Bagaimana pengalaman awal kehidupan ditulis ke dalam DNA

Moshe Szyf adalah pelopor dalam bidang epigenetik, suatu studi tentang bagaimana makhluk hidup memprogram ulang genom mereka sebagai respons terhadap faktor sosial seperti stres dan kekurangan makanan. Penelitiannya menunjukkan bahwa sinyal biokimia yang diteruskan dari ibu kepada keturunan memberi tahu anak tentang dunia apa yang akan mereka jalani, mengubah ekspresi gen. "DNA bukan hanya urutan huruf, bukan hanya suatu naskah." Kata Szyf: "DNA adalah film dinamis tempat pengalaman kita ditulis."

Jadi semuanya terwujud

di suatu bar gelap di Madrid.

Saya bertemu rekan saya
dari McGill, Michael Meaney.

Dan kami minum beberapa gelas bir,

dan seperti ilmuwan lainnya,

Dia bercerita tentang karyanya

Dia tertarik pada
bagaimana ibu tikus menjilati anak-anaknya

setelah mereka lahir.

Dan saya duduk di sana dan berkata,

"Di sini pajak saya terbuang sia-sia --

(Tertawa)

pada ilmu abstrak semacam ini"

Dia mulai bercerita

bahwa tikus, seperti manusia

menjilati anak dengan cara yang berbeda.

Beberapa ibu melakukannya banyak,

beberapa ibu melakukan sangat sedikit,

dan sebagian besar berada di antaranya.

Tapi yang menarik adalah,

saat dia mengikuti anak tikus ini
ketika mereka dewasa --

seperti tahunan dalam hidup manusia,
jauh setelah ibunya meninggal.

Mereka benar-benar berbeda.

Tikus yang dijilati dan terawat baik,--

sering dijilati dan terawat,

tidak mengalamai stres,

kebiasaan seksualnya berbeda,

cara hidupnya berbeda,

dibanding yang tidak dirawat baik
oleh ibu mereka.

Kemudian saya berpikir:

Apakah ini sihir?

Bagaimana ini bisa?

Sebagai ahli genetik mungkin berpikir:

Mungkin si ibu punya "gen buruk"

yang membuat anak-anaknya menjadi stres,

dan kemudian diteruskan turun-temurun;

semua ini ditentukan oleh genetik.

Atau mungkinkah ada sesuatu yang lain?

Pada tikus, kita dapat bertanya
dan menjawabnya.

Kita melakukan percobaan pembalikan silang

Anda pisahkan
kelompok bayi tikus ini saat lahir,

pada dua jenis ibu pengasuh --

bukan ibu kandungnya,
tapi ibu yang akan merawat mereka:

ibu yang sering menjilati
dan jarang menjilati

Dan Anda bisa lakukan yang sebaliknya
dengan anak yang menjilati rendah.

Jawaban luar biasa adalah,

tidaklah penting gen apa
yang Anda dapatkan dari ibu.

Bukan ibu kandung
yang menentukan sifat tikus ini.

Tapi ibu yang merawat anak tikus itu.

Bagaimana ini bisa terjadi?

Saya seorang ahli epigenetik,

saya tertarik pada bagaimana gen ditandai,

dengan penanda kimia

selama embriogenesis, --selama
kita berada di rahim ibu,

dan memikirkan gen yang akan diekspresikan

di suatu jaringan.

Gen yang berbeda diekspresikan di otak
daripada di hati dan mata.

Dan kami berpikir: mungkinkah

bahwa ibu itu entah bagaimana
memprogram ulang gen keturunannya

melalui perilakunya?

Dan kami habiskan waktu 10 tahun,

kami temukan adanya
serangkaian kejadian biokimia

dari menjilati dan perawatan ibu,

diterjemahkan menjadi sinyal biokimia,

yang masuk ke inti sel dan ke dalam DNA

dan memprogramnya secara berbeda.

Hewan itu bisa mempersiapkan
dirinya untuk hidup:

Apakah akan hidup dengan keras?

Apakah dengan kecukupan makanan?

Apakah akan ada banyak kucing
dan ular di sekitar,

atau akan hidup
di lingkungan kelas atas

di mana saya harus
berperilaku baik dan pantas,

yang akan membuat saya
diterima secara sosial?

