der observeres mellem dem, kan sandsynligvis tilskrives deres miljøer – dvs. individuelle livsstilsfaktorer som f.eks. kost, motion, stress, relationer og hvor de bor. Dette var tilfældet med Kelly-tvillingerne i løbet af Scotts år i rummet. Tveæggede tvillinger på den anden side starter også livet i et identisk miljø, men deler kun ca. 50 % af deres DNA (svarende til ikke-tvillinge-søskende). Så eventuelle forskelle mellem dem vil kunne tilskrives en mere kompliceret blanding af genetik og miljø.

Videnskabelige resultater fra tvillingestudier – herunder bedre forståelse af årsagerne til specifikke menneskelige adfærdsmønstre og sygdomme – kan føre til bedre vejledning i sygdomsforebyggelse samt nye behandlinger, der gavner både tvillinger og ikke-tvillinger.

Indhentning af hjælp fra tvillinger

I 1875 blev Francis Galton, en slægtning til Charles Darwin, den første kendte videnskabsmand, der brugte tvillinger i forskning. Galton opfandt udtrykket “natur vs. opdragelse” og studerede tvillinger i et forsøg på at finde ud af, hvilken indflydelse de to ting havde.

I 1955 begyndte det amerikanske National Academy of Sciences-National Research Council (NAS-NRC) at oprette et frivilligt register over enæggede og tveæggede tvillinger. Dette register, der var rettet mod veteraner fra de amerikanske væbnede styrker – fordi deres adresser og dødelighedsdata var let tilgængelige – voksede efterhånden til at omfatte omkring 20 000 personer. Det har leveret tvillingemner til mange vigtige sundheds- og medicinske undersøgelser i de sidste 65 år.

Disse omfatter en skelsættende undersøgelse fra 1977 udført af National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI), som evaluerede en delmængde af tvillingpar fra NAS/NRC-registret for at identificere, hvordan genetik og miljø påvirker specifikke risikofaktorer for hjerte-kar-sygdomme. I en undersøgelse fra 1992, der blev gennemført af NHLBI i samarbejde med forskere fra Center for Health Sciences at SRI International, blev samme delmængde af tvillinger anvendt til at undersøge genetikkens indvirkning på rygeadfærd. Andre tvillingeundersøgelser har givet vigtige oplysninger om det genetiske grundlag for sygdomme som f.eks. slidgigt, grå stær og anorexia nervosa.

SRI’s Twin Research Registry

I 1995 begyndte SRI-forskere at rekruttere tvillinger til et nyt nordcalifornisk baseret register. Disse forskere havde en erfaring med at gennemføre vigtige sundhedsundersøgelser ved hjælp af tvillinger, herunder en NHLBI-undersøgelse, der førte til en artikel i New England Journal of Medicine, som beskrev genetiske påvirkninger af rygning. Som opfølgning på denne forskning ønskede Dr. Gary Swan og kolleger på SRI at oprette deres eget register over voksne tvillinger for at støtte mere dybtgående forskning i de faktorer, der påvirker nikotinafhængighed og metabolisme hos mennesker.

SRI-holdet lancerede en reklamekampagne for at finde tvillinger, der var interesserede i at være en del af et nyt SRI Twin Research Registry (TRR). Holdet tilmeldte mere end 1.000 voksne tvillinger i løbet af 2,5 år. Til sidst voksede antallet af medlemmer af TRR til mere end 6 200 tvillinger. Til dato er det det eneste tvillingeregister i det nordlige Californien.

Reklamerer: “Vores engagement i SRI’s tvillingregister er en måde for os at give noget tilbage på. Vi betragter vores tvillingetilhørsforhold som en gave, og hvis behandlinger kan udvikles og forbedres ved hjælp af denne gave, må vi give noget tilbage.” Sandi og Shelli, enæggede tvillinger og medlemmer af Twin Research Registry

I løbet af de sidste 25 år har tvillinger, der er tilmeldt TRR, deltaget i mange sundhedsrelaterede forskningsundersøgelser, hvor de har udforsket alt fra nikotinafhængighed til opioiders rolle i smertereaktionen og hvordan immunsystemet reagerer på miljøfaktorer som f.eks. passiv rygning. Samlet set har de undersøgelser, som TRR har muliggjort, givet vigtig og betydningsfuld ny indsigt i den rolle, som genetik vs. miljøfaktorer spiller for menneskers sundhed og sygdom.

I et specifikt og aktuelt eksempel har forskere i Institute for Immunity, Transplantation and Infection ved Stanford University brugt TRR til at undersøge, hvordan genetik påvirker individers reaktioner på den sæsonbestemte influenzavaccine. Forskerne tog blodprøver fra enæggede og tveæggede tvillinger, gav dem vaccinen og tog derefter blodprøver igen bagefter for at fastslå, hvordan tvillingernes immunsystem reagerede. De fandt ud af, at mange af indikatorerne for vaccinereaktion var styret af miljømæssige påvirkninger – og at denne tendens blev mere tydelig med alderen. Desuden var tvillingernes vaccinesvar tre til fire uger efter, at de var blevet vaccineret, ikke anderledes end hos personer, der ikke var i familie med hinanden. Dette fortalte forskerne, at miljømæssige faktorer, snarere end genetik, påvirker individers respons på influenzavacciner. Mere generelt illustrerede det, hvordan det menneskelige immunsystem er adaptivt, hvilket betyder, at hvordan et individ reagerer på en vaccination eller en infektion er mere styret af, hvad de tidligere er blevet udsat for, end af deres genetik.

Næsten ved udgangen af 2019 overdrog SRI forvaltningen af TRR til Stanford University, som planlægger at bruge registret til at give næring til banebrydende undersøgelser, der udforsker, hvordan det menneskelige immunsystem bidrager til sygdom, samt at indgå partnerskaber med andre forskere om en række videnskabelige undersøgelser. Tvillinger, der allerede er en del af registret – eller som er interesserede i at deltage i det – kan få mere at vide om registret via det nye websted Stanford Twin Registry. Det er også en fantastisk ressource for alle, der er interesseret i den løbende historie om tvillingestudier, og hvordan de fortsat bidrager til at fremme vores forståelse af, hvad der driver menneskers sundhed.