Что влияет на днк человека: Влияют ли вакцины на ДНК человека? – Газета.uz

Влияют ли вакцины на ДНК человека? – Газета.uz

Многие люди сомневаются в эффективности вакцин против коронавируса и раздумывают, препарат какого производителя лучше. «Газета.uz» продолжает задавать главные вопросы о вакцинации специалистам.

Молекулярный генетик, биотехнолог, доктор биологических наук и заместитель директора Центра передовых технологий при Министерстве инновационного развития Узбекистана Алишер Абдуллаев рассказал о выявлении побочных эффектов вакцин и их влиянии на ДНК человека.

Напомним, ранее Алишер Абдуллаев описал, как в Узбекистане проходит фаза III клинических испытаний вакцины ZF-UZ-VAC2001 и как в нашей стране определяют распространение различных вариантов коронавируса.

— Некоторые люди боятся, что вакцины влияют на ДНК. Влияние на ДНК — плохо?

— Влияние вакцин на геном изучается более 20 лет. По имеющимся сегодня данным вакцины не встраиваются в геном. Рекомбинантная, м-РНК и аденовирусные вакцины на ДНК никоим образом не влияют.

Есть определённые требования к разработке дизайна вакцин. Никакие элементы вакцины не должны способствовать интеграции конструкции или вектора в геном человека.

Ученые сначала испытывают препараты на клетках, потом на животных. На каждом этапе изучается, действительно ли фрагменты препаратов не интегрируются в геном. Проводится регулярный мониторинг. В публикациях исследований мы видим, что в геноме человека нет каких-либо остатков или фрагментов вакцины. Вакцины так устроены, что, попадая в клетку, они преобразуются в нужный продукт, а затем уничтожаются иммунной системой вместе с клеткой и выводятся из организма.

Мы постоянно болеем ОРВИ, которые вызываются практически только аденовирусами. Вектор использует аденовирус, у которого удаляются все участки, вызывающие заболевание, и туда вставляется фрагмент гена, который в случае с ковидом кодирует спайк-белок коронавируса. И этим аденовирусом «заражают» человека. Аденовирус — это ДНК-вектор, но он не интегрируется в геном.

Аденовирусная вакцина проникает в живую клетку. Вектор реплицирует в ней фрагмент белка, а потом иммунная система распознаёт и вектор, и аденовирус и уничтожает их.

Но у вирусов есть шанс встраиваться в геном. Когда мы исследуем геном человека, мы можем увидеть, что в нём очень много элементов, не присущих ему. Эти элементы присущи вирусам. Это память. Это говорит о том, что в период эволюции человека в его организм внедрялись вирусы, они там жили и оставили свой след в ДНК. Но следы этих вирусов не работают.

— Встраиваться в геном — это плохо?

— Если что-то встраивается в геном, это может быть плохо. Оно может встроиться в участки генома, которые ответственны за какую-то функцию в организме. Если что-то встроится в геном человека, ему может стать плохо. Он может погибнуть.

Но можно что-то целенаправленно встраивать в геном. Есть технология Cas9 — своего рода молекулярные ножницы. То есть вырезается ненужный участок и вместо него вставляется что-то другое. Есть определенные тяжёлые наследственные заболевания, при которых определённый важный ген человека малофункционален. То есть он не справляется или продуцирует какой-то нефункциональный белок, из-за чего у человека развивается серьёзная патология. Например, спинальная дистрофия. Дети очень страдают, многие не выживают. И таких заболеваний множество.

Есть технология, которая позволяет точно вырезать патологический участок гена и вставить вместо него нормальный ген, взятый у человека без этой патологии. То есть в геном больного встраивается нормально функционирующий ген. И тогда у человека появляется возможность вести нормальную жизнь. Эти разработки ведутся уже много лет.

— Значит, когда люди говорят, что вакцины влияют на ДНК, не уточняя, как они влияют на ДНК, они подразумевают негативное влияние. Но при этом есть люди, которые мечтают о скорейшем появлении технологий, изменяющих геном, чтобы спасти своих детей.