Saat ini orang bisa memikirkan
betapa pentingnya proses itu bisa

untuk hidup kita.

Kita mewarisi DNA dari nenek moyang kita.

DNA adalah kuno,

berkembang selama evolusi.

Tapi ini tidak memberitahu kita
jika Anda akan lahir di Stockholm,

di mana siang lebih lama di musim panas
dan lebih pendek di musim dingin,

atau di Ekuador,

di mana siang dan malam
jumlahnya sama sepanjang tahun.

Dan itu memiliki pengaruh besar
pada fisiologi kita.

Sehingga mungkin
apa yang terjadi di awal kehidupan,

sinyal yang datang dari ibu,

memberi tahu anak jenis dunia sosial
yang akan dijalani.

Akankah menjadi keras, dan
Anda akan cemas dan menjadi stres,

atau itu akan menjadi dunia yang mudah,
dan Anda harus berbeda.

Apakah akan menjadi dunia
dengan siang yang panjang atau pendek?

Apakah akan menjadi dunia
dengan makanan yang banyak atau sedikit?

Jika tidak ada makanan,

lebih baik mengembangkan otak untuk rakus
setiap kali melihat makanan,

atau menyimpan setiap makanan
yang Anda punya sebagai lemak.

Jadi ini bagus.

Evolusi telah memilih ini

untuk memungkinkan DNA kita yang konstan
dan kuno berfungsi secara dinamis

di lingkungan baru.

Tapi terkadang hal bisa salah;

misal, jika Anda lahir di keluarga miskin

sinyalnya adalah, "Kamu lebih baik rakus,

makan setiap makanan
yang Anda temui"

Tapi sekarang manusia
dan otak telah berevolusi,

telah mengubah evolusi lebih cepat lagi.

Anda bisa membeli McDonald's 12,000 rupiah

Dan karena itu, persiapan
yang kita miliki oleh ibu kita

ternyata maladaptif.

Persiapan yang sama yang seharusnya
melindungi kita dari kelaparan

akan menyebabkan obesitas,

masalah kardiovaskular
dan penyakit metabolik.

Jadi konsep bahwa gen
bisa ditandai dengan pengalaman kita,

dan terutama pengalaman awal kehidupan,

bisa memberi kita penjelasan pemersatu,

baik kesehatan dan penyakit.

Namun apakah benar hanya untuk tikus?

Masalahnya, kita tidak bisa
menguji ini pada manusia,

secara etis, kita tidak bisa mengatur
kemalangan anak secara acak.

Jika anak miskin mengembangkan
suatu sifat tertentu,

kita tidak tahu apakah
hal ini disebabkan oleh kemiskinan

atau apakah orang miskin
memiliki gen yang buruk.

Ahli genetika mencoba memberi tahu
bahwa orang miskin itu malang

karena gen mereka membuat mereka miskin.

Ahli epigenetik akan memberi tahu Anda,

orang miskin berada dalam lingkungan
yang buruk atau miskin

itulah yang menciptakan fenotip,
-- ciri lahiriah tersebut.

Mari kita lihat ke sepupu kita,
monyet-monyet itu.

Rekan saya, Stephen Suomi,
telah membesarkan monyet

dalam dua cara berbeda:

dipisahkan secara acak dari ibu

dan membesarkannya dengan seorang perawat

dan kondisi ibu pengganti.

Monyet-monyet ini tidak memiliki ibu;
tapi perawat

Monyet lainnya dibesarkan
dengan ibu kandung.

Dan saat mereka dewasa,
mereka benar-benar berbeda.

Monyet yang punya ibu,
tidak peduli dengan alkohol,

tidak agresif secara seksual.

Monyet yang tidak punya ibu:
agresif, stres

dan alkoholik.

Jadi kita melihat DNA mereka
pada awal kelahiran, untuk melihat:

Mungkinkah ibu itu menandai?

Apakah ada penanda sang ibu
dalam DNA keturunannya?

Ini adalah monyet Hari-14

yang Anda lihat di sini adalah cara modern
mempelajari epigenetik.

Kita bisa memetakan penanda kimia itu,
disebut tanda "metilasi",

pada DNA pada nukleotida tunggal.

