Un studiu realizat pe douăzeci și două de mii de gemeni relevă secretele încă necunoscute ale funcției genetice

Un studiu genetic la scară mai mare decât oricând a fost lansat, implicând unsprezece mii de perechi de gemeni, care pot dezvălui exact ceea ce determină dacă o genă este activă sau nu. De aici putem afla, de exemplu, de ce vom fi alergici la ambrozie sau de ce vom avea un atac de cord mai devreme decât alții.

Cercetările genetice, sau chiar mai mult genomice, au fost recent la început: cercetările care analizează stocul genetic (genomul) au câștigat cu adevărat avânt de când au devenit disponibile metode de identificare a secvenței de bază a stocului de ADN mai rapid și mai ieftin. Un tip din aceste studii se numește cercetare epigenetică: profesioniștii nu sunt interesați de modul în care se modifică secvența ADN în sine, dar vor să știe ce alte modificări afectează materialul ereditar. Aceste modificări pot apărea ca urmare a unor factori dietetici sau de stil de viață și este foarte interesant faptul că, în unele cazuri, pot fi aceleași în generațiile viitoare.

Prin urmare, este posibil ca efectele fumatului sau malnutriției, și chiar ale poluării aerului, să fie transmise descendenților noștri. Mulți cercetători fac ipoteza că susceptibilitatea crescută la anumite boli, fie în cadrul unei familii, fie cu vârsta înaintată, poate fi explicată prin aceste așa-numite procese epigenetice. La aceste întrebări se poate răspunde printr-un nou studiu epigenetic dublu, fără precedent, lansat recent în colaborare cu King's College din Londra și Institutul de Genomică de la Beijing din China.

Investigarea a 20 de milioane de segmente de ADN în 11.000 de perechi de gemeni

„În viitorul apropiat, putem găsi gene cheie care se declanșează și pot provoca o varietate de boli”, spune Tim Spector într-un comunicat de presă de la King’s College. Spector, directorul TwinsUK, cea mai mare bază de date de gemeni din Marea Britanie, vorbește despre o oportunitate destul de unică, care nu este cu adevărat o exagerare: un total de 11.000 de perechi de gemeni au fost implicați în studiu.

În baza de date găsim atât gemeni monozigoți, cât și dicotiledonati, în special femei cu vârste cuprinse între 16 și 85 de ani. Au fost deja implicați în cercetarea cauzelor genetice și de mediu ale bolilor legate de vârstă, dar acum ceva ce nu se va mai întâmpla niciodată. În perechile de gemeni, adică un total de 22.000 de persoane, modelele de metilare vor fi examinate pe 20 de milioane de segmente de ADN, adică caracteristicile epigenetice menționate deja.

Epigenetica și studii gemene

Pentru mulți, uniformitatea gemenilor identici demonstrează dincolo de o umbră de îndoială puterea genetică independentă de influențele mediului. Cu toate acestea, atenția celor care se ocupă de epigenetică este tocmai acele cazuri în care gemenii identici nu sunt perfect identici, de exemplu, susceptibilitatea lor la anumite boli nu se potrivește exact, adică diferențele epigenetice se dezvoltă odată cu vârsta. Gemenii identici tineri par să aibă un model similar de metilare a ADN-ului, în timp ce acest lucru se schimbă odată cu vârsta. Este posibil ca diferențele în modelul de metilare să conducă la diferite susceptibilități la boli - un nou studiu numit Epitwin va oferi un răspuns la toate acestea în viitorul apropiat.

Studiul twin va examina modelele de metilare a segmentelor de ADN numite insule CpG. Este un studiu cuprinzător, comparativ: vor fi comparate modelele grupărilor metil atât la gemenii monozigoți, cât și la cei dicotiledonati. Insulele CpG joacă un rol important în reglarea funcției genetice, astfel încât studiul perechilor de gemeni identici aproape identici din punct de vedere genetic ar putea răspunde la întrebarea fără răspuns mult timp de ce unii gemeni nu dezvoltă aceleași boli de-a lungul vieții. Bolile examinate vor include obezitatea, diabetul, alergiile, bolile cardiovasculare și osteoporoza.