— Да. Детей с генетическими заболеваниями немало. Родители готовы пожертвовать чем угодно, чтобы спасти их. В Узбекистане мы можем проводить какую-то диагностику, но лечение таких заболеваний генно-инженерным способом в нашей стране невозможно.

В целом, все манипуляции с геномом человека табуированы во всем мире. Есть определённые научно-исследовательские центры, которые проводят такую работу, но здесь много препон по этическим соображениям.

Некоторые заболевания успешно лечатся с помощью этих технологий. Но это очень сложный процесс. Любое вмешательство в геном человека должно быть проверено и перепроверено тысячу раз, чтобы удостовериться в безопасности.

Поэтому лечение какой-то крошечной группы генетических заболеваний есть. Но лечение большинства генетических заболеваний учёные только начинают исследовать в лабораторных условиях. Пока это будет внедрено в широкие массы, пройдёт очень много времени.

— Допускаются ли к испытаниям на людях вакцины с какими-то серьёзными побочными эффектами?

— К испытаниям на людях никогда не будет допущен препарат, имевший серьёзные побочные эффекты на этапе доклинических испытаний. В ходе доклинических испытаний исследуются сотни биохимических показателей и других параметров животных. Если эти параметры будут в норме, значит, препарат безопасен. Если лабораторные животные будут вести себя ненормально, будут умирать или их биохимические показатели будут недопустимыми, препараты не пройдут на следующий этап.

— В таком случае почему различные побочные эффекты выявляются на различных этапах клинических испытаний и в ходе массовой вакцинации?

— Побочные эффекты бывают. Мы все разные. У кого-то бывает аллергия на цитрусовые, у кого-то — нет. Все это сугубо индивидуально, но у большинства аллергии нет, либо она возникает с возрастом. Так же и с вакцинами.

Учёные выявляют побочные эффекты. Но в каком проценте случаев? Обычно в малом. В основном побочные эффекты очень незначительные. Если в 100% случаев болит место укола, это побочный эффект? Конечно. Но наверное, многие согласятся, что можно один день потерпеть, чтобы тяжело не болеть.

Процент серьезных побочных эффектов очень низкий. Тем не менее, разработчик препарата всегда говорит о любых таковых эффектах. Если вы откроете вкладыш от любого лекарства, там, например, будет написано: «Сухость во рту — часто. Жжение, сухой кашель — редко» и т. д. Новые данные появляются в процессе исследований и постоянно дополняются.

Ученые и производители обязаны их вводить.

Основные и чаще всего встречающиеся побочные эффекты выявляются в первых двух фазах клинических испытаний. Но фаза III проводится на больших когортах людей. Возможно, будут появляться данные о других побочных эффектах, которые ранее не регистрировались.

— Как выявляются побочные эффекты ZF-UZ-VAC2001 при массовой вакцинации? Если человек почувствовал себя плохо, не так, как его предупреждали, может ли он куда-то обратиться?

— Побочные эффекты регистрируются и изучаются только в рамках клинических испытаний. Если вы просто пошли вакцинироваться как обычный гражданин, то вы можете, конечно, об этом рассказать вашему лечащему врачу, но я не знаю, станет ли эта информация доступна производителям вакцин.

— Весной СМИ писали о сотнях случаев тромбоза после получения препарата AstraZeneca на этапе массовой вакцинации. Вы знаете, как другие страны регистрировали эти побочные эффекты?

— Минздрав должен регистрировать случаи. Я предполагаю, у них есть централизованная база данных, которая курируется аналогом нашего Минздрава. Думаю, каждый врач или медработник пунктов вакцинации вносит информацию по каждому пациенту.

Централизованная база позволяет сортировать данные по разным критериям. Например, по побочным эффектам или

уже — по мышечной боли, психическим нарушениям и т. д. Я думаю, у нашего Минздрава такая система есть, и по всем вакцинированным жителям ведётся такой учёт.

— Побочные эффекты возникают на фоне каких-то проблем со здоровьем или они могут возникнуть у совершенно здоровых людей?

