Epigenetika – spôsob, akým naše telá môžu meniť osud vpísaný do DNA | Moshe Szyf | TEDxBratislava

Mysleli sme si, že DNA je nemenná, ale v skutočnosti sa veľmi šikovne mení podľa aktuálnych potrieb nášho prostredia. Už predtým, ako sa dieťa narodí, vie, na aký svet sa má pripraviť. V tejto prednáške Moshe vrhá svetlo na tieto prevratné zistenia.

Moshe Szyf je jedným z priekopníkov v odbore epigenetiky. Jeho laboratórium pred tromi rokmi prišlo s myšlienkou, že metylácia DNA je hlavným liečebným cieľom rakoviny a iných ochorení a predpokladalo a poskytlo prvé dôkazy, že „sociálny experiment“ v ranom detstve môže zmeniť metyláciu DNA a tým začalo nové odvetvie, tzv. „sociálna epigenetika“. Jeho laboratóriu sa zaujíma o pochopenie základných mechanizmov epigenetiky a jej dôsledkov na ľudské správanie, zdravie a choroby. Rovnako sa zaujíma o vývoj liečenia a diagnóz založených na epigenetike.

Toto vystúpenie bolo súčasťou podujatia TEDx. Podujatia TEDx sú organizované miestnou komunitou nezávisle od konferencie TED, ale podľa jej formátu. Ďalšie informácie nájdete na stránke http://ted.com/tedx

Všetko sa začalo
v temnom bare v Madride.

Ako som vkročil do baru,
uvidel som tam sedieť kolegu z McGillu,

Michaela Meaneyho.

Dali sme si pár pív

a ako to už vedci robievajú,
začal mi rozprávať o svojej práci.

Povedal mi, že sa zaujíma o to,
ako matky potkanov

oblizujú svoje deti po narodení.

Ja som tam len tak sedel a hovoril som si,
„Tak na toto sa vyhadzujú moje dane,

(smiech)

na takýto druh nízkej vedy.“

Ale ako začali pivá pôsobiť
a alkohol sa začínal dostávať do mozgu,

človek sa stáva prístupnejším
a on mi povedal,

že potkany, ako ľudia,
oblizujú svoje mladé rôznymi spôsobmi.

Niektoré matky oblizujú veľa,

niektoré veľmi málo

a väčšina je niekde medzi.

Čo je však na tom zaujímavé je,

že keď tieto mladé sledoval
ako dospievali,

o niekoľko ľudských rokov,
dlho potom, čo zomreli ich matky,

boli z nich úplne iné zvieratá.

Zvieratá, ktoré boli oblizované
a čistené vo väčšej miere,

oblizovali ich a čistili viac,
tieto jedince nie sú vystresované,

majú rozdielne sexuálne správanie,
majú rozdielny spôsob života,

od tých, o ktoré sa matka
nestarala tak intenzívne.

Potom som si pomyslel:

Je to kúzlo?

Ako to vlastne funguje?

Som biochemik.

Verím, že všetko v prírode
sa dá vysvetliť chemickými procesmi.

Pracoval som v odbore
nazývanom „epigenetika“,

ale predtým, než sme prišli k tomu záveru,
museli sme urobiť ďalší experiment.

„Je to genetické?“ genetik by vás
rád presvedčil, že áno.

Možnože mala matka
takzvaný „gén zlej matky“,

ktorý zapríčinil,
že jej mláďatá boli viac vystresované

a potom bol prenášaný
z generácie na generáciu;

všetko je podmienené genetikou.

Alebo je možné,
že sa tu deje niečo iné?

Čo sa týka potkanov, môžeme sa na to
opýtať a aj si odpovedať.

Urobili sme takzvaný
cross-fostering experiment.

Spočíva v tom, že oddelíte vrh,
mladé tohto potkana, pri narodení,

a priradíte ich k dvom rôznym matkám,

nie skutočným matkám,
ale matkám, ktoré sa o ne budú starať:

matky, ktoré veľa oblizujú, a ktoré málo.

A presný opak môžete urobiť
s málo oblizovanými mláďatami.

Pozoruhodné bolo,

že vôbec nezáležalo na tom, aký gén
ste dostali od svojej matky.

Nebola to biologická matka,
ktorá vymedzovala vlastnosť potkanov,

ale bola to matka,
ktorá sa o nich starala.

Takže, ako také niečo môže fungovať?

