Було розпочато більш масштабне генетичне дослідження, ніж будь-коли раніше, за участю одинадцяти тисяч пар близнюків, яке може точно виявити, що визначає, чи активний ген чи ні. З цього ми можемо дізнатися, наприклад, чому у нас буде алергія на амброзію або чому у нас буде серцевий напад швидше за інших.

Генетичні, а то й більш геномні дослідження останнім часом перебувають у зародковому стані: дослідження, що аналізують генетичний запас (геном), справді набирають обертів, з тих пір, як стали доступні методи швидшого та дешевшого визначення базової послідовності запасу ДНК. Один із видів цих досліджень називається епігенетичним дослідженням: експертів не цікавить, як змінюється сама послідовність ДНК, а хоче знати, які ще зміни впливають на спадковий матеріал. Ці зміни можуть відбутися внаслідок факторів харчування чи способу життя, і дуже цікаво, що в деяких випадках вони можуть бути однаковими у майбутніх поколіннях.

Тому не виключено, що наслідки куріння або недоїдання, і навіть забруднення повітря, передадуться нашому потомству. Багато дослідників припускають, що підвищена сприйнятливість до певних захворювань, як у сім'ї, так і з віком, може пояснюватися цими так званими епігенетичними процесами. На ці запитання може відповісти нове, безпрецедентне подвійне епігенетичне дослідження, нещодавно розпочате у співпраці з Королівським коледжем Лондона та Пекінським інститутом геноміки в Китаї.

Дослідження 20 мільйонів сегментів ДНК у 11 000 пар близнюків

"Найближчим часом ми можемо знайти ключові гени, які згасають і можуть спричиняти різноманітні захворювання", - говорить Тім Спектор у прес-релізі з Королівського коледжу. Спектор, директор TwinsUK, найбільшої британської бази даних про близнюки, розповідає про досить унікальну можливість, яка справді не є перебільшенням: загалом у дослідженні було задіяно 11 000 пар близнюків.

дослідження

У базі даних ми знаходимо як однояйцевих, так і дводольних близнюків, особливо жінок у віці від 16 до 85 років. Вони вже брали участь у дослідженнях генетичних та екологічних причин вікових захворювань, але зараз те, що більше ніколи не повториться. У парах близнюків, загалом для 22000 людей, схеми метилювання, тобто вже згадані епігенетичні характеристики, будуть досліджені на 20 мільйонах сегментах ДНК.

Епігенетика та дослідження близнюків

Для багатьох однорідність однояйцевих близнюків без сумніву демонструє силу генетики, незалежну від впливу навколишнього середовища. Однак увага тих, хто займається епігенетикою, - це саме ті випадки, коли однояйцеві близнюки не є абсолютно ідентичними, наприклад, їх сприйнятливість до певних захворювань точно не збігається, тобто епігенетичні відмінності розвиваються з віком. У молодих однояйцевих близнюків схожа картина метилювання ДНК, хоча це змінюється з віком. Не виключено, що саме відмінності в схемі метилювання призводять до різної сприйнятливості до хвороб - нове дослідження під назвою Epitwin дасть відповідь на все це найближчим часом.

Дослідження близнюків вивчить закономірності метилювання сегментів ДНК, які називаються островами CpG. Це всебічне порівняльне дослідження: будуть порівнюватися структури метильних груп як у монозиготних, так і у дводольних близнюків. Острови CpG відіграють важливу роль у регуляції функції генів, тому вивчення генетично майже однакових пар однояйцевих близнюків може дати відповідь на давно не отримане відповідь на питання, чому у деяких близнюків протягом усього життя не розвиваються однакові хвороби. До обстежених захворювань належать ожиріння, діабет, алергія, серцево-судинні захворювання та остеопороз.

