پدرشدن در سن بالا با افزایش خطر انتقال جهش‌های بیماری‌زا به فرزندان همراه است

بررسی‌های انجام‌شده با استفاده از تعیین توالی ژنوم نشان داده است که در مردان در اوایل دهه چهارم زندگی، حدود یک اسپرم از هر ۵۰ اسپرم دارای جهشی است که می‌تواند موجب بیماری شود. این نسبت در سن ۷۰ سالگی، تا حدود یک اسپرم از هر ۲۰ اسپرم افزایش می‌یابد. راحله رهبری از مؤسسه وِلکام سنگر بریتانیا می‌گوید: «این پژوهش به‌روشنی نشان می‌دهد که پدران مسن‌ درمعرض خطر بالاتری برای انتقال جهش‌های بیماری‌زا به فرزندان خود قرار دارند.»

متیو نویل، از اعضای تیم پژوهشگر در مؤسسه ولکام سنگر می‌گوید: «بد نیست زوج‌هایی که قصد فرزندآوری دارند، این مسئله را نیز در نظر بگیرند. تصمیم‌گیری در این زمینه بر عهده خانواده‌هاست.» برای مثال، مردان جوان‌تر می‌توانند در صورتی که تصور می‌کنند تا سنین بالاتر قصد فرزندآوری نخواهند داشت، با مراجعه به مراکز تخصصی اسپرم خود را فریز کنند. از سوی دیگر، مردان مسن‌تر که قصد فرزنددار شدن دارند، می‌توانند از روش‌های غربالگری و بررسی ژنتیکی موجود برای اطمینان از سلامت ژنتیکی اسپرم خود استفاده کنند.

پژوهش‌های اخیر نشان داده‌اند که هر یک از ما به طور میانگین حدود ۷۰ جهش جدید در سلول‌های بدن خود داریم که در والدینمان وجود نداشته است. حدود ۸۰ درصد از این جهش‌ها در بیضه‌های پدران شکل می‌گیرد (البته این آمار شامل ناهنجاری‌های کروموزومی گسترده نمی‌شود که در تخمک‌های مادران شایع‌تر است).

در سال ۲۰۰۳، ان گوریلی، از دانشگاه آکسفورد دریافت که این پدیده احتمالاً به دلیل خودخواه شدن برخی از سلول‌های بنیادیِ سازنده اسپرم رخ می‌دهد. به عبارت دیگر، برخی جهش‌های ژنتیکی باعث می‌شوند این سلول‌های بنیادی بیش از حد معمول تقسیم و تکثیر شوند. در نتیجه، نسبت اسپرم‌هایی که این جهش‌ها را دارند با افزایش سن مردان به‌صورت تصاعدی رشد می‌کند، نه به‌طور تدریجی.

گوریِلی بعدها نشان داد که جهش در چندین ژن مختلف می‌تواند سلول‌های بنیادی اسپرم را به‌اصطلاح «خودخواه» کند، اما او حدس می‌زد تعداد این ژن‌ها از آنچه تاکنون شناسایی‌شده بیشتر است.

رحبری، نِویل و همکارانشان بیش از ۱۰۰ هزار اسپرم از ۸۱ مرد در سنین مختلف را همراه با سلول‌های خونی آن‌ها توالی‌‌یابی کردند. در روش‌های معمول توالی‌‌یابی، میزان خطا آن‌قدر زیاد است که نمی‌توان جهش‌های موجود در یک مولکول منفرد DNA را با اطمینان شناسایی کرد. اما پژوهشگران از روشی جدید استفاده کردند که شامل توالی‌یابی هر دو رشته از مارپیچ دوتایی DNA است. اگر جهشی در هر دو رشته دیده شود، احتمال اینکه آن خطا باشد، بسیار پایین است. این روش به آن‌ها امکان داد طیف گسترده‌ای از جهش‌ها را در بیش از ۴۰ ژن شناسایی کنند که باعث می‌شوند سلول‌های بنیادی اسپرم خودخواه شوند. نِویل می‌گوید: «میزان تأثیر این جهش‌ها در سراسر ژنوم بسیار بیشتر از آن چیزی بود که تصور می‌کردیم.»

اگرچه جهش‌های خودخواه تنها بخش اندکی از کل جهش‌های ژنتیکی را تشکیل می‌دهند، اثر آن‌ها قابل توجه است، زیرا بیشتر نواحی ژنوم عملکردی ندارند و بسیاری از جهش‌های تصادفی فاقد تأثیر زیستی هستند.

در مقابل، جهش‌های خودخواه ژن‌های کلیدی را تحت تأثیر قرار می‌دهند و بنابراین می‌توانند اثرات بزرگی داشته باشند. نِویل می‌گوید: «اکثر اوقات، این‌ها اختلالات عصبی‌تکاملی نسبتاً شدیدی هستند.» برای دست‌کم دو مورد از این ۴۰ ژن، این شرایط شامل اوتیسم می‌شود و برخی از جهش‌ها به طور قابل‌توجهی خطر ابتلا به سرطان‌ها را افزایش می‌دهند.

تحلیل نمونه‌های خونی مردان نشان داد که بار کل جهش‌های ژنتیکی در افرادی که سیگار می‌کشیدند، مصرف الکل بالایی داشتند یا دچار چاقی بودند، به‌طور قابل‌توجهی افزایش یافته است. با این حال، بررسی جهش‌ها در سلول‌های اسپرم نشان داد که سرعت تجمع جهش‌ها در این سلول‌ها تقریباً هشت برابر کندتر است و ارتباط مستقیمی با مصرف سیگار، الکل یا وضعیت چاقی مردان ندارد. این یافته‌ها حاکی از آن است که بیضه‌ها دارای مکانیسم‌های محافظتی ویژه‌ای در برابر عوامل محیطی مضر هستند که مانع از انباشته شدن جهش‌ها در اسپرم می‌شوند و به حفظ سلامت ژنتیکی نسل آینده کمک می‌کنند.

در مطالعه‌ای جداگانه که تیمی شامل رهبری و نویل نیز در آن حضور داشتند، از تکنیک جدید توالی‌یابی برای سلول‌های پوستی داخل دهان استفاده شد و الگوی مشابهی از جهش‌های رشد‌دهنده مشاهده شد که باعث افزایش سهم برخی از رده‌های سلولی بنیادی می‌شود. رهبری می‌گوید: «به نظر می‌رسد این الگوهای انتخاب، مختص سلول‌های اسپرم نیستند.» او می‌گوید جهش‌های رشد‌دهنده هرچند گامی به سمت سرطانی شدن سلول‌ها هستند، حتی اگر سلول‌ها سرطانی نشوند هم می‌توانند مشکلاتی ایجاد کنند و ممکن است به فرآیند پیری نیز کمک کنند.