— Насколько я читал, эти единичные случаи с тромбозом после вакцинации AstraZeneca находятся на стадии изучения. Пока учёные не могут понять, в чём причина. Но если этот эффект наблюдается у очень небольшого количества людей, скорее всего, это связано с какими-то генетическими особенностями человека. Может, это совпадение каких-то факторов.

Людей, умирающих от тромбоза будучи невакцинированными больше, чем тех, кто умирает от него вакцинированными. Тромбоз, может быть, возникает не потому, что человека вакцинировали. Может, это просто совпадение. Может, он бы и так умер от тромбоза.

Нельзя делать выводы и заключения на основании небольших данных. Это равнозначно тому, что если бы мы говорили, что вакцинированные погибают в ДТП. Необходимо комплексное исследование. Если у тысячи человек из нескольких десятков или сотен миллионов выявлены какие-то патологии, посмотрите, сколько невакцинированных умерли от этих же последствий. Как это сопоставить?

— Могут побочные эффекты от вакцины проявиться через 10 и более лет?

— Мы этого не знаем. Но скорее всего, нет. Потому что в детстве вас тоже прививали различными вакцинами, но вы же себя нормально чувствуете.

Закрепился в генах. Ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

https://ria.ru/20210823/koronavirus-1746578374.html

Закрепился в генах. Ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

Закрепился в генах. Ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека — РИА Новости, 23.08.2021

Закрепился в генах. Ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

Ученые выявили в Восточной Азии генетические изменения, связанные с коронавирусом, — только не нашего времени, а 20-25-тысячелетней давности. Это одно из… РИА Новости, 23.08.2021

2021-08-23T08:00

2021-08-23T08:02

наука

здоровье

биология

коронавирус covid-19

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/14/1746523770_0:320:3072:2048_1920x0_80_0_0_b6906b766002d88cc5f8bc4d27c7ba5c.jpg

