Epigenetika - način na koji naša tela menjaju sudbinu koja je zapisana u našoj DNK |Moše Šif (Moshe Szyf) | TEDxBratislava

Iako smo je smatrali fiksiranom, DNK se zapravo pametno prilagođava trenutnim potrebama okruženja. Čak i pre bebinog rođenja, ona već zna za koji svet da se pripremi. U ovom govoru Moše rasvetljuje njegova revolucionarna otkrića.

Moše Šif je jedan od pionira na polju epigenetike. Šifova laboratorija je pre tri decenije pretpostavila da je DNK metilacija osnovna meta za tretiranje raka i drugih bolesti, i zaključili su, pružajući prvi skup dokaza da "društveno okruženje" tokom ranog uzrasta može da izmeni DNK metilaciju, pokrećući tako novo polje nauke - društvenu epigenetiku. Šifova laboratorija je zainteresovana za razumevanje osnovnih epigenetskih mehanizama i njihovih širih implikacija na ljudsko ponašanje, zdravlje i bolest, kao i na razvijanje terapija i dijagnoza zasnovanih na epigenetici.

Ovaj govor je održan na TEDx događaju koji koristi format TED konferencije, ali ga nezavisno organizuje lokalna zajednica. Saznajte više na http://ted.com/tedx

Dakle, sve se začelo
u mračnom baru u Madridu,

i kako sam zakoračivao u bar,
Sreo sam kolegu sa Mekgila,

Majkla Minija.

Popili smo nekoliko piva,

i, kao i svaki naučnik,
ispričao mi je o svom radu.

A rekao mi je da ga interesuje
kako majke pacovi

ližu svoje mlade nakon što su rođeni.

A ja sam sedeo tu i govorio:
"Na to traćite moj novac od poreza -

(Smeh)

na ovaj vid meke nauke."

No, što smo više popili piva
i alkohol nam je stizao do mozga,

sve se više ponavljate,
te je počeo da mi govori

kako pacovi, poput ljudi, ližu svoje mlade
na veoma različite načine.

Neke majke to često rade,

neke majke veoma retko,

a većina je negde između.

Međutim, zanimljivo je to

da kada prati te mlade,
nakon što postanu odrasli -

godinama u ljudskom životu,
dugo nakon što im je majka uginula.

To su potpuno različite životinje.

Životinje koje su lizali i timarili često,

visoko lizani i timareni,
nisu pod stresom.

Imaju drugačije seksualno ponašanje,
Imaju drugačiji način života

od onih koje majke
nisu tako snažno pazile.

Potom sam pomislio u sebi:

da li je ovo magija?

Kako ovo funkcioniše?

Ja sam biohemičar.

Verujem da za prirodu
postoji hemijsko objašnjenje.

Radio sam na polju
koje se zove epigenetika,

no pre nego što sam ishitreno zaključio,
morao sam da uradim drugi eksperiment.

"Da li je ovo genetika"
Genetičar bi želeo da tako mislite,

da je majka možda imala gen "loše majke"

koji je uzrokovao da njeni mladi
budu pod stresom,

a potom se preneo
s generacije na generaciju;

sve je genetski predodređeno.

Ili je moguće da se nešto drugo
ovde dešava?

Kod pacova možemo da postavimo
i da odgovorimo na ovo pitanje.

Pa smo napravili
eksperiment unakrsnog roditeljstva.

U suštini razdvojite leglo,
mlade ovog pacova po rođenju,

kod dve vrste majki starateljki -

ne stvarnih majki,
već majki koje će o njima da brinu:

majki koje često ližu
majki koje retko ližu.

I možete da uradite suprotno
sa mladima koji retko ližu.

A izvanredan rezultat je bio:

nije bilo važno koje ste gene
dobili od vaše majke.

Nije biološka majka
određivala ovo svojstvo kod pacova.

Već majka koja se brinula o mladima.

Pa, kako je ovo moguće?

Kao što sam vam rekao,
Ja sam epigenetičar.

Zanima me kako se geni obeležavaju

hemijskim obeležjima tokom embriogeneze,

tokom vremena
dok smo u utrobi naših majki,

i kako se donosi odluka
koji geni će se manifestovati u kom tkivu.