Ako som vám už povedal, som epigenetik.

Zaujímam sa o to, ako sú označené gény

chemickou značkou počas embryogenézy,

počas toho, ako sme
v maternici našich matiek,

a rozhoduje sa, ktorý gén
sa prejaví v ktorom tkanive.

Iné gény sa prejavia v mozgu
a iné v pečeni či v oku.

Zamysleli sme sa,

či je možné, že matka nejako preprogramuje

gén potomkov
prostredníctvom svojho správania?

Strávili sme tým desať rokov

a zistili sme, že ide
o kaskádu biochemických udalostí,

v ktorej oblizovanie a čistenie matky,
to, ako sa matka stará,

sa prekladá do biochemických signálov,
ktoré idú do jadra a do DNA

a odlišne ju naprogramujú.

Takže teraz sa zviera
môže pripraviť na život.

Bude život ťažký?

Bude dostatok jedla?

Bude okolo veľa mačiek a hadov?

Budem žiť vo štvrti
vyššej spoločenskej triedy,

kde sa len budem musieť
správne a slušne správať,

a to mi zaručí sociálne prijatie?

A teraz, človek rozmýšľa, aký dôležitý
tento proces môže byť pre náš život.

Našu DNA dedíme po predkoch.

DNA je stará; vyvinula sa počas evolúcie.

Ale nehovorí nám,
či sa narodíme v Štokholme,

kde sú dni v lete dlhé a v zime krátke,

alebo v Ekvádore, kde je rovnaký počet
hodín počas dňa a noci

počas celého roka, a to má taký
veľký [vplyv] na našu fyziológiu.

Takže, čo navrhujeme je možno to,
že čo sa stane v skorom živote,

tie signály, ktoré prechádzajú
z matky, hovoria dieťaťu

v akom sociálnom svete budeš žiť.

Bude to ťažké a mal by si sa radšej
strachovať a stresovať?

Alebo to bude ľahký svet
a ty budeš musieť byť iný?

Bude to svet,
kde je málo svetla alebo veľa?

Bude to svet,
kde bude dostatok potravy alebo nie?

Ak nebude žiadne jedlo,

tak by si mal radšej vyvinúť mozog tak,
aby hýril vždy, keď uvidíš jedlo,

alebo ukladal každý kúsok jedla,
ktorý zješ, ako tuk.

Takže, toto je dobré;
evolúcia to tak vybrala,

aby nám dovolila opraviť starú DNA,
aby fungovala dynamicky v novom prostredí.

Ale niekedy sa všetko môže pokaziť.

Napríklad, keď sa narodíš
do chudobnej rodiny a signály sú:

„Zjedz každý kúsok jedla,
ku ktorému sa dostaneš.“

Ale náš ľudský mozog sa vyvinul,

zmenili sme evolúciu ešte rýchlejšie.

Teraz si môžete kúpiť
[hamburger] v McDonalde za 1 dolár.

A teda, príprava,
ktorú nám poskytli naše matky,

je skôr ako zlé prispôsobenie sa.

Tá istá príprava, aká nás mala chrániť
pred hladom a hladomorom

spôsobí obezitu, kardiovaskulárne problémy

a tráviace ťažkosti.

Takže koncept, že gény
môžu byť poznačené našou skúsenosťou,

najmä skúsenosťou v ranom detstve,

nám môže dať zjednocujúce vysvetlenie
o zdraví i chorobe.

Ale platí to len u potkanov?

Problém je, že to nemôžeme
otestovať na ľuďoch,

lebo z etických dôvodov nemôžeme vyvolať
detské nešťastie.

Takže, ak si chudobné dieťa
vyvinie určitú vlastnosť,

nevieme, či je to spôsobené chudobou,

alebo či chudobní ľudia majú zlé gény.

Genetici sa vám budú snažiť povedať,

že chudobní ľudia sú chudobní,
pretože to majú v génoch.

Epigenetici vám povedia,
že chudobní ľudia sú v zlom prostredí,

alebo v ochudobnenom prostredí,

ktoré vytvára daný fenotyp,
danú vlastnosť.

Tak sme sa posunuli a pozreli sme sa
na našich bratrancov, opice.

Môj kolega Stephen Suomi vychovával
opice dvomi odlišnými spôsobmi.

Náhodne oddelil opicu od matky

a vychovával ju so sestričkou
v náhradných materských podmienkach.

