Hugo en Ross Turner zijn een paar onverschrokken tweeling momenteel op expeditie naar Groenland. Een van hen, Ross, gebruikt dezelfde stijl van apparatuur en faciliteiten die jaren geleden door Ernest Shackleton 100 werd gebruikt in zijn beroemde Endurance-expeditie naar Antarctica. Hij heeft een vroeg 20-eeuws polair expeditiedieet en trekt een slee in 1900-stijl.

Hugo aan de andere kant maakt gebruik van de meest geavanceerde technologie en apparatuur die beschikbaar is voor de ontdekkingsreizigers van vandaag. De twee zullen daarom de arctische omgeving heel anders ervaren. Het effect dat het zal hebben op hun lichaam, dat genetisch identiek is, vormt de kern van onderzoek naar de identificatie van verschillende ziektes en de rol die onze genen en levensstijlen spelen bij het veroorzaken daarvan.

Natuurwetenschappensexperiment

Twins zorgen voor een unieke natuurlijke experiment voor wetenschappelijk onderzoek. Identieke tweelingen delen 100% van hun genen en niet-identieke tweelingen aandeel 50%. Door het vergelijken van de verschillen en overeenkomsten tussen hen kunnen we bepalen of een ziekte wordt veroorzaakt door een genetische predispositie en omgevingsfactoren.

Als we vinden dat identieke tweelingparen meer kans hebben op zowel een ziekte als een eigenschap dan niet-identieke tweelingen, dan is de kans groter dat de ziekte een sterke genetische component heeft. Als onze identieke tweelingen echter niet meer op elkaar lijken dan onze niet-identieke tweelingen, is de kans groter dat de ziekte wordt veroorzaakt door omgevingsfactoren of leefstijlfactoren.

Het Department of Twin Research host TwinsUK, het grootste register voor volwassenen in het VK en heeft een schat aan gegevens verzameld van twee vrijwilligers over 21-jaren uit klinische bezoeken en gedetailleerde vragenlijsten. Dit stelt ons in staat om naar de genetica van onze tweeling te kijken, epigenetica en darm Microbiome. Deze uitgebreide informatie over meer dan 6,000 eigenschappen stelt ons in staat de rol die onze manier van leven en de genetica spelen in vele ziekten te identificeren zoals type 2 diabetes, hart-en vaatziekten en artrose.

Genen versus omgeving

De wetenschap heeft een cruciaal punt bereikt bij het bepalen hoe de menselijke gezondheid wordt bepaald door onze genetische samenstelling of omgevingsfactoren. Eerder was de gemeenschap verdeeld: één kamp geloofde dat stevig genetica was het antwoord op al onze ziektes, Terwijl de andere het gevoel dat het allemaal te maken met onze milieu en lifestyle. Meer recentelijk is echter een derde epigenetisch kamp ontstaan, dat laat zien hoe onze omgeving en levensstijl daadwerkelijk de manier kunnen veranderen waarop onze genen werken en onze gezondheid en veroudering beïnvloeden.

Epigenetische veranderingen komen het meest dramatisch voor in de baarmoeder en in de vroege kinderjaren. Ze spelen een sleutelrol bij het op het juiste moment in en uitschakelen van de juiste genen, zodat we groeien en het ontwikkelen van de juiste wijze. Deze veranderingen worden langzamer zodra we volwassen zijn, met veranderingen die slechts om de paar jaar in onze weefsels plaatsvinden. Maar we weten nu dat onze levensstijl invloed heeft op deze veranderingen. Roken kan er bijvoorbeeld voor zorgen dat deze chemische tags aan ons DNA binden en genen in- en uitschakelen en ons predisponeren voor ziekten zoals kanker.

We kunnen kijken naar tweelingen die genetisch identiek zijn, maar waar slechts één een ziekte contracteert (zoals type 2 diabetes), om zie welke epigenetische verschillen aanwezig zijn in de aanloop naar de ontwikkeling van en na het begin van de ziekte.

We beginnen ook de rol te begrijpen die onze darm Microbiome - vaak aangeduid als het vergeten orgaan - heeft voor onze gezondheid. We hebben natuurlijk biljoenen bacteriën in onze darmen, die allemaal samen kunnen wegen twee kilo. Deze bacteriën zijn met ons geëvolueerd en zijn van vitaal belang voor onze overleving; ons helpen om ons voedsel te verteren en ons gezond te houden.

Bestuderen tweelingen helpen begrijpen hoe de aanwezigheid van bepaalde bacteriën of de verkeerde hoeveelheden bacteriën wordt geassocieerd met ziekten zoals obesitas en diabetes. We verzamelen momenteel fecale monsters op 5,000 van onze tweeling en dit zal, samen met de schat aan informatie die we hebben over hun levensstijl en genetica, ons verder helpen de rol te onderzoeken die microben in onze ingewanden hebben bij zowel gezondheid als ziekte.

Polar Project

Hugo en Ross hebben ons in staat gesteld vóór en na hun Groenlandse expeditie een groot aantal biologische monsters en leefstijlinformatie te verzamelen. Deze omvatten hun lengte, gewicht, bloeddruk, vet en spiermassa, botdichtheid, een breed scala van bloedtesten, een bloed-DNA-monster, zodat we kunnen kijken naar eventuele epigenetische veranderingen die kunnen optreden en een fecesmonster voor een inzicht in hun ingewanden. Als we deze resultaten met elkaar vergelijken voordat ze met hun training begonnen, kunnen ze direct voordat ze aan hun expeditie beginnen en wanneer ze terugkomen, een goed beeld krijgen van hoe de omgeving hen beiden heeft beïnvloed.

Aangezien Hugo en Ross identieke tweelingen zijn en 100% van hun DNA delen, verschillen de resultaten die we aan het eind van het onderzoek zien, voornamelijk als gevolg van de verschillende omgevingsblootstellingen die ze tegenkwamen. Of we zullen zien dat Ross meer heeft geleden door minder geavanceerde apparatuur en voorzieningen te gebruiken dan Hugo valt nog te bezien. Maar hoe dan ook, we zijn verheugd om deel te kunnen nemen aan deze unieke en extreme test van genen versus het milieu, en een beter begrip te krijgen van het samenspel van omgevingsfactoren en genetica in ziekte en gezondheid.

Dit artikel verscheen oorspronkelijk op The Conversation

Over de auteur

Kirsten Ward is projectmanager, EpiTwin-project aan King's College London. Dit project is een samenwerking met het Beijing Genomics Institute (BGI), waarbij wordt gekeken naar het DNA dat is verkregen uit volbloed voor tweelingen en dat wordt vergeleken met de patronen in hun tweelingzus. Tweelingstudies concentreren zich meestal op de overeenkomsten tussen de tweeling, maar voor het doel van dit project zullen we ons concentreren op de verschillen tussen tweelingen. Aanvankelijk zal het team zich concentreren op obesitas, diabetes, allergieën, hartziekten, osteoporose en een lang leven.