"A legfontosabb az életben a halál": interjú Szergej Kiseljov epigenetikussal
Vegyes Cikkek / / August 01, 2021
Az egerekről, az élet meghosszabbításáról és a környezet genomunkra és az emberiség jövőjére gyakorolt hatásáról.
Szergej Kiseljov - biológiai tudományok doktora, professzor és az Általános Genetikai Intézet Epigenetikai Laboratóriumának vezetője. ÉS. Vavilov Orosz Tudományos Akadémia. Nyilvános előadásaiban génekről, őssejtekről, az epigenetikus öröklés mechanizmusairól és a jövő biomedicinájáról beszél.
A Lifehacker beszélt Sergeyvel, és megtudta, hogy a környezet hogyan hat ránk és a genomunkra. És azt is megtudhattuk, hogy milyen biológiai kort rendel a természet, mit jelent ez az emberiség számára, és tudunk -e jóslatokat tenni a jövőnkről az epigenetika segítségével.
Szergej Kiselev
Epigenetikus, biológiai tudományok doktora.
Az epigenetikáról és ránk gyakorolt hatásáról
- Mi a genetika?
Eredetileg a genetika Gregor Mendel borsótermesztése volt a XIX. Tanulmányozta a magokat, és megpróbálta megérteni, hogy az öröklődés hogyan befolyásolja például a színüket vagy a ráncosodásukat.
Ezenkívül a tudósok nemcsak kívülről kezdték nézni ezeket a borsókat, hanem befelé is bemásztak. És kiderült, hogy ennek vagy annak a tulajdonságnak az öröklődése és megnyilvánulása a sejtmaghoz, különösen a kromoszómákhoz kapcsolódik. Aztán még mélyebbre néztünk, a kromoszóma belsejében, és láttuk, hogy hosszú dezoxiribonukleinsav -DNS -t tartalmaz.
Aztán feltételeztük (és később bebizonyítottuk), hogy a DNS -molekula hordozza a genetikai információkat. És akkor rájöttek, hogy ebben a DNS -molekulában egy bizonyos szöveg formájában gének vannak kódolva, amelyek információs örökletes egységek. Megtanultuk, miből készülnek, és hogyan tudják kódolni a különböző fehérjéket.
Aztán megszületett ez a tudomány. Vagyis a genetika bizonyos tulajdonságok öröklődése generációk sorozatában.
— Mi az epigenetika? És hogyan jutottunk arra a következtetésre, hogy a genetika önmagában nem elegendő ahhoz, hogy megértsük a természet szerkezetét?
Felmásztunk a sejt belsejébe, és rájöttünk, hogy a gének egy DNS -molekulához kapcsolódnak, amely a kromoszómák részeként belép az osztódó sejtekbe, és öröklődik. De végül is egy személy is csak egy sejtből jelenik meg, amelyben 46 kromoszóma található.
A zigóta osztódni kezd, és kilenc hónap múlva hirtelen megjelenik egy egész személy, amelyben ugyanazok a kromoszómák vannak. Sőt, minden sejtben megtalálhatók, amelyekből körülbelül 10 van egy felnőtt testében.14. És ezeknek a kromoszómáknak ugyanazok a génjeik vannak, mint az eredeti sejtnek.
Vagyis az eredeti sejtnek - a zigótának - volt egy bizonyos megjelenése, sikerült két sejtre osztódnia, majd még párszor megismételte, majd a megjelenése megváltozott. A felnőtt egy soksejtű organizmus, amely nagyszámú sejtből áll. Ez utóbbiak közösségekbe szerveződnek, amelyeket szövetnek nevezünk. És ezek viszont szerveket alkotnak, amelyek mindegyikének egyedi funkciói vannak.
Ezekben a közösségekben a sejtek is különbözőek és különböző feladatokat látnak el. Például a vérsejtek alapvetően különböznek a haj-, bőr- vagy májsejtektől. És folyamatosan osztódnak - például egy agresszív környezet hatása miatt, vagy mert a szervezetnek egyszerűen szüksége van a szövetek megújítására. Például egész életünk során 300 kg hámréteget veszítünk el - bőrünk egyszerűen leválik.
És a javítás során a bélsejtek továbbra is a bélsejtek maradnak. A bőrsejtek pedig bőrsejtek.
A szőrtüszőt alkotó és szőrnövekedést okozó sejtek nem válnak hirtelen vérző fejsérültté. A sejt nem tud megőrülni és azt mondani: "Most már vér vagyok."
