Η εποχή της επιγενετικής

Η εποχή της γενετικής δεν έχει περάσει, αλλά έχει εξελιχθεί στην εποχή της «επιγενετικής», της επιστήμης που μελετά τους μηχανισμούς που ενεργοποιούν και απενεργοποιούν τα γονίδια, αλλάζοντας έτσι τον τρόπο που ένα κύτταρο αναπτύσσεται, γράφει ο Tim Spector, καθηγητής Γενετικής Επιδημιολογίας στο King’ s College του Λονδίνου.

Πριν από πενήντα ένα χρόνια, οι James Watson, Maurice

Wilkins και Francis Crick τιμήθηκαν με το Βραβείο Νόμπελ Ιατρικής για την ανακάλυψη της δομής του DNA – μια σημαντική ανακάλυψη που προανήγγειλε την εποχή του γονιδίου. Από τότε, το πεδίο της γενετικής έχει προχωρήσει σημαντικά, κυρίως ως αποτέλεσμα του παγκόσμιου Προγράμματος του Ανθρώπινου Γονιδιώματος, το οποίο το 2003 εντόπισε και τα 23.000 σχεδόν γονίδια και τρία δισεκατομμύρια βασικά χημικά ζεύγη στο ανθρώπινο DNA, προκειμένου να αντιμετωπιστούν πολλές σπάνιες ασθένειες.

Αλλά, παρά τις ενδείξεις ότι οι περισσότερες ασθένειες έχουν μια σαφή γενετική συνιστώσα, μόνο ένα τμήμα των γονιδίων που τις εξηγούν έχει βρεθεί. Και οι επιστήμονες στον τομέα παραμένουν προβληματισμένοι από το γεγονός ότι τα περισσότερα πανομοιότυπα δίδυμα (που μοιράζονται το 100% των γονιδίων τους), δεν πεθαίνουν από τις ίδιες ασθένειες. Ως αποτέλεσμα, πολλοί στην επιστημονική κοινότητα αρχίζουν να προβλέπουν μια μείωση στο ρόλο του γονιδίου ως προς την επισήμανση των βαθύτερων αιτίων των ασθενειών.

Είναι πολύ νωρίς για να υποβιβάσουμε την γενετική, όμως, η επιστήμη της «επιγενετικής» – η μελέτη των μηχανισμών που ενεργοποιούν και απενεργοποιούν τα γονίδια, αλλάζοντας έτσι τον τρόπο που ένα κύτταρο αναπτύσσεται χωρίς να αλλάζει το γενετικό κώδικα – κερδίζει έδαφος. Πράγματι, το 2012 το Νόμπελ Ιατρικής απονεμήθηκε στους John Gurdon και Shinya Yamanaka για την επανάσταση στην κατανόηση των επιστημόνων για το πώς τα κύτταρα αναπτύσσονται με τον επαναπρογραμματισμό του DNA και τα κύτταρα, χωρίς να αλλοιώνεται η γενετική δομή τους.

Το 1962, η ανακάλυψη του Gurdon ότι σχεδόν κάθε κύτταρο στο σώμα περιέχει τον πλήρη κώδικα του DNA, του επέτρεψε να δημιουργήσει έναν γυρίνο με την κλωνοποίηση ενός ενήλικα βάτραχου. Τέσσερις δεκαετίες αργότερα και πλέον, το 2006, ο Yamanaka ανακάλυψε έναν τρόπο για να ξεγελάσει τα πολύπλοκα ενήλικα κύτταρα σε ποντίκια, παλινδρομώντας στην ανώριμη κατάστασή τους, δημιουργώντας βλαστικά κύτταρα. Πριν από αυτό, τα βλαστικά κύτταρα – τα οποία μπορούν δυνητικά να επαναπρογραμματιστούν και να εξελιχθούν ώστε να αντικαταστήσουν ιστούς που έχουν χαθεί ή έχουν υποστεί βλάβη – μπορούσαν να ληφθούν μόνο από το πρώιμο στάδιο των εμβρύων, μια πρακτική που τροφοδότησε ηθική διαμάχη.

Η αληθινή υπόσχεση της επιγενετικής έχει γίνει εμφανής μόνο κατά τα τελευταία χρόνια, καθώς η ικανότητα των επιστημόνων για την αξιολόγηση των επιγενετικών μηχανισμών του DNA – το οποίο μπορεί να μετρηθεί τώρα σε περίπου 30 εκατομμύρια σημεία σε όλο το ανθρώπινο γονιδίωμα – έχει βελτιωθεί δραματικά. Η επιγενετική μπορεί δυνητικά να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει τις αιτίες πολλών ασθενειών που οι επιστήμονες έχουν μέχρι τώρα προσπαθήσει πολύ για να κατανοήσουν, από το άσθμα και τις αλλεργίες, ως τον αυτισμό.

Πάρτε για παράδειγμα τον καρκίνο του πνεύμονα. Έξι δεκαετίες πριν, όταν οι περισσότεροι άνδρες κάπνιζαν, Βρετανοί γιατροί συνέδεσαν το κάπνισμα με τον καρκίνο των πνευμόνων, καθιστώντας την την πρώτη ασθένεια που συνδέεται αιτιακά με το κάπνισμα. (Στην πραγματικότητα, ο καρκίνος του πνεύμονα σκοτώνει έναν στους δέκα καπνιστές). Όμως η συχνότητα εμφάνισης ορισμένων ειδών καρκίνου του πνεύμονα εξακολουθεί να αυξάνεται – ειδικά στις γυναίκες – καθιστώντας τον ένα από τους πιο παραγωγικούς ‘δολοφόνους’ σε όλο τον κόσμο, παρά τη γενική μείωση του καπνίσματος κατά τη διάρκεια των τελευταίων 30 χρόνων.