Kita dapat memetakan seluruh genom.

Kita bisa bandingkan monyet
yang punya ibu dan yang tidak.

Dan ini gambaran visualnya.

Gen yang lebih termetilasi adalah merah.

Gen yang kurang termetilasi adalah hijau.

Anda lihat banyak gen berubah,

karena tidak punya ibu
bukan hanya satu hal --

itu mempengaruhi segalanya;

mengirimkan sinyal tentang
seperti apa keseluruhan dunia Anda

ketika Anda menjadi dewasa.

Anda lihat dua kelompok monyet

sangat terpisah satu sama lain.

Seberapa awal perkembangan ini?

Monyet ini tidak melihat ibunya,

mereka punya pengalaman sosial.

Apakah kita merasakan status sosial kita,
bahkan pada saat kelahiran?

Dalam percobaan ini,
kami mengambil plasenta monyet

yang memiliki status sosial berbeda.

Hal menarik dari kelas sosial,
bahwa pada semua makhluk hidup,

mereka akan menyusun diri dengan hirarki.

Monyet nomor satu adalah bos;

monyet nomor empat adalah pesuruh.

Anda masukkan 4 ekor monyet ke kurungan,

Akan selalu ada bos
dan selalu ada pesuruh.

Dan yang menarik
bahwa monyet nomor satu

jauh lebih sehat dibanding nomor empat.

Jika Anda masukkan monyet ke kurungan

monyet nomor satu tidak banyak makan.

Monyet nomor empat akan banyak makan.

Anda lihat ini adalah pemetaan metilasi,

pemisahan yang drastis saat lahir

dari hewan yang memiliki
status sosial yang tinggi

versus hewan
yang tidak memiliki status tinggi.

Jadi kita terlahir sudah tahu
informasi sosial,

dan informasi sosial itu
tidak buruk atau bagus,

hanya persiapan untuk hidup,

karena kita harus memprogram
biologis kita secara berbeda

apakah kita di status sosial
yang tinggi atau rendah.

Bagaimana Anda bisa
mempelajari ini pada manusia?

Kita tidak bisa melakukan percobaan,
tidak bisa mengatur kemalangan orang

Tapi Tuhan melakukan percobaan
dengan manusia,

dinamakan bencana alam.

Salah satu bencana alam terberat
dalam sejarah Kanada

terjadi di provinsi saya Quebec.

Badai es tahun 1998.

Kami kehilangan seluruh jaringan listrik
karena badai es

ketika suhu, --musim dingin parah--

mencapai -20 dan -30.

Dan ada ibu-ibu hamil saat itu.

Rekan saya, Suzanne King,
mengikuti anak-anak dari ibu tersebut

selama 15 tahun.

Dan apa yang terjadi,
bahwa saat stres meningkat --

dan kita memiliki pengukur stres
yang objektif ini:

Berapa lama Anda tanpa listrik?
Di mana Anda menghabiskan waktu?

Apakah di apartemen ibu mertua?
atau di rumah mewah?

Jadi semua ini ditambahkan
ke timbangan stres sosial.

Dan Anda lalu bertanya:

bagaimana anak-anak ini terlihat?

Dan tampak bahwa saat stres meningkat,

anak-anak terkena lebih banyak autisme,

penyakit metabolik,

serta penyakit autoimun.

Kita memetakan tingkat metilasi,

dan lagi, Anda lihat gen hijau
menjadi merah saat stres meningkat,

gen merah menjadi hijau
saat stres meningkat,

--penataan ulang sepenuhnya
dari genom dalam merespons stres.

Jika kita bisa memprogram gen,

jika kita bukan hanya
budak sejarah gen kita,

mereka bisa diprogram,
bisakah kita memprogram ulang?

Karena epigenetik bisa menyebabkan
penyakit seperti kanker,

penyakit metabolik,

dan penyakit kesehatan mental.

Mari kita bahas tentang kecanduan kokain.

Kecanduan kokain adalah
situasi yang mengerikan

yang bisa menyebabkan kematian dan
hilangnya nyawa manusia.

Kami mengajukan pertanyaan:

Bisakah kita memprogram ulang kecanduan

untuk membuat hewan tidak kecanduan lagi?

