Det lyder trivielt, men er slet ikke så simpelt endda. Når man i dag skal bestemme fostres alder, beror det på forældres udsagn om kvindens sidste menstruation og på ultralydskanninger. Når man skal forske i betydningen af for tidlige eller sene fødsler får den slags usikkerheder stor betydning. Nu har forskere udviklet en metode, hvor de kan bestemme babyers alder med større præcision ud fra en simpel DNA-prøve og maskinlæring. Forskerne håber over tid at kunne bestemme DNA-alderen i fostertilstanden og tror, at den nye viden giver et nyt indblik i fostres udvikling.
De fleste mennesker regner formentlig deres alder fra den dag, de bliver født, men et menneskes svangerskabsalder regnes fra den dag, hvor det undfanges. Og skal man forske i effekter af for tidlig eller for sen fødsel, er det vigtigt at kende alderen så nøjagtigt som muligt. Derfor har en gruppe forskere kastet sig over og er lykkedes med at udvikle en ny metode til at bestemme svangerskabsalderen ved at analysere blod fra navlestrenge.
”Det er gennem de sidste år blevet klart, at mængden og fordelingen af små molekyler – metylgrupper – som binder på DNA, giver et mere præcist mål til at bestemme svangerskabsalderen. Vi brugte derfor maskinlæring til at udpege 176 ud af de mere end 850.000 mulige placeringer af de metylgrupper bundet til DNA'et. Det giver en mere præcis metode til at bestemme svangerskabsalder og en mulighed for bedre at forstå fostres genetiske udviklingstrin,” fortæller ph.d.-studerende Kristine Løkås Haftorn fra Department of Genetics and Bioinformatics på Norwegian Institute of Public Health i Oslo.
Præcist som et ur
Den nye metode baserer sig på modifikationer til det menneskelige genom, som ikke ændrer DNA-koden. Man taler om epigenetik (epi er græsk for udenfor). Det sker bl.a. i form af små kemiske modifikationer, metylgrupper, der sædvanligvis kobles til én af DNA's fire forskellige baser – basen cytosin (C). Det sker tit, hvis cytosin efterfølges af guanin (G). Methylerede steder kaldes tit derfor CG eller CpG-sites, da C-G-DNA-baserne kobles af en phosphat-gruppe (p).
”Vores genom har cirka 28 millioner CpG-sites. Når metylgrupperne kobles til DNA, kan det tænde og slukke for et bestemt gen, og det er langt fra tilfældigt, hvornår der tændes og slukkes for forskellige gener og især i fostertilstanden, hvor bestemte dele af genomet skal aktiveres på forskellige tidspunkter i forbindelse med fosterudviklingens forskellige trin,” forklarer Kristine Løkås Haftorn.
Methyleringsmønstrene opstår derfor på meget præcise tidspunkter under fosterudviklingen – og kan derfor bruges til præcist at fastsætte, hvor graviditeten er henne. Præcist som et ur, der kan fortælle, hvor længe et svangerskab har varet. For at udvikle svangerskabsuret valgte forskerne at undersøge nyfødte undfanget med kunstig befrugtning, da det nøjagtige undfangelsestidspunkt er kendt.
”Ved at analysere metyleringsmønsteret i DNA'et i navlestrengsblodet, når børnene blev født, kunne vi derefter finde 176 karakteristiske CpG-sites forbundet med svangerskabsalderen. For at udvikle uret trænede vi computeren på en gruppe nyfødte med kendt svangerskabsalder. Derefter brugt vi uret til at analysere 348 nyfødte undfanget uden kunstig befrugtning for at se, om vi kunne beregne svangerskabsalderen præcis,” siger Kristine Løkås Haftorn.
Forstå fosterudvikling og følge graviditeter
Udover at identificere nogle CpG-sites, som var relevante for at bestemme svangerskabsalderen, brugte forskerne også det nye studie til at afprøve et nyt og mere præcist analyseapparat: Illumina Infinium MethylationEPIC Beadchip, der muliggør en analyse af samtlige 850.000 mulige metyleringssites mod de 450.000 tidligere. Netop placeringen af de 176 relevante metyleringssites kan være betydningsfuld – ikke blot i den nye analysemetode, men også for at forstå fosterudviklingen.
”De her 176 CpG-sites viser et karakteristisk mønster med hensyn til svangerskabsalderen. Vi ved, at det har en særlig betydning for udviklingen på præcis dette tidspunkt, at der er tændt eller slukket for et bestemt gen, og vi tror, at de CpG-sites, vi har fundet i vores ur, kan bruges til bedre at forstå disse mekanismer,” vurderer Kristine Løkås Haftorn.
Dette fund vil kunne give forskerne en hel masse information om, hvornår og hvorfor der tændes og slukkes for bestemte gener i fosterudvikling. Derfor er det også et stort ønske for forskerne at studere andre DNA-prøver fra børnene på adskillige tidspunkter for at afgøre, hvordan metyleringsmønstret ændres over tid. I det nuværende studie har de kun kunnet tage prøverne ved fødslen, hvilket derfor kun giver et snapshot af methyleringsmønsteret på netop det tidspunkt.
”Denne nye metode til at bestemme svangerskabsalderen vil helt sikkert vise sig at blive et væsentligt redskab for mange forskere verden over, der arbejder med effekten af for sen eller for tidlig fødsel. Vi vil også undersøge, hvordan prøver kan tages ikke-invasivt i løbet af graviditeten og vi dermed kan få et snapshot af metyleringen flere gange i løbet af graviditeten for på den måde at kunne forstå fosterudvikling og følge graviditeter bedre,” slutter Kristine Løkås Haftorn.