Πράγματι, στις μέρες μας πολλοί ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα δεν έχουν ιστορικό καπνίσματος. Αυτοί οι «άμεμπτοι» ασθενείς φαίνεται να αναπτύσσουν ένα διαφορετικό είδος του καρκίνου του πνεύμονα από εκείνους που αναφέρουν ιστορικό καπνίσματος – ένα είδος που ανταποκρίνεται περισσότερο στα νέα φάρμακα και έχει καλύτερα, αν και εξακολουθούν να είναι κακά, αποτελέσματα.

Οι επιγενετικές διεργασίες που προκαλούν βασικά αντικαρκινικά γονίδια, όπως το ογκοκατασταλτικό Ρ16, εάν μπορούσαν να διακοπούν θα μπορούσαν να εξηγήσουν την αυξημένη εξάπλωση του καρκίνου του πνεύμονα. Μια πρόσφατη μελέτη έδειξε ότι λίγα χρόνια καπνίσματος μπορεί να έχουν αυτό το αποτέλεσμα, καθιστώντας τους καπνιστές πιο ευαίσθητους σε μία ποικιλία καρκίνων.

Η ομάδα μου πρόσφατα μελέτησε 36 ζεύγη πανομοιότυπων διδύμων, εκ των οποίων μόνο ένα δίδυμο είχε καρκίνο του μαστού. Αυτοί οι «γενετικοί κλώνοι» είχαν μερικές κρίσιμες διαφορές. Στο δίδυμο που ανέπτυξε το καρκίνο του μαστού, αρκετές εκατοντάδες γονίδια είχαν απενεργοποιηθεί. Σε μερικά γονίδια, αυτό είχε συμβεί πέντε χρόνια πριν τη διάγνωση. Τέτοιου είδους ανακαλύψεις ξεκλειδώνουν τη δυνατότητα μιας διαγνωστικής δοκιμασίας πολύ πριν η νόσος εκδηλωθεί και συμβάλουν στην ανάπτυξη φαρμάκων που εμποδίζουν – ή ακόμη και αντιστρέφουν – την ανάπτυξη του καρκίνου.

Επιπλέον, μελέτες σε ζώα έχουν δείξει ότι οι αλλαγές στη διατροφή ή το άγχος μπορεί να αλλάξουν τη συμπεριφορά και τα γονίδια των μελλοντικών γενεών. Ως αποτέλεσμα, είναι πιθανό οι επιγενετικές αλλαγές να είναι κληρονομικές. Για παράδειγμα, το κάπνισμα θα μπορούσε να προκαλέσει επιγενετικές αλλαγές στο DNA ενός παππού, απενεργοποιώντας αποτελεσματικά ορισμένα αντικαρκινικά γονίδια.

Τα γονίδια στη συνέχεια θα περάσουν στους απογόνους, σε αυτή την απενεργοποιημένη κατάσταση. Έτσι, οι τοξίνες που καταναλώνουν οι άνθρωποι μπορεί να μην είναι ο μόνος σχετικός παράγοντας για τον καρκίνο. Μπορεί να φταίνε και οι τοξίνες που κατανάλωσαν οι γονείς ή οι παππούδες τους.

Τα φυσικά πειράματα που αποκαλύπτουν τέτοια αποτελέσματα ανά τις γενιές είναι αδύνατο να μεταφερθούν σε ανθρώπους, κι έτσι πρέπει να χρησιμοποιούνται ιστορικά δεδομένα ή παρατηρήσεις. Μια μελέτη παιδιών στο Μπρίστολ έδειξε διαφορές στην αύξηση ανάλογα με το αν οι παππούδες τους είχαν καπνίσει πριν από την ηλικία των 11. Τα σώματά τους μάλλον αντέδρασαν αμυντικά, προσαρμόζοντας σε σύντομο χρονικό διάστημα την αλλαγή των γονιδίων για τις επόμενες γενιές, ή μέχρι ο «κίνδυνος» να περάσει, η αποκαλούμενη «μαλακή κληρονομιά» που υπάρχει παράλληλα με τις πιο αργές εξελικτικές δυνάμεις.

Ευτυχώς, αυτές οι επιγενετικές αλλαγές είναι δυνητικά αναστρέψιμες. Τέσσερα επιγενετικά φάρμακα για τη λευχαιμία, τα οποία στοχεύουν στο να αντιστρέψουν στην αρχική τους κατάσταση τα φυσικά προστατευτικά γονίδια, κυκλοφορούν ήδη στην αγορά των Ηνωμένων Πολιτειών. Περισσότερα από 40 άλλα επιγενετικά φάρμακα αναπτύσσονται, όχι μόνο για τον καρκίνο αλλά επίσης και για την παχυσαρκία και την άνοια. Στο μέλλον, η τακτική των επιγενετικών τσεκ-απ θα μπορούσε να γίνει συνήθης πρακτική.

Για πάνω από 50 χρόνια, τα γονίδια παραμένουν ζωτικής σημασίας για την κατανόηση πολύπλοκων ασθενειών – και ειδικά η ικανότητα των επιστημόνων να τα βελτιώνουν. Η εποχή του γονιδίου δεν έχει περάσει ακόμα. Έχει εξελιχθεί απλά στην εποχή της επιγενετικής.

Project-syndicate