Nghiên cứu sinh đôi và "Di sản của sự đầy đủ"

"Có vẻ như một dòng chảy bất tận gồm những cặp song sinh nam tám tuổi giống hệt nhau đang tràn vào phòng. Cặp song sinh này đến cặp song sinh khác ... khuôn mặt của họ, khuôn mặt lặp đi lặp lại của họ chỉ có một giữa rất nhiều người ... (tr. 172) "... giống như những con giòi mà họ đã tụ tập ..." (trang 178) Aldous Huxley đã viết trong Thế giới mới dũng cảm . (1932) Đây là "nguyên tắc sản xuất hàng loạt cuối cùng được áp dụng cho sinh học:" (tr.9) sự ra đời của hàng triệu cặp song sinh giống hệt nhau, (và "không phải là những cặp sinh đôi và ba con như trong thời kỳ viviparous cũ") (trang 8) mà là một "sự cải thiện phi thường về bản chất" (trang 8) nhằm tạo ra Ổn định xã hội.

Những hình ảnh của Thế giới mới dũng cảm là đáng sợ và đáng sợ, nhưng cặp song sinh đã mê hoặc mọi người trong suốt lịch sử. Đó là cặp song sinh mang tính biểu tượng của thần thoại La Mã, Romulus và Remus, bị sói con bú sữa, và Romulus đã tiếp tục thành lập La Mã cổ đại. Và có hai anh em sinh đôi khác biệt đáng chú ý là Jacob và Esau trong Sách Sáng thế ký: Esau, "người đầu tiên xuất hiện toàn màu đỏ, toàn thân như một chiếc áo có lông." (Sáng-thế Ký 25: 25) "Này Ê-sau, anh em tôi là người lông lá, còn tôi là người nhẵn nhụi." (Sáng thế ký 27:11) (Để xem đoạn văn này trong sách Sáng thế ký bằng truyện tranh, hãy nghe bài giảng, Hãy Pew, bởi Alan Bennett, từ Ngoài rìa: https://www.youtube.com/watch?v=UOsYN---eGk.) và trong Shakespeare’s Đêm thứ mười hai , cặp song sinh Viola và Sebastian giống nhau đến mức gần giống nhau, họ được miêu tả là "một khuôn mặt, một giọng nói, một thói quen và hai con người. Một góc nhìn tự nhiên, có nghĩa là không," Công tước nói. Và Antonio nói thêm, "Bạn đã phân chia bản thân bằng cách nào? Một quả táo nứt làm đôi không thể sinh đôi hơn hai sinh vật này." (Màn V, Cảnh 1)

Mặc dù Viola và Sebastian rất khó phân biệt với nhau, nhưng họ là cặp song sinh nam và nữ, anh em kết nghĩa hoặc lưỡng tính (DZ) và phát sinh trong tử cung từ sự thụ tinh đồng thời của hai trứng bởi hai tinh trùng. Họ chia sẻ, giống như những anh chị em khác trong một gia đình, chỉ có 50% DNA của họ. Các cặp song sinh giống nhau hoặc đơn hợp tử (MZ) phát sinh từ sự phân chia của một phôi duy nhất và chia sẻ về cơ bản 100% DNA của chúng và do đó luôn có cùng giới tính. Xác định chẩn đoán để xác định hợp tử là bước đầu tiên để đánh giá các cặp song sinh và thường được thực hiện bằng cách kiểm tra màu tóc, mắt, hình dạng của tai, miệng, răng và các đặc điểm thể chất khác, bao gồm cả dấu vân tay, cũng như bằng các nghiên cứu kháng nguyên nhóm máu phức tạp . (Börjeson, Acta Paediatrica Scandinavica , 1976)

Đề xuất sử dụng cặp song sinh trong nghiên cứu thường là do Sir Francis Galton, anh họ của Charles Darwin, vào cuối thế kỷ 19. Galton đã xuất bản hai cuốn sách, bao gồm Lịch sử của các cặp song sinh và quan tâm đến việc phân biệt "giữa những tác động của các khuynh hướng nhận được khi sinh ra và những tác động của các hoàn cảnh đặc biệt của cuộc sống," tức là giữa tự nhiên và nuôi dưỡng. (như được trích dẫn trong Gedda, Sinh đôi trong Lịch sử và Khoa học , 1961, trang 24-25) Galton, tuy nhiên, không so sánh anh em sinh đôi và anh em sinh đôi giống hệt nhau, vì vậy "ông không thể được coi là người phát minh ra phương pháp sinh đôi." (Teo và Ball, Lịch sử Khoa học Nhân văn , 2009)

