Epigenetika je poměrně nový obor. Zabývá se změnou chování našich genů, a také tím, jak se  geny  mění následkem chování nás samotných. Vědci z ústavu Johna Hopkinse hledali a našli epigenetické znaky na lidské DNA. Jde o chemické změny na DNA, nikoli změny v pořadí nukleotidů, jaké se zjišťují v rámci bádání v oblasti klasické (Mendelovy) genetiky.  Zjistili, že stupeň těchto epigenetických změn  je u členů příslušné rodiny podobný. Vědci soudí, že celkové zdraví genomu je dědičné a že epigenetické změny, které se nám v genomu vytvářejí, zvyšují s postupujícím věkem naší náchylnost k nemocem.

Zvětšit obrázek

U klasické genetiky nás zajímá jen pořadí nukleotidových bází. Ty dávají dohromady geny.

O epigenetice na Oslu začínáme psát ve vztahu ke zvířatům stále častěji. Například v souvislosti s výživou, která mění barvu srsti. Nebo v příspěvku který dokazoval, že stres přenastaví geny některých hormonů u potomstva na jejich vysokou hladinu. Psali jsme tu také o tom, jak epigenetika ovlivňuje plodnost,...  Zjišťujeme, že epigenetika mluví do celé řady životních pochodů a proto se dostává do centra zájmu moderní medicíny. Připomeňme si rozdíl od klasického pojetí genetiky.

To, že geny rozhodují o mnoha věcech, včetně našeho zdraví, je dnes všem jasné. Při slově genetické změny v genomu jsme dosud měli na mysli právě ty změny, které souvisí s geny – tedy jinými slovy - se změnou základních kamenů tvořících dvoušroubovici DNA - nukleotidů. Pokud zdědíme takovou změnu, vyskytuje se nám ve všech našich tělních buňkách.
Epigenetické změny si můžeme ale navodit v průběhu života sami. Například výživou.  Epigenetické změny nepostihují všechny buňky našeho těla a mohou být dokonce jen dočasné. Přesto, že jde o dočasnou záležitost, jsou tyto změny významnými hráči při spouštění diabetu, autismu, rakoviny,... 

Zvětšit obrázek

Hans Bjornsson, první autor publikace, která o výsledcích týmu referovala v červnovém čísle Journal of the American Medical Association.

Epigenetika nás přesvědčuje, že chování genů je tvárnější, než jsme si kdy byli ochotni připustit. Význam znalosti genomu je tak trochu odsunut na méně významnější kolej. Tvrzení, že za daným projevem choroby je „určitě“ nějaký zmutovaný gen, se ukazuje být v řadě případů nesmyslným. Mnohdy se totiž o žádnou mutaci nejedná, ale jde právě o změnu epigeneticko. Přitom ani změny v genomu, navozené výživou, nejsou něčím, co navodí prchavé změny jen v našich tělech. Geny si  metylaci nějakou dobu „pamatují“. Existují důkazy o tom, že nejsme ovlivněni jen tím, co jíme nyní, ale i tím co jedli naši rodiče, nebo dokonce prarodiče. Stejně tomu bude u našich potomků.

Není proto divu, že když epigenetické změny páchají takové zlo, že se vědci z Johns Hopkins institutu zasazují o mezinárodní spolupráci ve zkoumání jedné z takových příčin, kterou je metylace naší DNA. Metylační skupiny přilepené v některých místech na DNA, jsou oněmi značkami (markry), jež jsou dokladem epigenetických změn a lze je sledovat.
Nevhodná metylace se může projevovat různě. Když jí je hodně (na nesprávných místech) může jinak zcela „zdravé“ geny zcela utlumit (vypnout), jako kdybychom je ani neměli. Je-li metylace málo (v místech, kde má být), může to zase naše geny přivést k činnosti, ačkoli měly zůstat uspány a nebo tím dojde k jejich spuštění v nevhodnou dobu. Ať tak, či onak, obojí je špatně. Protože se mírou metylace člověk od člověka mírně liší, nejlepší cestou, jak se ve významu takových změn začít orientovat, znamená začít s jejich dlouhodobým sledováním. 