De a bennük lévő genetikai információ továbbra is ugyanaz, mint az eredeti sejtben - a zigótában. Vagyis mind genetikailag azonosak, de másképp néznek ki és különböző funkciókat látnak el. És ez a sokféleségük egy felnőtt szervezetben is öröklődik.
Ezt a fajta öröklődést, a szupragenetikát, amely a genetika felett vagy azon kívül esik, epigenetikának nevezték. Az "epi" előtag azt jelenti: "kint, fent, több".
- Hogyan néznek ki az epigenetikai mechanizmusok?
Különböző típusú epigenetikai mechanizmusok léteznek - két főről fogok beszélni. De vannak mások is, nem kevésbé fontosak.
Az első a kromoszóma -csomagolás öröklődésének szabványa a sejtosztódás során.
Négy betűvel kódolt nukleotidszekvenciákból álló genetikai szöveg egyes töredékeinek olvashatóságát biztosítja. És minden sejtben van egy két méteres DNS-szál, amely ezekből a betűkből áll. De a probléma az, hogy nehéz kezelni.
Vegyünk egy közönséges két méter vékony szálat, egyfajta szerkezetbe gyűrve. Nem valószínű, hogy rájövünk, hogy melyik töredék hol található. Megoldhatja a következőképpen: tekerje fel a cérnát az orsókra, és fektesse őket egymásra üregekben. Így ez a hosszú szál tömör lesz, és teljesen tisztán tudjuk, hogy melyik töredéke melyik orsón van.
Ez a genetikai szöveg kromoszómákba csomagolásának elve.
És ha hozzá kell férnünk a kívánt genetikai szöveghez, akkor csak tekerjük le egy kicsit a tekercset. Maga a szál nem változik. De úgy van feltekerve és lefektetve, hogy egy speciális sejt hozzáférést biztosítson bizonyos, hagyományosan a tekercs felületén található genetikai információkhoz.
Ha a sejt ellátja a vér funkcióját, akkor a cérna és a tekercsek lefektetése ugyanaz lesz. És például a teljesen más funkciót ellátó májsejtek esetében a stílus megváltozik. És mindez számos sejtosztódásban öröklődik.
Egy másik jól tanulmányozott epigenetikai mechanizmus, amelyről a legtöbbet beszélnek, a DNS-metilezés. Mint mondtam, a DNS egy hosszú, körülbelül két méter hosszú polimer szekvencia, amelyben négy nukleotid ismétlődik különböző kombinációkban. És eltérő szekvenciájuk határozza meg azt a gént, amely képes valamilyen fehérjét kódolni.
Ez egy genetikai szöveg értelmes töredéke. És számos gén munkájából alakul ki a sejt funkciója. Vehet például gyapjúszálat - sok szőr kukucskál ki belőle. És ezeken a helyeken találhatók a metilcsoportok. A kiálló metilcsoport nem teszi lehetővé a szintézis enzimek kapcsolódását, és ez a DNS -régiót is kevésbé olvashatóvá teszi.
Vegyük azt a kifejezést, hogy „nem könyörülhetsz a végrehajtáson”. Három szavunk van - és a vesszők elhelyezésétől függően a jelentés megváltozik. Ugyanez a helyzet a genetikai szöveggel is, csak szavak helyett - gének. És az egyik módja annak, hogy megértsük jelentésüket, hogy bizonyos módon tekercseljük őket tekercsre, vagy metilcsoportokat helyezünk a megfelelő helyekre. Például, ha az „execute” a hurkokon belül van, és a „pardon” kívül van, akkor a cella csak a „kegyelem” jelentését használhatja.
És ha a szálat másképp tekerik fel, és a "végrehajtás" szó van a tetején, akkor végrehajtás lesz. A sejt elolvassa ezt az információt, és megsemmisíti magát.
A sejtnek vannak ilyen önpusztító programjai, és rendkívül fontosak az élet számára.
Számos epigenetikai mechanizmus is létezik, de általános jelentésük az írásjelek elhelyezése a genetikai szöveg helyes olvasása érdekében. Vagyis a DNS -szekvencia, maga a genetikai szöveg ugyanaz marad. De további kémiai módosítások jelennek meg a DNS -ben, amelyek szintaktikai jelet hoznak létre a nukleotidok megváltoztatása nélkül. Ez utóbbinak egyszerűen egy kicsit más metilcsoportja lesz, amely a kapott geometria következtében a szál oldalához tapad.