Sistemul de gene pornit și oprit este încă obscur

„Este vorba de aproximativ 11.000 de perechi de gemeni, ceea ce este un număr teribil - gemenii identici prezintă un interes deosebit în studiu, întrucât împart ovulul după fertilizare, astfel încât stocul genetic al celor doi frați este exact același la momentul inițial. Diferențe ulterioare din mutații aleatorii și „Acestea din urmă pot fi cauzate de diferențe de dietă, diferite infecții, stres și exerciții fizice, adică în principal diferențe de stil de viață. Metodologia și numărul mare de articole din studiu sunt ceea ce ne face să vorbim despre cercetări cu adevărat speciale”, a spus Dr. Imunolog András Falus, șeful Institutului de genetică, celule și imunobiologie, Universitatea Semmelweis.

"Este important să înțelegem că nu numai că vorbim despre formarea de grupări metil - sau alte modificări ale lanțului lateral - dar aceste molecule pot fi îndepărtate în același mod, un proces reversibil, reversibil. Dacă există o enzimă metilază, există este o demetilază care se poate îndepărta Dacă o grupare metil este adăugată la unul dintre elementele de bază ale ADN-ului, o moleculă numită citozină, secvența ADN este blocată și, dacă grupul metil este îndepărtat, gena este reactivată. metilarea, va fi esențială pentru a clarifica cu exactitate modul în care funcționează reglarea genetică. Acesta este un domeniu în care încă nu înțelegem totul astăzi ", a spus Falus.

Foamea și supraîncărcarea alimentelor - un exemplu al importanței modificărilor epigenetice

Sunt deja cunoscute câteva exemple clare ale „zgomotului molecular” aplicat genelor, adică transmiterea tiparelor epigenetice. Unul dintre acestea este un studiu din 2002 realizat de cercetătorii Universității Umea, folosind seturile de date multigenerationale disponibile (date referitoare la o comunitate suedeză izolată). Experții au studiat, printre altele, efectele dietelor pre-adolescente ale bunicilor paterni între 12 și 15 ani.

S-a dovedit că în anii în care recolta era mai slabă - adică bunicul era relativ forțat să postească - durata de viață a nepoților băiatului a fost prelungită. Pe de altă parte, când a existat o mulțime de mâncare, durata de viață a descendenților s-a dovedit a fi mai scurtă. Ulterior, au fost examinate nu numai durata de viață a băieților, ci și ratele mortalității circulatorii și legate de diabet. Mortalitatea asociată bolilor de inimă a scăzut atunci când bunicul nu avea suficientă hrană disponibilă în anii pre-adolescenți. Cu toate acestea, rezultatele cu adevărat surprinzătoare s-au văzut la diabet: dacă bunicul patern a avut o mulțime de alimente disponibile, nepotul fiului său a avut o creștere de patru ori a mortalității legate de diabet, potrivit unui articol din European Journal of Human Genetics.

Acest studiu ilustrează, de asemenea, cât de importante pot fi modificările epigenetice în dezvoltarea bolilor ulterioare. Și studiul Epitwin va dezvălui mult mai multe despre aceste modificări ale ADN decât ar fi putut spera oricine până acum.

Moștenirea epigenetică

Epigenetica nu se preocupă de determinarea ordinii „blocurilor de construcție” ale unei moșteniri, ci de modelul modificărilor covalente secundare ale ADN-ului și proteinelor din anumite nuclee. Aceste modificări chimice (de exemplu, metilarea, acetilarea, fosforilarea) sunt foarte importante în relația dintre mediu, îmbătrânire și predispoziția genetică la diferite boli și au devenit acum centrul cercetării medicale (a se vedea o ilustrare a modificărilor epigenetice în articolul nostru anterior: Trăsături moștenite.)

Factorii epigenetici care afectează funcția ADN, cum ar fi cei care determină pornirea și oprirea genelor, sunt utilizați pentru a regla fin modelul de expresie al ADN-ului. Nu contează deloc cât de mult este activată sau oprită o genă, deoarece dacă, de exemplu, anumite proteine nu sunt produse ca rezultat, poate duce la dezvoltarea diferitelor boli în timp.

Producția de proteine este doar un exemplu; producția de așa-numiți micro-ARN-uri cu catenă scurtă poate fi, de asemenea, întreruptă, ceea ce poate provoca, de asemenea, anomalii în modul în care funcționează corpul. "Detaliile exacte ale acestor procese nu sunt încă suficient de clarificate astăzi și exact asta am putea obține din noul studiu lansat pe epigenetici, care lipsește și astăzi", a spus Falus.