Različiti geni se manifestuju
u mozgu nego u jetri i oku.

Pa smo pomislili:

da li je moguće
da majka nekako reprogramira

gen svog potomka svojim ponašanjem?

Pa smo proveli 10 godina

i otkrili smo da postoji obilje
biohemijskih događaja

kojima lizanje i timarenje
majke, briga majke,

se prevodi u biohemijske signale
koji idu do jedra i u DNK

i drugačije ga programiraju.

Dakle, sada životinja
može da se pripremi za život:

da li će život da bude težak?

Da li će da bude mnogo hrane?

Da li će da bude mnogo mačaka
i zmija u blizini

ili ću da živim u komšiluku više klase

gde samo treba da se ponašam
lepo i pristojno

i to će da mi obezbedi
društvenu prihvaćenost?

I sad neko može da pomisli koliko je
ovaj proces važan u našim životima.

Nasleđujemo našu DNK od naših predaka.

DNK je stara.
Evoluirala je tokom evolucije.

Ali nam ne saopštava
da li ćemo se roditi u Stokholmu,

gde su dani tokom leta dugi,
a kratki tokom zime

ili u Ekvadoru, gde dan i noć imaju
jednak broj sati tokom čitave godine,

a to ima ogroman uticaj
na našu fiziologiju.

Mi pretpostavljamo da možda,
rano u životu,

ti signali koji se prenose preko majke,
saopštavaju detetu

u kakvom društvenom svetu će da živi.

Ako će da bude težak,
bolje je biti anksiozan i pod stresom

ili će da bude lagodan svet
i morate da budete drugačiji.

Da li će to da bude svet
s mnogo ili malo svetla?

Da li će da bude svet
s mnogo ili malo hrane?

Ako nema hrane u blizini,

bolje da vam se razvije mozak
koji navaljuje svaki put kad vidi obrok

ili koji skladišti u vidu masti svu hranu
koja vam je dostupna.

Dakle, ovo je dobro.
Evolucija je odabrala ovo

kako bi omogućila
našoj fiksiranoj, staroj DNK

da funkcioniše dinamično
u novim sredinama.

Međutim, ponekad stvari krenu po zlu;

na primer, ako ste rođeni
u siromašnoj porodici a signali su:

"Bolje navalite, bolje bi vam bilo
da pojedete svu hranu na koju naletite."

Međutim, nama ljudima
su evoluirali mozgovi

i to je čak i brže izmenilo evoluciju.

Sad možete da jedete
u Mekdonaldsu za jedan dolar.

I, stoga, pripreme
koje smo dobili od majki

postaju loše prilagođene.

Ista spremnost koja je trebalo
da nas zaštiti od gladovanja i gladi

će da uzrokuje gojaznost,
kardiovaskularne probleme

i oboljenja metabolizma.

Dakle, ovaj koncept da naša iskustva
mogu da obeleže gene,

a naročito rana iskustva,

može da nam obezbedi objedinjujuće
objašnjenje i za zdravlje i za bolest.

Međutim, da li je istinito
samo kod pacova?

Problem je što ovo ne možemo
da testiramo na ljudima

jer etički ne možemo da izazivamo
dečje nedaće nasumično.

Pa, ako siromašno dete
razvije određeno svojstvo,

ne znamo da li je siromaštvo to uzrokovalo

ili siromašni ljudi imaju loše gene.

Pa će genetičari pokušati da vam kažu

kako siromašni su siromašni
jer im geni uzrokuju siromaštvo.

Epigenetičari će da vam kažu
da su siromašni u lošem okruženju

ili u osiromašenom okruženju

koje stvara taj fenotip, to svojstvo.

Pa smo krenuli da proverimo
kod naših rođaka majmuna.

Moj kolega Stiven Sumi uzgaja majmune
na dva različita načina:

nasumično razdvaja majmuna od majke

i podiže ga uz pomoć negovateljice
u uslovima surogat majke.

Ovi majmuni nisu imali majku;
imali su negovateljicu.