МОСКВА, 23 авг — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Ученые выявили в Восточной Азии генетические изменения, связанные с коронавирусом, — только не нашего времени, а 20-25-тысячелетней давности. Это одно из последствий древней пандемии, значительно более мощной, чем сейчас. С тех пор у жителей Китая, Японии, Монголии, Кореи и Вьетнама сохранилась адаптация к этому патогену.Свидетельства генетической памятиЗа последние двадцать лет мир пережил три коронавирусных эпидемии — SARS, MERS и COVID-19. Еще четыре патогена этой категории, вызывающие легкую простуду, присутствовали в человеческой популяции до этого. Самый молодой из них — HCoV-HKU1 — преодолел видовой барьер, перейдя от животных к человеку, в 1950-х, самому старому — HCoV-NL63 — по оценкам ученых, около 820 лет.Более древних не выявляли, и складывалось впечатление, что человеческие коронавирусы появились относительно недавно. Так было до тех пор, пока австралийские биологи из Квинслендского технологического университета и Университета Аделаиды под руководством профессора Кирилла Александрова вместе с американскими коллегами из Аризонского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско не придумали новый метод. Вместо того чтобы искать гены самих коронавирусов, они решили изучить следы их воздействия на геном человека.Исследователи воспользовались данными проекта 1000 Genomes, крупнейшего общедоступного каталога ДНК человека. Сосредоточили внимание на изменениях в генах, которые отвечают за экспрессию белков, взаимодействующих с коронавирусом. Всего проанализировали геномы более 25 тысяч человек из 26 популяций по всему миру. В пяти популяциях Восточной Азии обнаружили признаки адаптации в 42 генах, кодирующих те белки, что взаимодействуют с вирусом SARS-CoV-2.Эти белки выбрали в качестве генетических маркеров. В основном они экспрессируются в тканях легких, наиболее уязвимых при коронавирусной инфекции. Некоторые рассматривают в качестве мишеней для препаратов от COVID-19. Из этого ученые делают вывод: древний коронавирус проникал в клетки человека по тем же механизмам, что и SARS-CoV-2.Гонка вооружений с вирусомЧтобы вызвать изменения в геноме человека, вирус, по оценкам специалистов, должен присутствовать в популяции не одно столетие. За это время происходит отбор благоприятных вариантов генов, обеспечивающих более легкое течение заболевания. Это своего рода оружие, которое организм создает против патогенов.Любой новый вирус по мере возникновения иммунитета к нему начинает мутировать, стараясь преодолеть защиту. Его белки меняют форму. Это подталкивает гены человека к ответным действиям — адаптационным мутациям. Они закрепляются в геноме только через несколько десятков поколений.Подсчитали, что примерно 4500 белков (это около 20 процентов всего протеома человека) физически участвуют во взаимодействиях с проникающими в организм вирусами, и с этим связаны около 30 процентов генетических адаптаций. Большинство направлены на то, чтобы включать определенные внутренние функции, останавливающие репликацию вируса и предотвращающие развитие болезни.Генетическая адаптация к коронавирусу у жителей Восточной Азии свидетельствует о том, что древняя пандемия продолжалась значительно дольше, чем нынешняя вспышка COVID-19.Ковид времен палеолитаЧтобы выяснить, когда именно это случилось, исследователи применили новейшие компьютерные методы анализа эволюционных изменений в геноме. По мере передачи из поколения в поколение адаптированная версия гена приобретает незначительные случайные мутации. Чем больше мутаций, тем больше прошло времени.В эволюционной истории исследуемых популяций выявили несколько пиков накопления генов, кодирующих белки, взаимодействующие с коронавирусом. Самый сильный был 20-25 тысяч лет назад. Четкие признаки генетической адаптации зафиксировали во всех 42 маркерных генах.Это говорит о том, что предки современных обитателей Восточной Азии пережили тогда мощную эпидемию коронавируса и в нескольких поколениях формировались физиологические и иммунологические изменения, повышавшие устойчивость к инфекции и ослаблявшие ее воздействие на здоровье. Возможно, предполагают авторы работы, это объясняет, почему азиаты легче переносят пандемию COVID-19.»Аллель риска»Генетические исследования позволяют установить не только варианты генов, защищающие от коронавируса, но и те, с которыми, наоборот, связан риск тяжелой формы COVID-19.Биологи Института эволюционной антропологии Макса Планка в Германии и Каролинского института в Швеции, также воспользовавшиеся данными проекта 1000 Genomes, выявили в человеческом геноме участок — фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований, нуклеотидные вариации в котором значимо повышают шансы на серьезные осложнения при инфицировании. Его назвали «аллель риска».Ученые утверждают, что этот участок, составляющий 0,002 процента генома, достался современным людям от неандертальцев. За исключением африканцев, у которых нет неандертальской ДНК, «аллель риска» встречается у восьми процентов европейцев и у трети жителей Южной Азии. Больше всего — в Бангладеш, до 63 процентов. Кстати, в Восточной Азии неандертальского фрагмента почти нет.В конце концов человек как биологический вид всегда оказывается сильнее вируса, но эта «генетическая гонка вооружений» по сравнению с продолжительностью человеческой жизни занимает слишком много времени. Например, маркерным генам из первого исследования для противовирусных мутаций понадобилось несколько столетий. Формирование коллективного иммунитета к вирусу естественным образом — путь чрезвычайно долгий. Есть только одна альтернатива — вакцинация.

https://ria.ru/20210803/kovid-1743972604.html

https://ria.ru/20210820/vaktsina-1746529154.html

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

2021

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

Новости

ru-RU

https://ria.ru/docs/about/copyright.html

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e5/08/14/1746523770_341:0:3072:2048_1920x0_80_0_0_0bd449d6135c94ef877cbdef43821e77.jpg

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

РИА Новости

[email protected]

7 495 645-6601

ФГУП МИА «Россия сегодня»

https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/

здоровье, биология, коронавирус covid-19

МОСКВА, 23 авг — РИА Новости, Владислав Стрекопытов. Ученые выявили в Восточной Азии генетические изменения, связанные с коронавирусом, — только не нашего времени, а 20-25-тысячелетней давности. Это одно из последствий древней пандемии, значительно более мощной, чем сейчас. С тех пор у жителей Китая, Японии, Монголии, Кореи и Вьетнама сохранилась адаптация к этому патогену.

