Nieuwe aanknopingspunten in het onderzoek naar het ontstaan van eeneiige tweelingen

Ondanks een eeuw van enorme vooruitgang in de medische wetenschap weten we nog steeds niet hoe eeneiige tweelingen ontstaan. Het krijgen van een eeneiige tweeling is één van de weinige eigenschappen waarin genetische aanleg (erfelijkheid) geen of een zeer bescheiden rol lijkt te spelen. Eeneiige tweelingen lijken namelijk willekeurig op te duiken in families en komen over de hele wereld voor met een gelijke frequentie van ongeveer vier per 1000 geboorten.
Wat we wel weten is dat eeneiige tweelingen voortkomen uit een enkel embryo dat zich in een vroeg stadium van de zwangerschap in tweeën splitst, maar waarom deze splitsing optreedt is tot op heden een mysterie.

Onder leiding van onderzoekers van het NTR zijn nu belangrijke nieuwe aanwijzingen gevonden. De onderzoekers vonden dat het epigenetische profiel van eeneiige tweelingen anders is dan dat van twee-eiige tweelingen en eenlingen. Dit biedt, voor het eerst in jaren, nieuwe aanknopingspunten voor het onderzoek naar hoe eeneiige tweelingen ontstaan. Dit was groot nieuws! Het onderzoek werd in September 2021 gepubliceerd in Nature Communications en was één van de meest gelezen artikelen van het jaar. Ook was er veel aandacht voor het onderzoek in de media (het kwam zelfs in het NOS journaal! Zie bijvoorbeeld ook nos.nl voor een artikel over het onderzoek).

Epigenetica
Rondom de bouwstenen van het DNA (de DNA-code) bevinden zich schakelaars. DNA-methylatie is daar één van. Dit houdt in dat een methyl-groep (een heel klein stofje) wordt bevestigd aan het DNA. Het vakgebied van de epigenetica bestudeert dit besturingssysteem van het DNA. Denk aan de Shift-toets op je toetsenbord. Deze toets kan ervoor zorgen dat kleine letters veranderen in hoofdletters. Zo lijkt het indrukken van de Shift-toets op DNA-methylatie: die regelt welke genen “aan” en welke genen “uit” staan.

Internationaal onderzoek
Tweelingenregisters uit Nederland, Groot-Brittannië, Finland en Australië namen deel aan het onderzoek. De onderzoekers bekeken het DNA-methylatie patroon op zo’n 400.000 plaatsen in het DNA van meer dan zesduizend tweelingen. Dit noemt men het epigenetische profiel. DNA uit bloedmonsters en wangslijmvlies van eeneiige tweelingen, twee-eiige tweelingen, en ouders, broers en zussen van tweelingen werden met elkaar vergeleken. Ook deelnemers van het NTR droegen hieraan bij.

Resultaten
Deze figuur (klik) wordt een Manhattan-plot genoemd, omdat de pieken lijken op de skyline van Manhattan in Amerika. Deze grafiek laat zien op welke chromosomen plekken aanwezig zijn waar eeneiige tweelingen verschillen van twee-eiige tweelingen en niet-tweelingen. De nummers 1 t/m 22 geven onze 22 chromosomen aan en met name de punten boven de rode horizontale lijn zijn belangrijk. Dat zijn er maar liefst 834! Op deze 834 plekken bevinden zich onder meer genen die een rol spelen in de vroege embryonale ontwikkeling. De oudste deelnemers waren boven de 60. Dit laat zien dat het ontstaan van eeneiige tweelingen nog jaren later wordt weerspiegeld in het epigenetische profiel.
Op dit moment is onbekend of dit DNA-methylatiepatroon een oorzaak of gevolg is van de splitsing van een embryo. Maar het geeft veel nieuwe aanknopingspunten om verder te onderzoeken hoe eeneiige tweelingen precies ontstaan. Zo kunnen de resultaten mogelijk leiden tot een beter begrip van zeldzame aangeboren afwijkingen die vaker voorkomen bij eeneiige tweelingen. Voor deze aandoeningen denkt men dat patiënten die geen eeneiige tweeling zijn, wellicht overlevenden zijn van een eeneiige tweelingzwangerschap. Dit kan nu onderzocht worden.

Het artikel Identical twins carry a persistent epigenetic signature of early genome programming is hier te vinden. 

Een video over dit onderwerp kunt u hier bekijken: “The Mystery of Identical Twins” (with support of Amsterdam Reproduction and Development)