Các nhà nghiên cứu khác đã theo dõi nhưng có một mặt tối của nghiên cứu song sinh vào những năm đầu và giữa thế kỷ 20, được chứng minh trong công trình của von Verschuer, người cố vấn của Josef Mengele, nổi tiếng với nghiên cứu sinh đôi của mình ở Auschwitz trong Thế giới. Chiến tranh thứ hai. Rõ ràng von Verschuer, một nhà khoa học được nhiều người kính trọng, là một người theo chủ nghĩa bài Do Thái và độc ác của Đức Quốc xã, người đã sử dụng các nghiên cứu song sinh của mình để thúc đẩy chính trị phân biệt chủng tộc của mình. (Müller-Hill, Lịch sử và Triết học Khoa học Đời sống Năm 1999) Được biết, Mengele đã gửi mẫu mắt và mẫu máu của 200 cặp song sinh mà ông đã tiến hành nghiên cứu con người trái đạo đức, cho von Verschuer để phân tích. Chỉ 10% trong số những cặp song sinh đó sống sót qua thử nghiệm trên người của Mengele. (Müller-Hill, 1999) Để thảo luận về sự sai lệch trong khoa học của von Verschuer và Mengele và tầm quan trọng của cam kết "đặt lợi ích tốt nhất của bệnh nhân lên trên lợi ích của bác sĩ", hãy xem Coller, Tạp chí Điều tra Lâm sàng , 2006, người nhấn mạnh rằng có bốn "giá trị cốt lõi của chủ nghĩa nhân văn y học: sự quý giá hay sự thánh thiện của mỗi cuộc đời con người; tôn trọng phẩm giá con người, tôn vinh sự đa dạng của con người và sự đánh giá đồng cảm về sự phức tạp của tình trạng con người." (Coller, 2006) Và để thảo luận về những thiếu sót và "lịch sử xét lại" của nghiên cứu song sinh được tìm thấy trong một số sách giáo khoa, hãy xem Teo và Ball, 2009.

Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đầu thế kỷ 20, bao gồm cả von Verschuer, bắt đầu xem xét vai trò của di truyền đặc biệt trong lĩnh vực béo phì. Tiến sĩ George A. Bray, trong cuốn sách học thuật của mình, Trận chiến của Bulge (2007), đã khám phá lịch sử nghiên cứu bệnh béo phì và in lại các bài báo gốc của Davenport (trang 474 ff) (1923), cũng như của von Verschuer (trang 492 ff) (1927.) Davenport, người đã sử dụng tỷ lệ chúng tôi. được gọi là chỉ số khối cơ thể (BMI), là người đầu tiên nghiên cứu mối quan hệ của di truyền và môi trường trong bệnh béo phì và được hỏi, "Sự khác biệt về hình thể giữa người mảnh mai và béo phụ thuộc vào các yếu tố cấu thành như thế nào?" (trang 474) Đó là từ Tiến sĩ Bray (người đã mượn nó từ người cố vấn Edwin B. Astwood) (trang 148) mà tôi đã lấy tiêu đề của mình Di sản của sự giàu có .