Свидетельства генетической памяти

За последние двадцать лет мир пережил три коронавирусных эпидемии — SARS, MERS и COVID-19. Еще четыре патогена этой категории, вызывающие легкую простуду, присутствовали в человеческой популяции до этого. Самый молодой из них — HCoV-HKU1 — преодолел видовой барьер, перейдя от животных к человеку, в 1950-х, самому старому — HCoV-NL63 — по оценкам ученых, около 820 лет.

Более древних не выявляли, и складывалось впечатление, что человеческие коронавирусы появились относительно недавно. Так было до тех пор, пока австралийские биологи из Квинслендского технологического университета и Университета Аделаиды под руководством профессора Кирилла Александрова вместе с американскими коллегами из Аризонского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско не придумали новый метод. Вместо того чтобы искать гены самих коронавирусов, они решили изучить следы их воздействия на геном человека.Исследователи воспользовались данными проекта 1000 Genomes, крупнейшего общедоступного каталога ДНК человека. Сосредоточили внимание на изменениях в генах, которые отвечают за экспрессию белков, взаимодействующих с коронавирусом. Всего проанализировали геномы более 25 тысяч человек из 26 популяций по всему миру. В пяти популяциях Восточной Азии обнаружили признаки адаптации в 42 генах, кодирующих те белки, что взаимодействуют с вирусом SARS-CoV-2.

Эти белки выбрали в качестве генетических маркеров. В основном они экспрессируются в тканях легких, наиболее уязвимых при коронавирусной инфекции. Некоторые рассматривают в качестве мишеней для препаратов от COVID-19. Из этого ученые делают вывод: древний коронавирус проникал в клетки человека по тем же механизмам, что и SARS-CoV-2.

3 августа, 08:00НаукаКовид всемогущий. Куда пропали грипп и другие сезонные инфекции

Гонка вооружений с вирусом

Чтобы вызвать изменения в геноме человека, вирус, по оценкам специалистов, должен присутствовать в популяции не одно столетие. За это время происходит отбор благоприятных вариантов генов, обеспечивающих более легкое течение заболевания. Это своего рода оружие, которое организм создает против патогенов.

Любой новый вирус по мере возникновения иммунитета к нему начинает мутировать, стараясь преодолеть защиту. Его белки меняют форму. Это подталкивает гены человека к ответным действиям — адаптационным мутациям. Они закрепляются в геноме только через несколько десятков поколений.

Подсчитали, что примерно 4500 белков (это около 20 процентов всего протеома человека) физически участвуют во взаимодействиях с проникающими в организм вирусами, и с этим связаны около 30 процентов генетических адаптаций. Большинство направлены на то, чтобы включать определенные внутренние функции, останавливающие репликацию вируса и предотвращающие развитие болезни.

Генетическая адаптация к коронавирусу у жителей Восточной Азии свидетельствует о том, что древняя пандемия продолжалась значительно дольше, чем нынешняя вспышка COVID-19.

20 августа, 13:14НаукаУченые доказали возможность создания вакцины от всех коронавирусов сразу

Ковид времен палеолита

Чтобы выяснить, когда именно это случилось, исследователи применили новейшие компьютерные методы анализа эволюционных изменений в геноме. По мере передачи из поколения в поколение адаптированная версия гена приобретает незначительные случайные мутации. Чем больше мутаций, тем больше прошло времени.

В эволюционной истории исследуемых популяций выявили несколько пиков накопления генов, кодирующих белки, взаимодействующие с коронавирусом. Самый сильный был 20-25 тысяч лет назад. Четкие признаки генетической адаптации зафиксировали во всех 42 маркерных генах.

Это говорит о том, что предки современных обитателей Восточной Азии пережили тогда мощную эпидемию коронавируса и в нескольких поколениях формировались физиологические и иммунологические изменения, повышавшие устойчивость к инфекции и ослаблявшие ее воздействие на здоровье. Возможно, предполагают авторы работы, это объясняет, почему азиаты легче переносят пандемию COVID-19.

«Аллель риска»

Генетические исследования позволяют установить не только варианты генов, защищающие от коронавируса, но и те, с которыми, наоборот, связан риск тяжелой формы COVID-19.