A druge majmune su podizale
njihove normalne, prirodne majke.

A kad su ostarili,
bili su potpuno različite životinje.

Majmuni koji su imali majku
nisu marili za alkohol,

nisu bili seksualno agresivni.

Majmuni koji nisu imali majku
su bili agresivni, pod stresom

i bili su alkoholičari.

Pa smo pogledali njihovu DNK
rano po rođenju kako bismo videli:

da li je moguće da majka obeležava?

Da li postoji potpis majčin u DNK potomka?

Ovo su majmuni Dan-14,

i ovde vidite savremeni način
na koji izučavamo epigenetiku.

Sad možemo da mapiramo hemijska obeležja,
koje nazivamo metilacionim obeležjima,

na DNK u rezoluciji jednog nukleotida,
možemo da mapiramo čitav genom.

Sad možemo da uporedimo majmuna
koji je imao majku ili nije.

A ovo je vizuelna prezentacija toga.

Vidite da su crveni oni geni
koji su više metilizovani.

Geni koji su manje metilizovani su zeleni.

Možete da vidite da se mnogi geni menjaju

jer nemati majku nije prosta stvar -

utiče na sve;

šalje signale o čitavom načinu
na koji će vaš svet da izgleda

kada odrastete.

I možete da vidite dve grupe majmuna
izuzetno razdvojene jedne od drugih.

Koliko rano se ovo razvije?

Ovi majmuni već nisu videli svoje majke,

dakle imali su društveno iskustvo.

Da li osećamo naš društveni status
čak i u trenutku rođenja?

Pa smo u ovom eksperimentu

uzeli posteljice majmuna
koji su imali različit društveni status.

Zanimljivo kod društvenog ranga
je da će sva živa bića

da se organizuju prema hijerarhiji.

Majmun broj jedan je šef;

majmun broj četiri je pion.

Stavite četiri majmuna u kavez,
uvek ćete da imate šefa

i piona.

A zanimljivo je da je majmun broj jedan

daleko zdraviji od majmuna broj četiri.

A ako ih stavite u kavez,
majmun broj jedan neće da jede mnogo.

Majmun broj četiri će da jede mnogo.

A ovde vidite kod mapiranja metilacije,

životinja koje su imale
visok društveni status

nasuprot životinjama
koje nisu imale visok status.

Dakle, rođeni smo unapred znajući
društvene informacije,

a te društvene informacije
nisu loše ili dobre,

prosto nas pripremaju za život

jer moramo da programiramo
našu biologiju drugačije,

ukoliko smo visokog
ili niskog društvenog statusa.

Ali kako da ovo izučavate kod ljudi?

Ne možemo da vršimo eksperimente,
ne možemo da ljude izlažemo nedaćama.

Ali bog vrši eksperimente nad ljudima
i oni se nazivaju prirodnim katastrofama.

Jedna od najtežih prirodnih katastrofa
u istoriji Kanade

se desila u mojoj provinciji Kvebek.

Radi se o ledenoj oluji iz 1998.

Izgubili smo kompletnu elektromrežu
zbog ledene oluje,

kada su temperature bile,
u sred zime u Kvebeku,

minus 20 do minus 30,
a tokom tog perioda bilo je trudnih majki.

A moja koleginica Suzan King
je pratila decu tih majki

15 godina.

A dešavalo se to
da dok se stres povećavao -

a ovde smo imali objektivna
merenja stresa:

koliko dugo ste bili bez struje?

Gde ste provodili vreme?

Da li je to bilo u stanu vaše svekrve
ili u nekom otmenom seoskom domu?

Dakle, sve ovo je dodato
na društvenu lestvicu stresa,

i možete da upitate:
kako su deca izgledala?

A izgleda da kako se stres povećava,
kod dece se više razvija autizam,

više se razvijaju bolesti metabolizma
i više se razvijaju autoimune bolesti.

Mapirali bismo stanje metilacije

i, opet, vidite kako zeleni geni
postaju crveni kako se stres povećava,

crveni geni postaju zeleni
kako se stres povećava,

celokupno preuređenje genoma
kao odgovor na stres.