Система ввімкнення та вимкнення генів досі незрозуміла

"Це приблизно 11000 пар близнюків, що є жахливою кількістю - однояйцеві близнюки представляють особливий інтерес у дослідженні, оскільки вони ділять яйцеклітину після запліднення, тому генетичний запас двох братів і сестер абсолютно однаковий на вихідному рівні. Наступні відмінності від випадкових мутацій та "Останнє може бути спричинене різницею у харчуванні, різними інфекціями, стресом та фізичними вправами, тобто переважно різницею у способі життя. Методологія та велика кількість предметів дослідження - це те, що змушує нас говорити про справді спеціальні дослідження", Доктор. Імунолог Андраш Фалус, керівник Інституту генетики, клітин та імунобіології Університету Земмельвейса.

"Важливо розуміти, що ми говоримо не тільки про утворення метильних груп - або інших модифікаціях бічного ланцюга - але ці молекули можна видалити таким же чином, оборотним, оборотним процесом. Якщо є фермент метилази, - це деметилаза, яка може видалити Якщо метильну групу додають до одного з будівельних блоків ДНК, молекули, яка називається цитозином, сегмент ДНК блокується, а якщо метильну групу видаляють, ген реактивується. Розуміння цих змін, в т.ч. метилювання, буде важливим для точного з'ясування того, як працює генетична регуляція. Це одна область, де ми все ще не все розуміємо сьогодні ", - сказав Фалус.

Голод і перевантаження їжею - приклад важливості епігенетичних змін

Вже відомо кілька чітких прикладів "молекулярного шуму", що застосовується до генів, тобто передачі епігенетичних зразків. Одним з них є дослідження 2002 року, проведене дослідниками Університету Умеа з використанням доступних для них наборів даних для багатьох поколінь (дані, що стосуються ізольованої шведської громади). Експерти вивчали, серед іншого, вплив дієти дідусів по батькові до підлітків на підлітків у віці від 12 до 15 років.

Виявилося, що в ті роки, коли врожай був слабшим - тобто бабуся і дідусь були відносно змушені постити - тривалість життя онуків хлопчика продовжилася. З іншого боку, коли їжі було вдосталь, тривалість життя нащадків виявилася коротшою. Згодом досліджували не лише тривалість життя хлопчиків, а й показники смертності від кровообігу та діабету. Смертність, пов’язана із серцевими захворюваннями, зменшувалась, коли дідусь не мав достатньої кількості їжі у свої підліткові роки. Однак справді дивовижні результати спостерігаються при цукровому діабеті: якщо у діда по батькові було достатньо їжі, онук його сина в чотири рази збільшив смертність від діабету, згідно зі статтею в European Journal of Human Genetics.

Це дослідження також добре ілюструє, наскільки важливі епігенетичні зміни можуть бути у розвитку наступних захворювань. І дослідження Epitwin покаже набагато більше про ці зміни ДНК, ніж хтось міг сподіватися до цього часу.

Епігенетичне успадкування

Епігенетика має справу не з впорядкуванням «будівельних блоків» спадщини, а зі зразком вторинних ковалентних модифікацій ДНК та білків у певних ядрах. Ці хімічні модифікації (наприклад, метилювання, ацетилювання, фосфорилювання) дуже важливі у взаємозв'язку між навколишнім середовищем, старінням та генетичною схильністю до різних захворювань і зараз стали центром медичних досліджень (див. Ілюстрацію епігенетичних модифікацій у нашій попередній статті: Спадкові риси.)

Епігенетичні фактори, що впливають на функціонування ДНК, такі як ті, що змушують гени вмикатись і вимикатись, використовуються для точної настройки моделі експресії ДНК. Зовсім не важливо, наскільки ген увімкнений чи вимкнений, тому що, якщо, наприклад, певні білки в результаті не виробляються, це може призвести до розвитку різних захворювань з часом.

Виробництво білка - лише один із прикладів; також може бути порушено вироблення коротколанцюгових так званих мікро-РНК, що також може спричинити відхилення в роботі організму. "Точні подробиці цих процесів сьогодні ще недостатньо чіткі, і це саме те, що ми могли б отримати від нещодавно запущеного епігенетичного дослідження близнюків, яке досі відсутнє", - сказав Фалус.