Takže, tieto opice nemali matku,
mali sestričku.

A ostatné opice vychovávali normálne,
biologické matky

A keď boli staré,
boli z nich úplné rozdielne zvieratá.

Opice, ktoré mali matku,
nezaujímal alkohol,

neboli sexuálne agresívne.

Opice bez matky
boli agresívne, vystresované

a boli to alkoholici.

Tak sme sa pozreli na ich DNA
skoro po narodení,

aby sme zistili, či je možné,
že za to môže gén od matky?

Že v DNA potomka je podpis matky?

Toto sú opice zo 14. dňa,

a to, čo tu vidíte, je moderný spôsob,
podľa ktorého študujeme epigenetiku.

Dnes môžeme zmapovať tie chemické značky,
ktoré nazývame metylačné značky,

v DNA pri jednonukleitodovom rozlíšení,
môžeme zmapovať celý genóm.

Teraz môžeme porovnať opice,
ktoré mali matku, a tie, ktoré nie.

A tu je vizuálna prezentácia.

Gény, ktoré boli
viac metylované, sú červené;

gény, ktoré boli
menej metylované, sú zelené.

Môžete vidieť, že veľa génov sa mení.

Pretože nemať matku nie je len jedna vec,

ovplyvňuje to celý proces.

Posiela nám signály,
ako bude celý svet vyzerať,

keď sa stanete dospelými,

a môžete vidieť, že tieto dve skupiny opíc
sú naozaj extrémne odlišné.

Ako skoro sa toto prejavuje?

Tieto opice už nevideli svoju matku,

takže mali sociálnu skúsenosť.

Cítime, aký bude náš sociálny status
už pri narodení?

V tomto experimente

sme odobrali placenty opiciam,
ktoré mali odlišný sociálny status.

Na sociálnom statuse je zaujímavé,
že naprieč všetkými živými bytosťami,

sa budú štruktúrovať podľa hierarchie.

Opica číslo jeden je šéf.

Opica číslo štyri je pešiak.

A do jednej klietky dáte štyri opice,
vždy bude jeden šéf

a jeden bude vždy pešiak.

Zaujímavé je, že opica číslo jeden

je oveľa zdravšia ako opica číslo štyri.

A ak ich dáte spolu do klietky,
opica číslo jeden nebude toľko jesť

a opica číslo štyri bude jesť viac.

A to, čo tu vidíte,
je metylačné mapovanie,

zvieratá, ktoré mali
vyšší sociálny status,

verzus zvieratá,
ktoré nemali vyšší sociálny status.

Keď sa narodíme,
už máme sociálnu informáciu

a tá nie je zlá alebo dobrá,

len nás pripravuje na život,

pretože si musíme naprogramovať
našu biológiu odlišne,

ak máme vyšší alebo nižší sociálny status.

Ale ako sa dá toto študovať u ľudí?

Nemôžeme experimentovať
ani viesť k nešťastiu.

Ale Boh experimentuje s ľuďmi,
a voláme to prírodné katastrofy.

Jedna z najväčších prírodných katastrof
v histórii Kanady

sa stala v mojej provincii, v Quebecu.

Ide o ľadovú búrku z roku 1998.

Kvôli snehovej búrke
sme prišli o rozvodnú sieť,

keď boli teploty uprostred zimy v Quebecu,

-20 až -30 stupňov, a počas toho všetkého,
sa tam nachádzali tehotné matky.

A moja kolegyňa, Suzanne Kingová,
sledovala tieto deti

počas pätnástich rokov.

A stalo sa to,
že ako sa zvyšoval stres,

pričom sme mali objektívne spôsoby
merania stresu:

Ako dlho ste boli bez elektriny?

Kde ste trávili čas?

Bol to byt vašej svokry
alebo nejaké zazobané vidiecke sídlo?

Všetko toto prispelo
sociálnej škále stresu

a tak sa môžete pýtať: ako vyzerali deti?

Zdá sa, že ako sa zvyšoval stres,
u detí sa viac vyvinul autizmus,

metabolické choroby,
a viac autoimunitných chorôb.

Zmapovali sme stav metylácie

a vidíte zelené gény meniace sa na červené
zatiaľ, čo sa stres zvyšuje,

červené gény sa menia na zelené,
ako sa stres zvyšuje.

odpoveďou na stres
je znovu usporiadanie celého genómu.