Ennek eredményeképpen írásjel keletkezik: "Nem lehet kivégzni, (dadogunk, mert itt metilcsoport van), hogy kegyelmezzen." Tehát ugyanazon genetikai szöveg másik jelentése jelent meg.
A lényeg a következő. Az epigenetikus öröklődés az öröklődés egyik típusa, amely nem kapcsolódik a genetikai szöveg sorrendjéhez.
- Durván szólva, az epigenetika felépítmény a genetikával szemben?
Ez valójában nem felépítmény. A genetika szilárd alap, mert a szervezet DNS -e változatlan. De egy sejt nem létezhet, mint a kő. Az életnek alkalmazkodnia kell a környezetéhez. Ezért az epigenetika egy interfész a merev és egyértelmű genetikai kód (genom) és a külső környezet között.
Lehetővé teszi a változatlan öröklött genom alkalmazkodását a külső környezethez. Sőt, ez utóbbi nem csak az, ami körülveszi a testünket, hanem minden szomszédos sejt egy másik sejt számára bennünk.
- Van -e példa az epigenetikai hatásra a természetben? Hogyan néz ki a gyakorlatban?
Van egy sor egér - agouti. Halvány vöröses-rózsaszín szőrzet jellemzi őket. És ezek az állatok is nagyon boldogtalanok: születésüktől kezdve cukorbetegségben szenvednek, fokozott az elhízás kockázata, korán kialakul a rák, és nem élnek sokáig. Ez annak a ténynek köszönhető, hogy egy bizonyos genetikai elem beépült az agouti gén régiójába, és létrehozott egy ilyen fenotípust.
És a 2000 -es évek elején Randy Girtl amerikai tudós érdekes kísérletet állított fel ezen az egérvonalon. Elkezdte etetni velük a metilcsoportokban gazdag növényi ételeket, vagyis a folsavat és a B -vitaminokat.
Ennek eredményeként az egerek utódai bizonyos vitaminokban gazdag étrenden nevelkedtek, a szőrzet fehér lett. És súlyuk normalizálódott, abbahagyták a cukorbetegséget, és korán meghaltak a rákban.
És mi volt a gyógyulásuk? Az a tény, hogy az agouti gén hipermetilálódott, ami negatív fenotípus kialakulásához vezetett a szüleikben. Kiderült, hogy ezt a külső környezet megváltoztatásával lehet orvosolni.
És ha a jövőbeli utódokat ugyanazon az étrenden támogatják, ugyanazok maradnak, fehérek, boldogok és egészségesek.
Ahogy Randy Girtle mondta, ez egy példa arra, hogy a génjeink nem a sors, és valahogy irányítani tudjuk őket. De hogy mennyi, az még nagy kérdés. Különösen, ha egy személyről van szó.
- Vannak -e példák a környezet ilyen epigenetikus hatására az emberekre?
Az egyik leghíresebb példa a hollandiai éhínség 1944-1945 között. Ezek voltak a fasiszta megszállás utolsó napjai. Ezután Németország egy hónapra lezárta az összes élelmiszer -szállítási útvonalat, és hollandok tízezrei haltak éhen. De az élet folytatódott - néhány ember még fogant abban az időszakban.
És mindannyian elhízásban szenvedtek, hajlamosak voltak az elhízásra, a cukorbetegségre és csökkent a várható élettartam. Nagyon hasonló epigenetikai módosításaik voltak. Vagyis génjeik munkáját külső körülmények befolyásolták, nevezetesen az a rövid távú éhezés a szülőkben.
- Milyen külső tényezők befolyásolhatják epigenómunkat ilyen módon?
Igen, minden befolyásol: egy darab kenyeret, vagy egy szelet narancsot, egy füstölt cigarettát és bort. Hogy ez hogyan működik, az más kérdés.
Az egerekkel egyszerű. Különösen, ha ismertek a mutációik. Az embereket sokkal nehezebb tanulmányozni, és a kutatási adatok kevésbé megbízhatóak. De még mindig vannak korrelációs tanulmányok.
Például volt egy tanulmány, amely a holokauszt áldozatainak 40 unokájában vizsgálta a DNS metilációját. És a tudósok genetikai kódjukban különböző területeket azonosítottak, amelyek korreláltak a stresszes állapotokért felelős génekkel.
De ismétlem, ez egy összefüggés egy nagyon kicsi mintán, nem egy ellenőrzött kísérlet, ahol tettünk valamit, és bizonyos eredményeket kaptunk. Ez azonban ismét megmutatja: minden, ami velünk történik, hatással van ránk.
