Hiszpanski naukowiec ujawnia podstawy roznic pomiedzy bliznietami jednojajowymi Od wielu lat pewna zagadka wprawiała w zakłopotanie genetyków: jak to możliwe, że bliźnięta jednojajowe - te, które są genetycznie identyczne - mimo wszystko różnią się pod względem genetycznym? Nowe badanie przeprowadzone przez grupę naukowców z Hiszpańskiego Narodowego Centr... Od wielu lat pewna zagadka wprawiała w zakłopotanie genetyków: jak to możliwe, że bliźnięta jednojajowe - te, które są genetycznie identyczne - mimo wszystko różnią się pod względem genetycznym? Nowe badanie przeprowadzone przez grupę naukowców z Hiszpańskiego Narodowego Centrum Raka rzuciło światło na tę niewiadomą. Bliźnięta to dzieci pochodzące z ciąży mnogiej, które zostały razem poczęte, rozwijają się w jednej macicy i rodzą się w tym samym czasie. Są dwa rodzaje bliźniąt: dwujajowe i jednojajowe. Bliźnięta dwujajowe, lub dwuzygotyczne, różnią się od siebie pod względem budowy genetycznej, natomiast bliźnięta jednojajowe, lub jednozygotyczne, pod względem genetycznym są identyczne. Bliźnięta jednozygotyczne rozwijają się z tego samego jajeczka, dlatego też posiadają identyczną informację genetyczną. Są zawsze tej samej płci i mają ten sam układ genów i chromosomów. Mają zwykle podobne cechy fizyczne i psychiczne. Jak to więc możliwe, zapytali naukowcy, że w przypadku bliźniąt jednojajowych mających wspólny materiał genetyczny, jedno z nich może cierpieć na przykład na depresję dwubiegunową lub schizofrenię, a drugie nie? Lub że jedna z sióstr bliźniaczek mających taką samą zmianę w genie BRCA1 choruje na raka piersi w wieku 25 lat, a druga dopiero mając lat 70? W rzeczywistości większość bliźniąt jednozygotycznych nie jest identyczna - charakteryzują się one tak zwaną niezgodnością fenotypów, to znaczy różnicami w wyglądzie i budowie lub uwydatnieniem jakiejś cechy. Przykładami takich niezgodności są różnice podatności na choroby oraz szeroki zakres cech antropomorficznych. Istnieje kilka możliwych wyjaśnień takiego stanu rzeczy: jednym z nich jest istnienie różnic "epigenetycznych" - to znaczy różnic dotyczących ekspresji genomu. DNA nie funkcjonuje samotnie w komórce: jest związany z proteinami, zwanymi histonami, i tworzy wraz z nimi złożoną substancję zwaną chromatyną. Chemiczne modyfikacje DNA lub histonów powodują zmiany struktury chromatyny bez zmiany kolejności nukleotydów w DNA. Modyfikacje takie określane są zmianami epigenetycznymi. By znaleźć rozwiązanie tej zagadki Mario F. Fraga i jego współpracownicy z laboratorium epigenetycznego w Hiszpańskim Narodowym Centrum Badań Onkologicznych (CNIO) przebadał 160 bliźniąt jednozygotycznych w wieku od trzech do 74 lat. W celu przeprowadzenia tego badania hiszpański zespół naukowców współpracował z instytutami badawczymi z Danii, Szwecji, Wielkiej Brytanii oraz Stanów Zjednoczonych. Uwaga badaczy skupiona była na dwóch mechanizmach biologicznych, które wpływają na aktywność genów. W jednym z nich, nazywanym "metylacją DNA", enzymy wewnątrz komórki przyłączają mikroskopijne grupy metylowe do genu, dezaktywując ten gen. W drugim, zwanym "acetylacją histonu", uśpiony gen jest na nowo aktywowany. Te zmiany w układzie genów mogą trwać nawet całe życie - jednakże nie są przekazywane potomstwu - i mogą być istotne, jeżeli na przykład dezaktywowany gen jest tym, który chroni przed rakiem. Do tej pory kwestia, czy zmiany epigenetyczne są zaprogramowane od urodzenia, czy wyzwalane są przez czynniki zewnętrzne, nie była w pełni wyjaśniona. Grupa badawcza określiła, że we wczesnym wieku bliźnięta były nierozróżnialne pod względem ekspresji ich genów. Jednakże w przypadku 35 procent starszych bliźniąt widoczne były znaczne różnice w obrazach ekspresji genów. Dodatkowo dokonano odkrycia, które naukowcy nazwali szczególnie przełomowym, że profile epigenetyczne bliźniąt, które zostały wychowane oddzielnie lub miały bardzo odmienne doświadczenia życiowe - w tym nawyki żywieniowe, historię chorób, sprawność fizyczną oraz używanie papierosów, alkoholu i narkotyków - różnią się bardziej niż tych, które żyły razem dłużej lub miały podobne środowisko i doświadczenia. Naukowcy mówią, że wyniki badania potwierdzają teorię, że czynniki środowiskowe, w tym palenie tytoniu, dieta i aktywność fizyczna, mogą wpływać na aktywność genów i wyjaśniają niektóre z różnic dotyczących ryzyka zachorowań, zaobserwowanych pośród bliźniąt jednojajowych. Niewielkie epigenetyczne zjawiska, które wystąpiły przed urodzeniem, prawdopodobnie odpowiadają za wiele z drobnych różnic w wyglądzie, osobowości i ogólnym stanie zdrowia młodych bliźniąt. W ciągu życia dalsze zmiany epigenetyczne stopniowo zwiększają różnice. Poza potencjalnym znaczeniem dla zrozumienia różnic pomiędzy bliźniętami jednojajowymi, epigenetyka może wyjaśnić wiele zawirowań losu, które dotykają zwykłych ludzi - dlaczego na przykład jedna osoba może zachorować na raka, gdy druga tego uniknie, pomimo ze żadne z DNA nie zawiera mutacji wywołującej zmiany nowotworowe. Wnioski te mogą prowadzić do dalekosiężnych odkryć w zakresie sposobów, w jakie środowisko kształtuje predyspozycje do wielu chorób, takich jak cukrzyca, rak i choroby serca. Zmiany epigenetyczne nie zmieniają konfiguracji genetycznej, lecz mogą odpowiadać za tyle samo przypadków zachorowań na raka i inne choroby jak pełne mutacje genów. Obecnie naukowcy chcą określić zmiany epigenetyczne wywoływane przez określone warunki zewnętrzne - czynniki dietetyczne, toksyny w środowisku lub wpływy mniej dostrzegalne, takie jak stały stres - i opracować lekarstwa, które mogą cofnąć te zmiany. Kraje Hiszpania
