Vill du veta om det är natur eller uppfostran? Titta på tvillingar

När astronauten Scott Kelly lämnade jorden för ett år på den internationella rymdstationen ISS i mars 2015 lämnade han efter sig ett värdefullt forskningsverktyg – sin tvillingbror Mark.

Sedan den första mänskliga kosmonauten åkte ut i rymden 1961 har forskarna letat efter sätt att bättre förstå hur rymdresor påverkar människokroppen. Bröderna Kelly, som båda är astronauter, gav en unik och spännande forskningsmöjlighet. Som enäggstvillingar är deras DNA så nära överensstämmande som två människors DNA kan vara. Genom att jämföra Scotts och Marks biologi – inklusive deras DNA – innan Scott åkte till ISS och under det år han var borta kunde forskarna fastställa de biologiska förändringar som kan orsakas av att leva i rymden.

Kellys är ett utmärkt exempel på hur tvillingstudier kan påskynda den vetenskapliga förståelsen av förhållandet mellan människans DNA och individuella miljöer och hur detta förhållande bidrar till hälsa, åldrande, beteende och sjukdom. Enäggstvillingar börjar livet med nästan identiskt DNA, så de skillnader som observeras mellan dem beror sannolikt på deras miljöer – dvs. individuella livsstilsfaktorer som kost, motion, stress, relationer och var de bor. Detta var fallet med Kelly-tvillingarna under Scotts år i rymden. Tvåäggstvillingar, å andra sidan, börjar också livet i en identisk miljö, men delar bara cirka 50 procent av sitt DNA (vilket liknar syskon som inte är tvillingar). Så eventuella skillnader mellan dem kommer att bero på en mer komplicerad blandning av genetik och miljö.

Vetenskapliga rön från tvillingstudier – inklusive bättre förståelse för orsakerna till specifika mänskliga beteenden och sjukdomar – kan leda till förbättrad vägledning för sjukdomsförebyggande, liksom till nya behandlingar som gynnar både tvillingar och icke-tvillingar.

Anteckna tvillingarnas hjälp

Inom 1875 blev Francis Galton, som var släkt med Charles Darwin, den förste kända vetenskapsmannen som använde sig av tvillingar i forskning. Galton myntade uttrycket ”natur kontra uppfostran” och studerade tvillingar för att försöka ta reda på vilken inverkan var och en av dem hade.

1955 började den amerikanska National Academy of Sciences-National Research Council (NAS-NRC) skapa ett frivilligt register över enäggstvillingar och tvåäggstvillingar. Registret var inriktat på veteraner från de amerikanska väpnade styrkorna – eftersom deras adresser och dödlighetsuppgifter var lättillgängliga – och växte så småningom till att omfatta cirka 20 000 individer. Det har tillhandahållit tvillingämnen för många viktiga hälsostudier och medicinska studier under de senaste 65 åren.

Dessa inkluderar en banbrytande studie från 1977 som utfördes av National Heart Lung and Blood Institute (NHLBI), som utvärderade en delmängd tvillingpar från NAS/NRC-registret för att identifiera hur genetik och miljö påverkar specifika riskfaktorer för hjärt- och kärlsjukdomar. I en studie från 1992 som utfördes av NHLBI i samarbete med forskare från Center for Health Sciences vid SRI International användes samma delmängd tvillingar för att undersöka genetikens inverkan på rökbeteenden. Andra tvillingstudier har gett viktig information om den genetiska grunden för sjukdomar som artros, grå starr och anorexia nervosa.

SRI:s tvillingforskningsregister

Under 1995 började SRI:s forskare rekrytera tvillingar till ett nytt nordkaliforniskt baserat register. Dessa forskare hade en erfarenhet av att genomföra viktiga hälsostudier med hjälp av tvillingar, bland annat en NHLBI-studie som ledde till en artikel i New England Journal of Medicine där man beskrev genetiska influenser på rökning. Som en uppföljning av den forskningen ville Dr. Gary Swan och kollegor vid SRI skapa ett eget register över vuxna tvillingar för att stödja mer djupgående forskning om de faktorer som påverkar nikotinberoende och nikotinmetabolism hos människor.

SRI-teamet inledde en reklamkampanj för att hitta tvillingar som var intresserade av att ingå i ett nytt SRI Twin Research Registry (TRR). Teamet rekryterade mer än 1 000 vuxna tvillingar på 2,5 år. Så småningom växte medlemskapet i TRR till mer än 6 200 tvillingar. Hittills är det det enda tvillingregistret i norra Kalifornien.

Reklamation: ”Vårt engagemang i SRI:s tvillingregister är ett sätt för oss att ge tillbaka. Vi betraktar vår tvillinghet som en gåva, och om behandlingar kan utvecklas och förbättras genom denna gåva måste vi ge tillbaka”. Sandi och Shelli, enäggstvillingar och medlemmar i Twin Research Registry

Under de senaste 25 åren har tvillingar som är inskrivna i TRR deltagit i många hälsorelaterade forskningsstudier, där man har utforskat allt från nikotinberoende till opioidernas roll i smärtresponsen och hur immunsystemet reagerar på miljöfaktorer som passiv rökning. Sammantaget har de studier som möjliggjorts av TRR gett viktiga och betydelsefulla nya insikter om den roll som genetik respektive miljöfaktorer spelar för människors hälsa och sjukdom.

I ett specifikt och aktuellt exempel använde forskare vid institutet för immunitet, transplantation och infektion vid Stanford University TRR för att studera hur genetik påverkar individers reaktioner på säsongsinfluensavaccinet. Forskarna tog blod från enäggstvillingar och tvåäggstvillingar, gav dem vaccinet och tog sedan blod igen efteråt för att fastställa hur tvillingarnas immunsystem reagerade. De fann att många av indikatorerna för vaccinsvaret styrdes av miljöinfluenser – och att denna trend blev tydligare med stigande ålder. Dessutom var tvillingarnas vaccinsvar tre till fyra veckor efter att de vaccinerats inte annorlunda än hos personer som inte var släkt med varandra. Detta berättade för forskarna att miljöfaktorer, snarare än genetik, påverkar individers svar på influensavaccin. Mer allmänt illustrerade det hur det mänskliga immunförsvaret är adaptivt, vilket innebär att hur en individ reagerar på en vaccination eller en infektion styrs mer av vad de tidigare har utsatts för än av sin genetik.

När SRI i slutet av 2019 överförde hanteringen av TRR till Stanford University, som planerar att använda registret för att ge bränsle till banbrytande studier som utforskar hur det mänskliga immunförsvaret bidrar till sjukdom, samt att samarbeta med andra forskare för en rad olika vetenskapliga studier. Tvillingar som redan ingår i registret – eller de som är intresserade av att ansluta sig – kan få mer information om registret via den nya webbplatsen för Stanford Twin Registry. Detta är också en utmärkt resurs för alla som är intresserade av den pågående berättelsen om tvillingstudier och hur de fortsätter att öka vår förståelse för vad som driver människors hälsa.