Zvětšit obrázek

Epigenetické změny genomu jsou něco zcela jiného než to, co jsme pod pojmem změny genomu byli zvyklí vnímat. Dříve jsme si pod tím pojmem představovali změny v pořadí nukleotidů (mutace, translokace, delece,...). V tomto případě se ale jedná o změny, jež spočívají v nabalování a nebo odstraňování metylových skupin na určitá místa vlákna DNA. Me = metylová skupina. Umístění takové „značky“ má většinou za následek utlumení činnosti příslušného genu.

Z důvodu značné míry příbuznosti a malé variability, vzali si vědci do parády již dříve odebrané vzorky DNA obyvatel Islandu. Šlo o vzorky odebrané v Rejkjaviku pro studii sledující stav tamní populace z pohledu onemocnění srdce. První vzorky této studie jsou z roku 1991, následující byly sledovaným osobám odebrány mezi lety 2002 až 2005. Na uchovaných vzorcích vědci zjišťovali stupeň metylace DNA ve vzorcích odebraných v roce 1991 a těmi pozdějšími. Vyhodnotit se jim podařilo vzorky od 111 osob.

Z provedených rozborů vyšlo najevo, že téměř u třetiny osob se metylace v rozpětí jedenácti let změnila. Někteří si zmetylovali celý genom, zatímco jiní nikoli. Interpretovat takové výsledky je problém. Zatím je jisté jen to, že v průběhu času jsou patrné v genomu změny. Je to sice důkaz, že se jako individua epigenetickými zásahy měníme, ale zatím nevíme jak a proč k tomu dochází. Vědci si myslí, že něco z toho je dáno také dědičností. To by totiž vysvětlovalo, proč některé rodiny jsou náchylnější na některá onemocnění.

Zvětšit obrázek

Epidemioložka Daniele Fallinová, spoluautorka publikace: „Nevíme přesně co to znamená z pohledu zdraví, nebo nemoci, ale je to velmi zajímavé, už proto, že epigenetické změny mohou být pojítkem mezi stárnutím a nárůstem genetického rizika k onemocněním“.

Kromě Islanďanů tým vyšetřil i Američany - obyvatele Utahu. Šlo o osoby se západoevropským původem. Proto můžeme tvrdit, že závěry prakticky platí i pro nás.
Tato sada vzorků byla dávána dohromady po dobu 16 let. Celkem šlo o 126 osob ze dvou až tří-generačních rodin. Podobně, jako u Islanďanů, také rodinní příslušníci z Utahu vykazovali různé změny v metylaci DNA, souvisící s věkem. Potvrdilo se, že rodinní příslušníci mají tendenci ke stejnému typu změn. Pokud například došlo u jednoho člena rodiny v průběhu sledované doby k úbytku metylace, u ostatních z rodiny došlo většinou k podobným změnám.

Jako výsledek se nám to může zdát málo, přesto na něj bylo třeba spojit prostředky tří institucí, pěti nadací a týmu sestávajícího z vědců čtyř amerických a dvou evropských výzkumných institucí. To proto, že se nejedná o čtení sekvencí nukleotidů, což dnes dělají automaty. Epigenetika je o zjišťování kde která část vlákna je opatřena značkami. A to je podstatný rozdíl.

Při této studii se sledovaly jen metylové značky na DNA. Přitom už víme, že příroda disponuje vícero nástroji k dolaďování funkce genů. Dnes víme, že k tomu využívá také modifikaci histonů a nebo RNA interferenci. U námi sledované metylaci jde vlastně o nahrazení vodíku metylovou skupinou (CH3). Často je metylován cytozin, pokud je následován guaninem. 
Cílené studie na pokusných zvířatech jsou dnes v poznatcích epigeneticky mnohem dál. Ukázaly například, že ačkoli jde u těcho změn (navozených vlivem prostředí), jen o dočasnou záležitost, pojem dočasnosti je v některých případech nutno chápat v rozměru několika generací. Změny genomu dané metylací a demetylací jsou tedy změny navozené, dočasné ale současně i dědičné.

Lidově řečeno – jde o zkoumání neduhů, které si můžeme během života uhnat, a které se nám zapisují do genomu v podobě jakýchsi „lepkavých“ značek a než nám z genomu zase odpadnou, mohou škodit jak nám, tak i našim dětem a někdy i vnoučatům. Proto je dobře, že se s tímto výzkumem ve větším rozsahu začíná konečně i u lidí. Jde totiž o směr, který má budoucnost a mohl by nám dát návod, jak se vypořádat s celou řadou nemocí na které neznáme lék.   

Pramen: Johns Hopkins Medical Institutions