Các nghiên cứu lớn về song sinh được thực hiện sau đó, bao gồm cả nhà nghiên cứu Thụy Điển Börjeson (1976), người đã phân tích tầm quan trọng của di truyền và môi trường bằng cách so sánh sự khác biệt giữa các cặp trong cặp song sinh MZ và DZ, và hình ảnh của họ xuất hiện ở đây. Hơn nữa, nhà điều tra người Canada Claude Bouchard và các đồng nghiệp đã nghĩ ra cái gọi là "Nghiên cứu cho ăn quá mức ở Quebec", trong đó họ nghiên cứu 12 cặp sinh đôi nam giống hệt nhau có cân nặng bình thường vẫn ở trong điều kiện được kiểm soát trong 120 ngày tại đơn vị nội trú và được cho ăn. 1000 calo bổ sung mỗi ngày trong sáu ngày một tuần trong 84 ngày đó. (Bouchard và cộng sự, Tạp chí Y học New England , 1990; Redden và Allison, Đánh giá về bệnh béo phì , Năm 2004; Bouchard, Tạp chí Dinh dưỡng Lâm sàng Hoa Kỳ , Năm 2009; Bouchard và cộng sự, Tạp chí Quốc tế về Béo phì , 2014; ) Tăng trọng trung bình là 8,1 kg nhưng dao động từ 4,3 đến 13,3 kg. Đáng chú ý, cho ăn quá nhiều dẫn đến trọng lượng cơ thể và tỷ lệ phần trăm tăng mỡ ở mỗi cặp MZ sinh đôi tương tự nhau đáng kể, nhưng có sự chênh lệch giữa các cặp khác nhau nhiều hơn ba lần so với trong các cặp. Nói cách khác, việc kiểm soát chặt chẽ cùng một lượng thức ăn dư thừa và hạn chế hoạt động thể chất đã tạo ra các phản ứng khác nhau về khối lượng cơ thể, thành phần cơ thể và thậm chí cả sự phân bố chất béo theo vùng ở những cặp song sinh khác nhau về mặt di truyền. Bouchard nhấn mạnh rằng vì ảnh hưởng của bất kỳ tương tác gen-môi trường nào thường nhỏ, nên các nhà nghiên cứu phải cố gắng giảm thiểu sai sót và một cách để tránh sai sót là đo chiều cao và cân nặng thực tế thay vì dựa vào các báo cáo tự báo cáo quá phổ biến trong nhiều nghiên cứu. . (Bouchard, Béo phì, Bổ sung, 2008.) Hơn nữa, Bouchard giải thích rằng "sự biến đổi của con người", bao gồm "yếu tố quyết định sinh học" ở một số người dễ bị tăng cân hoặc giảm cân hơn, là "điều kiện tiên quyết tuyệt đối" trong việc tìm kiếm bất kỳ tương tác gen-môi trường và để cuối cùng xác định các gen cụ thể. (Bouchard, 2008)

Trong suốt nhiều năm, nhiều người đã tạo ra cái gọi là sổ đăng ký sinh đôi trong số hàng nghìn cặp song sinh MZ và DZ, bao gồm cả những cặp sinh đôi ở Na Uy, Thụy Điển và Phần Lan, và ở Mỹ, (ví dụ: Cơ quan đăng ký song sinh của Hội đồng Nghiên cứu Quốc gia-Học viện Khoa học Quốc gia (NAS-NRC); Cơ quan đăng ký Minnesota và Cơ quan đăng ký song sinh Việt Nam-Kỷ nguyên .) Nhà nghiên cứu béo phì nổi tiếng Albert (Mickey) Stunkard, chẳng hạn, đã sử dụng sổ đăng ký song sinh Thụy Điển và Đan Mạch cho một số nghiên cứu của mình. (Jou, NEJM , 2014) Stunkard và cộng sự ( JAMA , 1986) cũng sử dụng Cơ quan đăng ký NAS-NRC để đánh giá hơn 1900 cặp song sinh MZ và hơn 2000 cặp song sinh DZ để đánh giá những đóng góp di truyền đối với chiều cao, cân nặng và BMI trong một nghiên cứu theo dõi dài hạn (25 năm), với kết luận: "Độ béo của con người đang được kiểm soát mạnh mẽ về mặt di truyền." Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu thừa nhận rằng các ước tính về khả năng di truyền có thể bị chỉ trích, với cả việc đánh giá thấp và đánh giá quá cao có thể do lỗi trong việc thiết lập hợp tử hoặc thậm chí giao phối khác nhau (trong đó vợ chồng có xu hướng kết hôn một đối tác của công trình tương tự.) Heymsfield và các đồng nghiệp (Allison et al, Di truyền hành vi , 1996) cũng đã nhấn mạnh rằng "thiết kế sinh đôi tiêu chuẩn" cho bệnh béo phì không nhất thiết phải bao gồm dữ liệu như trọng lượng của vợ hoặc chồng và liệu giao phối khác nhau (nghĩa là giao phối không ngẫu nhiên) có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ di truyền hay không.