És ha vigyáz magára, különösen fiatalon, minimalizálhatja a külső környezet negatív hatásait.
Amikor a test halványulni kezd, rosszabb lesz. Bár van egy kiadvány, ahol azt írják, hogy talán ebben az esetben tehetünk ellene.
- Befolyásolja -e az ember életmódjának változása őt és leszármazottait?
Igen, és erre sok bizonyíték van. Ez mindannyiunké. Az a tény, hogy hétmilliárdan vagyunk, bizonyíték. Például az emberek várható élettartama és száma 50% -kal nőtt az elmúlt 40 évben annak köszönhetően, hogy az élelmiszerek általában megfizethetőbbek lettek. Ezek epigenetikai tényezők.
- Korábban említette a holokauszt és a hollandiai éhínség negatív következményeit. És mi pozitív hatással van az epigenómára? Az általános tanács az, hogy kiegyensúlyozza étrendjét, hagyja abba az alkoholt stb. Vagy van még valami?
Nem tudom. Mit jelent a táplálkozási egyensúlyhiány? Ki találta ki a kiegyensúlyozott étrendet? Ami most negatív szerepet játszik az epigenetikában, az a túlzott táplálkozás. Túlfogyasztunk és kövérek vagyunk. Ebben az esetben az ételek 50% -át a kukába dobjuk. Ez nagy probléma. A táplálkozási egyensúly pedig kizárólag kereskedelmi jellemző. Ez egy kereskedelmi kacsa.
Élethosszabbítás, terápia és az emberiség jövője
- Használhatjuk epigenetikával egy ember jövőjét?
A jövőről nem beszélhetünk, mert a jelent sem ismerjük. Az előrejelzés pedig ugyanaz, mint a vízen való találgatás. Még a kávézaccon sem.
Mindenkinek megvan a maga epigenetikája. De ha például a várható élettartamról beszélünk, akkor vannak általános minták. Hangsúlyozom - a mai napra. Mert először azt hittük, hogy az örökletes tulajdonságokat borsóban, majd - kromoszómákban, a végén - DNS -ben temették el. Kiderült, hogy végül is nem igazán a DNS -ben, inkább a kromoszómákban. És most még azt is elkezdjük mondani, hogy egy többsejtű szervezet szintjén, figyelembe véve az epigenetikát, a jelek már borsóban vannak eltemetve.
A tudás folyamatosan frissül.
Manapság létezik olyan dolog, mint az epigenetikus óra. Vagyis kiszámítottuk egy ember átlagos biológiai életkorát. De ma megcsinálták helyettünk, a modern emberek mintáját követve.
Ha a tegnapi személyt vesszük - azt, aki 100-200 évvel ezelőtt élt - számára ez az epigenetikus óra teljesen más lehet. De nem tudjuk, melyiket, mert ezek az emberek már nincsenek ott. Ez tehát nem egyetemes dolog, és ezen órák segítségével nem tudjuk kiszámítani, milyen lesz a jövő embere.
Az ilyen jósló dolgok érdekesek, szórakoztatóak és természetesen szükségesek, mivel ma egy eszközt adnak a kezükbe - egy kart, mint Archimedes. De még nincs támaszpont. Most pedig karral vágunk jobbra -balra, és próbáljuk megérteni, mit lehet tanulni mindebből.
- Mennyi az ember várható élettartama a DNS -metilezés szerint? És mit jelent ez számunkra?
Számunkra ez csak annyit jelent, hogy a természet által adott maximális biológiai életkor körülbelül 40 év. És a valódi kor, amely termékeny a természet számára, még kevesebb. Miert van az? Mert az élet számára a legfontosabb a halál. Ha a szervezet nem szabadít fel teret, területet és táplálékterületet egy új genetikai változat számára, akkor ez előbb -utóbb a faj degenerációjához vezet.
És mi, társadalom, behatolunk ezekbe a természetes mechanizmusokba.
És miután ilyen adatokat kaptunk, néhány generáció múlva új tanulmányt készíthetünk. És biztosan látni fogjuk, hogy biológiai korunk 40 -ről 50 -re vagy akár 60 -ra nő. Mert mi magunk teremtünk új epigenetikai feltételeket - ahogy Randy Girtl tette az egerekkel. A szőrünk fehérít.
De még mindig meg kell értenie, hogy tisztán fiziológiai korlátai vannak. Sejtjeink tele vannak szeméttel. És az élet során nemcsak epigenetikus, hanem genetikai változások is felhalmozódnak a genomban, ami a betegségek kialakulásához vezet az életkor előrehaladtával.