Биологи Института эволюционной антропологии Макса Планка в Германии и Каролинского института в Швеции, также воспользовавшиеся данными проекта 1000 Genomes, выявили в человеческом геноме участок — фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований, нуклеотидные вариации в котором значимо повышают шансы на серьезные осложнения при инфицировании. Его назвали «аллель риска».Ученые утверждают, что этот участок, составляющий 0,002 процента генома, достался современным людям от неандертальцев. За исключением африканцев, у которых нет неандертальской ДНК, «аллель риска» встречается у восьми процентов европейцев и у трети жителей Южной Азии. Больше всего — в Бангладеш, до 63 процентов. Кстати, в Восточной Азии неандертальского фрагмента почти нет.

В конце концов человек как биологический вид всегда оказывается сильнее вируса, но эта «генетическая гонка вооружений» по сравнению с продолжительностью человеческой жизни занимает слишком много времени. Например, маркерным генам из первого исследования для противовирусных мутаций понадобилось несколько столетий. Формирование коллективного иммунитета к вирусу естественным образом — путь чрезвычайно долгий. Есть только одна альтернатива — вакцинация.

Возможно ли исправить мутацию в геноме человека?

Успешное применение CRISPR/Cas9 системы для редактирования генома эмбриона

Генетические анализы в настоящее время направлены на предупреждение наследственного заболевания или своевременное вмешательство для снижения или предотвращения негативного эффекта заболевания. Это связано с тем, что развитие инструментов для фактического исправления мутации в гене, вызывающем наследственное заболевание, отстает от методов диагностики.

В чем же сложность исправления мутации в гене? У человека примерно 30 000 генов, взрослый человек состоит в среднем из 4 триллионов клеток, некоторые из них ежедневно обновляются. Для полного «исцеления» нужно исправить мутацию в каждой клетке организма и при этом не «испортить» другие гены. Тут и начинаются сложности.

Первая задача – это сам механизм исправления гена. Для исправления генетической «ошибки», приводящей к заболеванию, нужны весьма специфические инструменты – молекулярные «ножницы», которые разрежут ДНК в строго указанном месте, и «пинцет», который вместо вырезанного фрагмента с ошибкой вставит правильный кусок ДНК. Вся система клетки направлена на сохранение генетической информации в неизменном виде. ДНК, которая является материальным носителем этой информации, сама по себе в клетке не работает – это инструкция по построению разных функциональных молекул и их применению. Это значит, что любая попытка внести изменения в ДНК воспринимается клеткой как нападение, от которого она может защищаться разными способами. Некоторые вирусы научились встраиваться в ДНК человека в обход этой защиты. Их инструменты можно использовать для привнесения в ДНК клетки здорового гена целиком, с которого будет синтезироваться правильно работающий белок. Однако вирусы не заботятся о том, чтобы не испортить другие гены в чужом геноме при встройке, поэтому такой метод исправления мутаций может быть опасен нарушением других, здоровых генов.

Также есть специальные системы внутри клетки, которые помогают разным белкам, работающим с ДНК, находить нужные гены, следят за цельностью длинных молекул ДНК и т.д. Эти белки умеют распознавать определенную последовательность нуклеотидов, то есть их можно настроить так, чтобы они работали с высокой точностью только с тем участком, который нужно исправить. Однако проблема таких молекулярных ножниц заключается в том, что они очень большие и доставить их в клетки организма человека очень сложно.