Trong nghiên cứu sinh đôi cổ điển của họ, Stunkard và cộng sự ( NEJM, 1990) đã đánh giá 93 cặp sinh đôi giống hệt nhau được nuôi khác nhau (một trong những phương tiện hiệu quả nhất để xác định tầm quan trọng của các gen được chia sẻ từ môi trường chung); 154 cặp sinh đôi giống hệt nhau được nuôi chung với nhau; 218 cặp anh em sinh đôi được nuôi chung với nhau, và 208 cặp anh em sinh đôi được nuôi cùng nhau, tất cả đều đến từ Cơ quan đăng ký Thụy Điển đã kết hợp nghiên cứu song sinh với nghiên cứu nhận con nuôi. Các cặp song sinh được đánh giá vào cuối độ tuổi 50, với 60% là phụ nữ. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu lưu ý rằng ngay cả khi các cặp song sinh được nuôi cách xa nhau, chúng vẫn có thể giống nhau nếu môi trường nuôi dạy của chúng giống nhau (ví dụ: nếu cặp song sinh được đặt "chọn lọc" trong những ngôi nhà có xu hướng giống bố mẹ ruột của chúng.) bị tách khỏi cha mẹ ruột, gần một nửa số cặp song sinh bị chia cắt trong năm đầu tiên của cuộc đời, thường do cái chết, bệnh tật hoặc khó khăn về tài chính trong gia đình gốc. Stunkard và cộng sự đã tìm thấy bằng chứng mạnh mẽ về ảnh hưởng của di truyền đến chỉ số BMI và họ phát hiện ra rằng ảnh hưởng di truyền trải dài trên tất cả các loại cân nặng, tức là từ những người gầy đến những người béo phì. Họ cũng lưu ý rằng các cặp song sinh giống hệt nhau được nuôi cách xa nhau có hệ số tương quan giữa các cặp là 0,70 đối với nam và 0,66 đối với nữ đối với BMI và kết luận trong nghiên cứu này rằng môi trường thời thơ ấu có rất ít hoặc thậm chí không có ảnh hưởng. Tuy nhiên, họ thận trọng, "tính di truyền không bao hàm ảnh hưởng di truyền bất biến, bất biến," mà là ảnh hưởng di truyền trong những điều kiện môi trường nhất định. (Stunkard và cộng sự, 1990) Cùng với đó, Allison, Heymsfield và các đồng nghiệp (Faith và cộng sự, Tạp chí Quốc tế về Béo phì, 2012) đã nhấn mạnh tầm quan trọng của việc xem xét bối cảnh đo lường trong đó các điều kiện môi trường vốn có trong quá trình thiết kế một nghiên cứu (ví dụ: đọc sách cho cặp song sinh trong khi ăn) có thể ảnh hưởng đến kết quả.

Trong nhiều năm, Allison, Heymsfield và các đồng nghiệp của họ đã sử dụng thiết kế đôi cổ điển để đánh giá mối quan hệ của cái gọi là kiến trúc di truyền với môi trường, bao gồm cả trong thời kỳ trong tử cung (Allison et al, Tạp chí Quốc tế về Béo phì và Rối loạn Chuyển hóa Liên quan , 1995.) Họ cũng đã sử dụng mô hình này để nghiên cứu chỉ số khối cơ thể và huyết áp (Allison et al, Tạp chí Di truyền Y học Hoa Kỳ, 1995); chỉ số khối cơ thể trong một mẫu song sinh nhi (Faith et al, Nhi khoa, 1999); lượng calo (Faith et al, Di truyền Hành vi, 1999); và ăn uống tự điều chỉnh (Faith et al, Tạp chí Quốc tế về Béo phì , London , 2012)

Điểm mấu chốt : Các nghiên cứu về sinh đôi đã phát triển từ thời Sir Francis Galton, người đã đề xuất việc sử dụng sinh đôi để phân biệt tác động của tự nhiên với việc nuôi dưỡng, vào cuối thế kỷ 19. Chúng đã bị các nhà nghiên cứu sử dụng sai mục đích, chẳng hạn như Đức quốc xã trong Thế chiến thứ hai. Trong lịch sử, nghiên cứu ban đầu quan trọng nhất cho lĩnh vực béo phì đến từ Tiến sĩ. Claude Bouchard và cộng sự, người đã đánh giá cặp song sinh giống hệt nhau (đơn hợp tử) trong điều kiện bệnh nhân nội trú có kiểm soát trong nghiên cứu cho ăn quá mức ở Quebec cổ điển, và từ Mickey Stunkard và cộng sự, người đã đánh giá cả cặp song sinh đơn hợp tử và dị hợp tử được nhận nuôi để tách biệt môi trường khỏi các tác động di truyền, trong ... gọi là thiết kế đôi cổ điển.

Xin lưu ý: Đây là phần I của blog gồm hai phần về việc sử dụng các cặp song sinh trong nghiên cứu về bệnh béo phì. Phần II sẽ khám phá đầy đủ hơn việc sử dụng thiết kế đồng sinh, trong đó một cặp sinh đôi giống hệt nhau bất hòa về một đặc điểm so với người còn lại. Để cảm ơn đặc biệt đến những người đã giúp chuẩn bị blog I và II, hãy xem blog II.