Takže, ak dokážeme programovať gény,

ak nie sme len otrokmi
histórie našich génov,

ale môžu byť programované,
môžeme ich deprogramovať?

Pretože príčiny epigenetiky
môžu spôsobiť choroby ako je rakovina,

metabolické choroby a duševné choroby.

Povedzme si niečo o závislosti na kokaíne.

Závislosť na kokaíne je hrozná vec,

ktorá môže viesť k smrti
a strate ľudského života.

Pýtame sa:
môžeme preprogramovať závislý mozog tak,

aby už zviera nebolo viac závislé?

Použili sme model kokaínovej závislosti,
ktorý rekapituluje, čo sa deje v ľuďoch.

Keď ste na strednej, kamarát navrhne,
aby si si dal trochu kokaínu,

dáš si kokaín, nič sa nestane.

Prejdú mesiace; niečo ti pripomenie,
čo sa stalo prvýkrát,

díler ti dá kokaín a ty sa staneš závislým

a tvoj život sa zmenil.

Pri potkanoch robíme to isté.

Môj kolega Gal Yadid,
trénuje zvieratá, aby si zvykli na kokaín,

a potom mesiac nedostanú žiadny kokaín.

A potom im pripomenie, aké to bolo,
keď videli kokaín po prvýkrát

pomocou farby klietky, keď uvideli kokaín,

a oni akoby sa zbláznili.

Budú stláčať páčku,
aby dostali kokaín, až kým nezomrú.

Najprv sme definovali, že rozdiel
medzi týmito zvieratami

bol, že počas toho, keď sa nič nedialo,

nemali kokaín,
ich epigenóm sa reorganizoval,

ich gény sa znova značili iným spôsobom,

a keď príde ten čas,

ich genóm je pripravený
vytvoriť si fenotyp závislosti.

My sme tieto zvieratá liečili liekmi,
ktoré buď zvyšovali DNA metyláciu,

čo bolo značkou, ktorú sme sledovali,

alebo sme znižovali epigenetické značenie.

A zistili sme, že keď zvýšime metyláciu,

tieto zvieratá sa zbláznia ešte viac,
majú ešte väčšiu potrebu kokaínu.

Ale keď sme zredukovali metyláciu DNA,
zvieratá už viac neboli závislé.

Reprogramovali sme ich.

Základným rozdielom medzi
epigenetickým liekom a iným liekom je,

že epigenetickým liekom

odstraňujeme vedu skúsenosti,

a keď je raz preč,

už sa nevráti,
kým nemáte rovnakú skúsenosť,

takže zviera je preprogramované.

Takže, keď sme navštevovali zvieratá
30 dní, 60 dní dlhšie,

čo je, v ľudskom merítku,
veľa rokov života,

stále neboli závislé
a to vďaka jedinej epigenetickej liečbe.

Takže, čo sme sa naučili o DNA:
že DNA nie je len sekvencia písmen,

nie je to len scenár.

DNA je dynamický film.

Naše zážitky sa zapisujú do toho filmu,
ktorý je interaktívny.

Akoby ste pozerali film o svojom živote,
s DNA, so svojim ovládačom.

Môžete ubrať alebo pridať herca.

Takže, aj napriek
deterministickej povahe genetiky,

máte kontrolu nad tým,
ako vaše gény vyzerajú.

A to je naozaj skvelá správa.

Pretože schopnosť, ktorou môžeme čeliť
niektorým smrteľným chorobám,

ako sú rakovina, mentálne zdravie,
týmto novým prístupom,

je pozerať sa na ne
ako na nesprávnu adaptáciu,

do ktorej môžeme epigeneticky zasiahnuť,
pretočiť film odobratím herca

a začať nový príbeh.

Teda, čo som vám dnes povedal,
je, že naša DNA

je vlastne kombinácia dvoch komponentov,
dvoch vrstiev informácií.

Jedna vrstva informácií je stará,

vyvinula sa miliónmi rokov evolúcie;

je stála a je veľmi ťažké ju zmeniť.

Druhá vrstva informácií
je epigenetická vrstva,

ktorá je otvorená a dynamická,

začína príbeh, ktorý je interaktívny.

Takže, aj napriek tomu,
že sme podmienení svojimi génmi,

máme určitý stupeň slobody,

ktorý dokáže náš život
priviesť k zodpovednosti.

Ďakujem.

(potlesk)