Самая остроумная и многообещающая идея направляемых «молекулярных ножниц» основана на использовании свойств защитной системы бактерий. Еще в 1987 году в ДНК бактерий нашли необычные последовательности, которые позже назовут CRISPR-кассетами. Однако на тот момент разобрать их структуру и понять функцию не удалось. До 2006 года эти последовательности активно использовали для классификации бактерий, так как они значительно различаются не только между видами, но даже между штаммами – они были своеобразными генетическими карточками каждого бактериального штамма. Но в 2006 году, объединив данные о структуре CRISPR-кассет и ассоциированных с ними белков cas, исследователи поняли функцию всей этой системы, а также механизм ее работы. CRISPR/Cas система бактерий – это защитный механизм, предохраняющий одноклеточный организм от проникновения чужой ДНК. В ДНК CRISPR-кассеты хранится информация о вирусах, которые раньше попадались этой бактерии или ее предкам, в виде небольших фрагментов ДНК этих вирусов. С помощью этих фрагментов клетка вырабатывает сигнальные РНК, распознающие проникшую вирусную ДНК и направляющие к ней cas-белки, которые разрежут ее на небольшие безопасные для клетки куски. Получается, что эта система позволяет разрезать ДНК, но только в определенном месте в соответствии с тем, где укажут небольшие молекулы РНК. При использовании этого механизма для исправления мутации в клетку человека нужно доставить лишь небольшой (по сравнению с описанными выше собственными белками клетки) белок cas9 и «руководящую» РНК, которая укажет место мутации.

Второй задачей «починки» гена является доставка инструментов до всех клеток, чтобы исправить ошибку в каждой клетке организма. К этой задаче подходят с двух сторон. С одной стороны, в каждом типе клеток каждого органа работают разные гены. Это значит, что исправлять ген нужно не во всех клетках организма, а только в тех, в которых этот ген необходим для полноценного выполнения функций ткани или органа. Такой подход значительно ограничивает количество клеток, в которые нужно доставить инструментарий и позволяет подобрать наиболее эффективный способ в зависимости от особенностей этих клеток, тканей, органов. С другой стороны, наш организм изначально развивается из одной клетки и на ранних этапах развития эмбрион состоит всего из нескольких клеток. И если внести изменение на таком этапе, то с высокой эффективностью можно получить эмбрион с исправленной мутацией во всех клетках, а значит из него вырастет здоровый человек.

Несмотря на кажущуюся простоту идеи использовать систему CRISPR/Cas9 для исправления мутации на стадии зиготы (оплодотворенной яйцеклетки, из которой развивается эмбрион), такая процедура была успешно проведена только недавно. Исследователи из Китая представили результаты работы, в которой описали применение CRISPR/Cas9 для исправления точечной мутации в гене HBB, вызывающей β-талассемию, и мутации в гене G6PD, связанной с развитием дефицита глюкозо-6-фосфатдегидрогеназы, на самой ранней стадии развития эмбриона – в зиготе.

Процедура по исправлению мутации на стадии зиготы проводилась при искусственном оплодотворении. В более ранних исследованиях оценивали эффективность редактирования генома с помощью системы CRISPR/Cas9 на нежизнеспособных зиготах с тремя пронуклеусами (результат некорректоного оплодотворения). Он оказался не слишком впечатляющим – исправление мутации наблюдали только 20% случаев.

В последней же работе провели процедуру редактирования генома на нормальных зиготах. При этом оказалось, что для мутации в гене HBB в 50% и для гена G6PD в 100% случаев мутация была исправлена. Это говорит о том, что система работает на потенциально жизнеспособных зиготах и может быть эффективна.

Важно понимать, что у этой работы есть как технические ограничения: малое количество образцов, отсутствие проверки на способность имплантироваться и нормально развиваться во время беременности, так и этические. В настоящее время эту систему планируют использовать для исследования влияния разных генов и мутаций в них на ранние стадии развития эмбриона, выявления функции разных генов в процессе имплантации эмбриона, что, возможно, позволит повысить эффективность процедур ЭКО.

Авторы: Вероника Юрьева, стажер

Светлана Жикривецкая, биолог-исследователь

Научные статьи-источники:

Bianconi E et al. An estimation of the number of cells in the human body. Ann Hum Biol, 2013

Tang L et al. CRISPR/Cas9-mediated gene editing in human zygotes using Cas9 protein. Mol Genet Genomics, 2017

Ученые нашли участки ДНК, которые влияют на механизм включения и выключения генов

«Биологи исследовали механизм включения и выключения генов, участвующих в развитии мушек-дрозофил. Оказалось, что особые элементы, которые контролируют этот процесс, находятся под влиянием окружающих их участков ДНК. Если «соседи» не позволяют им работать, это может изменить судьбу клетки, например, превратить ее в раковую или даже нарушить развитие целого организма», – говорится в сообщении.