Ezért itt az ideje, hogy olyan fontos paramétert vezessünk be, mint az egészséges élettartam átlagos hossza. Mert az egészségtelen hosszú lehet. Egyeseknél ez elég korán kezdődik, de kábítószerrel ezek az emberek akár 80 évig is élhetnek.
- Néhány dohányos 100 évet él, és az egészséges életmódot folytató emberek 30 éves korukban meghalhatnak, vagy súlyosan megbetegedhetnek. Ez csak lottó vagy csak genetika vagy epigenetika?
Valószínűleg hallottad már azt a viccet, hogy a részegek mindig szerencsések. Még a huszadik emeletről is leeshetnek, és nem törhetnek el. Ez persze lehet. De erről az esetről csak azoktól a részegektől tanulunk, akik túlélték. A legtöbben összeomlanak. Így van ez a dohányzással is.
Valóban vannak emberek, akik a cukorfogyasztás miatt hajlamosabbak például a cukorbetegségre. A barátom 90 évig tanár, és kanállal eszik cukrot, és a vérvizsgálata is normális. De úgy döntöttem, hogy lemondok az édességről, mert emelkedni kezdett a vércukrom.
Minden egyén más. Erre van szükség a genetikára - szilárd alapra, amely DNS formájában egész életen át tart. És az epigenetika, amely lehetővé teszi, hogy ez a nagyon egyszerű genetikai alap alkalmazkodjon a környezetéhez.
Egyesek számára ez a genetikai alap olyan, hogy kezdetben úgy vannak programozva, hogy érzékenyebbek legyenek valamire. Mások stabilabbak. Lehetséges, hogy az epigenetikának köze van ehhez.
- Segíthet -e az epigenetika a gyógyszerek előállításában? Például depresszióból vagy alkoholizmusból?
Nem igazán értem, hogyan. Volt egy esemény, amely több százezer embert érintett. Több tízezer embert vittek el, elemezték és megállapították, hogy ezek után némi matematikai valószínűséggel van valami, valami nincs.
Ez csak statisztika. A mai kutatás nem fekete -fehér.
Igen, érdekes dolgokat találunk. Például a genomban szétszórt emelkedett metilcsoportok vannak. És akkor mi van? Végül is nem egérről beszélünk, amelynek egyetlen problémás génjét előre ismerjük.
Ezért ma nem beszélhetünk olyan eszköz létrehozásáról, amely célzott hatást gyakorol az epigenetikára. Mert a genetikánál is változatosabb. A kóros folyamatok - például a tumoros folyamatok - befolyásolása érdekében azonban jelenleg számos, az epigenetikát befolyásoló terápiás gyógyszert vizsgálnak.
- Vannak epigenetikai eredmények, amelyeket már a gyakorlatban is használnak?
Elvehetjük a test sejtjét, például a bőrt vagy a vért, és zigóta sejtet készíthetünk belőle. És ebből szerezd meg magad. És akkor jön az állatok klónozása - elvégre ez az epigenetika változása, változatlan genetikával.
- Mit tanácsolhat epigenetikusként a Lifehacker olvasóinak?
Éljen örömére. Csak zöldségeket szeret enni - csak azokat. Ha húst akarsz, egyél. A lényeg az, hogy megnyugtat és reményt ad, hogy mindent jól csinálsz. Harmóniában kell élnie önmagával. Ez pedig azt jelenti, hogy rendelkeznie kell saját egyéni epigenetikai világával, és azt jól kell irányítania.
Olvasson is🧐
- "Le tudom venni a forró edényeket a tűzhelyről, és télen a kezem nem fagy meg": interjú Konstantin Deblikov kiborggal
- "Mindannyiunknak körülbelül száz törött génje van": interjú Mikhail Gelfand bioinformatikával
- „Különlegesek voltunk az majom ereszkedése előtt”: Interjú Nyikoláj Kukuškin idegtudóssal
- "Ne félj az ételtől": interjú Olga Zhogoleva allergológus-immunológussal
A tudósok megnevezték a koronavírus delta törzsének jellegzetes tüneteit. Ezek eltérnek a szokásos COVID-19-től
A hiteles Nature tudományos folyóirat a "Sputnik V" biztonságosságáról és hatékonyságáról írt.
A tudósok bemutattak egy prototípust egy védőmaszkról, amely tesztelheti a koronavírust