Kami menggunakan model kecanduan kokain

yang mewakili apa yang terjadi di manusia.

Pada manusia, Anda anak SMA

beberapa teman mengajak Anda pakai kokain,

ketika dipakai, tidak terjadi apa-apa

Bulan berlalu, sesuatu mengingatkan Anda
pada apa yang terjadi pertama kali,

pendorong memakai kokain,

dan Anda menjadi kecanduan
dan hidup Anda telah berubah.

Di tikus, kami melakukan hal sama

Rekan saya, Gal Yadid,

dia melatih hewan
untuk terbiasa dengan kokain,

setelah satu bulan, tidak ada kokain.

Lalu dia mengingatkan tikus pada pesta
pertama kali tikus melihat kokain

dengan isyarat, warna kandang
saat mereka melihat kokain.

Dan tikus pun menggila.

Mereka akan menekan tuas
untuk mendapatkan kokain

sampai mereka mati.

Pertama, kami menentukan bahwa
perbedaan antara hewan-hewan ini,

bahwa selama waktu tidak terjadi apa-apa,

tidak ada kokain di sekitar,

epigenom mereka ditata ulang,

gen mereka ditandai ulang
dengan cara berbeda,

dan saat isyarat itu datang,
genom mereka sudah siap

untuk mengembangkan fenotip kecanduan.

Kami mengobati hewan dengan obat-obatan
peningkat metilasi DNA,

-- suatu penanda epigenetik untuk dilihat,

atau menurunkan penanda epigenetik.

Dan kami temukan,
jika kita meningkatkan metilasi

Hewan-hewan ini bahkan lebih gila,

mereka menjadi lebih menginginkan kokain.

Tapi jika kita mengurangi metilasi DNA,

hewan tidak lagi kecanduan.

Kami memprogram ulang mereka.

Dan perbedaan mendasar
antara obat epigenetik

dan obat-obat lain,

bahwa dengan obat epigenetik,

kita pada dasarnya menghapus
tanda-tanda pengalaman,

dan begitu mereka pergi,

mereka tak akan kembali
kecuali jika Anda punya pengalaman sama.

Hewan sekarang diprogram ulang.

Saat kami memeriksa hewan pada
30 hari, 60 hari kemudian,

--dalam konteks manusia
adalah bertahun-tahun,

mereka masih belum kecanduan --
dengan pengobatan epigenetik tunggal.

Jadi apa yang kita pelajari tentang DNA?

DNA bukan hanya urutan huruf;

bukan hanya sebuah naskah.

DNA adalah film yang dinamis.

Pengalaman kita sedang ditulis
ke dalam film ini, yang interaktif.

Anda seperti menonton film
hidup Anda, dengan DNA,

dengan remote control Anda.

Anda bisa menghapus dan menambah aktor.

Jadi, terlepas dari
sifat deterministik genetik,

Anda memiliki kendali
terhadap cara gen Anda terlihat,

dan ini memiliki pesan optimis
sangat luar biasa

untuk kemampuan dalam
menghadapi beberapa penyakit mematikan

seperti kanker, kesehatan mental,

dengan pendekatan baru,

melihat sebagai maladaptasi.

Jika kita bisa ikut campur
secara epigenetik,

[Kita bisa] membalikkan film
dengan menghapus seorang aktor

dan menyiapkan naskah baru.

Jadi apa yang saya katakan hari ini,

DNA kita benar-benar digabungkan
dari dua komponen,

dua lapisan informasi.

Lapisan pertama adalah kuno,

berevolusi dari jutaan tahun evolusi.

Ini konstan dan sangat sulit untuk diubah.

Lapisan informasi lainnya
adalah lapisan epigenetik,

yang terbuka dan dinamis,

dan membuat naskah yang interaktif,

yang memungkinkan kita untuk mengontrol,
sebagian besar, takdir kita,

untuk membantu takdir anak-anak kita

dan untuk semoga menaklukkan penyakit

dan tantangan kesehatan yang serius

yang telah menimpa manusia
untuk waktu yang lama.

Meski kita sudah ditentukan

oleh gen kita,

kita memiliki tingkat kebebasan

yang bisa mengatur hidup kita
untuk tanggung jawab suatu kehidupan.

Terima kasih.

(Tepuk tangan)