Pa, ako možemo da programiramo gene,

ako nismo puki robovi istorije naših gena,

ako mogu da se programiraju,
možemo li da ih otprogramiramo?

Zato što epigenetski uzroci
mogu da uzrokuju bolesti poput raka,

bolesti metabolizma i mentalna oboljenja.

Razgovarajmo o zavisnosti od kokaina.

Kokainska zavisnost je grozna situacija

koja može da dovede do smrti
i gubitka ljudskog života.

Postavili smo pitanje: možemo li
da reprogramiramo mozak zavisnika

kako životinja ne bi više bila zavisnik?

Koristili smo model kokainske zavisnosti
koji simulira šta se dešava kod ljudi.

Kod ljudi, u srednjoj ste školi,
neki prijatelji predlože da uzmete kokain,

uzmete kokain, ništa se ne desi.

Meseci prođu, nešto vas podseti
šta se desilo prvi put,

nametljivac vam nametne kokain
i postajete zavisni

i vaš se život menja.

Kod pacova radimo to isto.

Moj kolega, Gal Jadid,
dresira životinje da se naviknu na kokain,

onda jedan mesec nema kokaina.

Onda ih podseća na zabavu
na kojoj su prvi put videli kokain

nagoveštajem, bojom kaveza
kad su videli kokain.

I oni polude.

Pritiskaće polugu
da dobiju kokain dok umru.

Prvo smo utvrdii da je razlika
između ovih životinja

ta da tokom perioda
kad se ništa ne dešava,

kad nema kokaina,
njihov epigenom se preuređuje.

Njihovi geni su nanovo obeleženi
na drugačiji način,

a kad dođe do nagoveštaja,

njihov genom je spreman
da razvije ovaj fenotip zavisnosti.

Pa smo tretirali ove žvotinje lekovima
koji uvećavaju DNK metilaciju,

to je bio epigenetski
obeleživač koji smo posmatrali,

ili smo umanjivali epigenetska obeležja.

A otkrili smo da ako povećamo metilaciju,

ove životinje još više polude,
još su željnije kokaina.

Međutim, ako umanjimo DNK metilaciju,
životinje više nisu zavisne.

Reprogramirali smo ih.

A temeljna razlika između
epigenetskog leka i bilo kog drugog leka

je da kod epigenetskih lekova

u suštini uklanjamo znakove iskustva,

i čim oni nestanu,

neće se vraćati,
ukoliko ne ponovite isto iskustvo.

Sada je životinja reprogramirana.

Pa, kad smo posetili životinje
30 dana, 60 dana kasnije,

to je u ljudskom okviru
mnogo godina života,

i dalje nisu bile zavisne -
zbog samo jednog epigenetskog tretmana.

Pa, šta smo naučili o DNK?
DNK nije puki niz slova;

nije puki scenario.

DNK je dinamičan film.

Naša iskustva se ispisuju
na ovom filmu, koji je interaktivan.

Vi kao da gledate film o svom životu,
sa DNK, uz svoj daljniski upravljač.

Možete da uklonite glumca
i da dodate glumca.

Te imate, uprkos determinističkoj
prirodi genetike,

imate kontrolu nad time
kako vaši geni izgledaju,

a to nosi krajnje optimističnu poruku

zbog mogućnosti da se sada suočimo
sa nekim smrtonosnim bolestima

poput raka, mentalnih bolesti,
novim pristupom,

posmatrajući ih kao lošu adaptaciju.

A ako možemo da epigenetski intervenišemo,
preokrenemo film uklanjajući glumca,

i podešavajući novi narativ.

Dakle, danas sam vam saopštio
da je naša DNK

uistinu sačinjena od dve komponente,
dva sloja informacija.

Jedan sloj informacija je star,

evoluirao je milionima godina evolucije.

Okoštao je i veoma teško ga je promeniti.

Drugi sloj informacija
je epigenetski sloj,

koji je otvoren i dinamičan

i podešava narativ koji je interaktivan.

Dakle, iako smo određeni našim genima,

imamo stepen slobode

koji može da podesi naš život
da bude odgovoran život.

Havala vam.

(Aplauz)