Развитие живых организмов регулируется на генетическом уровне: благодаря этому можно избежать ошибок, из-за которых могут возникнуть тяжелые заболевания и даже смерть. Чтобы изучать развитие организмов, биологи часто используют мушек-дрозофил, поскольку они неприхотливы, быстро растут и дают много потомства. Кроме того, на дрозофилах легко исследовать различные мутации и нарушения работы генов, которые быстро проявляются в изменении длины крыльев, цвета глаз или тела.

В определении «судьбы» клеток различных частей тела дрозофил участвует два типа белков: Polycomb и Trithorax. Первые отвечают за то, чтобы ненужные в определенной клетке гены были выключены, а вторые – за то, чтобы нужные работали. Исследования показали, что белки-выключатели, чтобы сделать какой-то ген неактивным, должны присоединиться к особым регуляторным последовательностям ДНК, которые называются PRE-элементами.

Ученые Института биологии гена РАН проверили влияние генетического окружения – находящихся рядом последовательностей ДНК – на работу регуляторов у дрозофил. Они внесли в различные участки хромосом генетическую конструкцию из гена white с последовательностью PRE. Ген white отвечает за красный цвет глаз, но если он не работает, те становятся белыми. В результате часть мух имела белые глаза, другая – красные или наполовину красные и белые. Оказалось, что отличия вызваны тем, что конструкции были вставлены в разные части генома, то есть имели разное генетическое окружение.

«Интересно, что PRE-подобные элементы у человека тоже присутствуют и участвуют в выключении различных генов. Нарушение их работы может вызывать превращение делящихся клеток, например стволовых, в раковые. Поэтому очень важно исследовать механизмы, которые помогают регуляторам выполнять свои функции, чтобы в последующем уже задумываться над способами исправления ошибок, если они возникают», – сказала Дарья Четверина, один из авторов работы.

ДНК тех, кому за 105 лет, раскрыла секреты долголетия

Учёные впервые полностью проанализировали ДНК десятков людей, отметивших сто пятый день рождения. Оказалось, что у долгожителей есть особые гены, обеспечивающие здоровую старость.

Биологи проанализировали геномы 81 добровольца, каждый из которых был не моложе 105 лет. Для сравнения использовались образцы ДНК 36 здоровых людей, средний возраст которых составлял 68 лет.

Авторы сверили свои данные с результатами исследования, в котором участвовало 333 человека старше ста лет и 358 человек в возрасте около 60 лет (но в тот раз анализировалась не вся ДНК, а только некоторые её участки).

Скрупулёзная работа выявила немало любопытного.

Прежде всего, в ДНК долгожителей накопилось меньше мутаций, чем в геномах из контрольной группы, несмотря на то, что контрольные испытуемые были младше.

Поясним, о чём речь. Молекула ДНК похожа на длинную цепь, состоящую из звеньев (нуклеотидов) четырёх видов: А, Г, Ц и Т. Например, короткий участок ДНК может выглядеть так: ААТГЦАЦГГ. Молекула ДНК человека – это двойная спираль, каждая из двух нитей которой содержит более трёх миллиардов нуклеотидов.

При делении клетки происходит репликация (удвоение) ДНК, когда по образу и подобию молекулы ДНК материнской клетки собирается ДНК дочерней. В клетке есть сложные биохимические механизмы, обеспечивающие репликацию, но они небезупречны. Время от времени происходит ошибка, например, замена одного нуклеотида другим, пропуск или, напротив, удвоение нуклеотида. Другими словами, «принтер» клетки может вместо ТГЦ напечатать AГЦ, или TТГЦ, или просто ГЦ. А это уже изменение ДНК, то есть мутация.

Ещё один источник мутаций – это ошибки, происходящие при «ремонте» (репарации) молекулы ДНК. Репарация жизненно необходима клетке, потому что молекула ДНК не слишком прочна. Цепь из трёх миллиардов звеньев может разорваться по многим причинам, например, из-за высокой температуры. Репарация вновь соединяет разорванную нить ДНК, но иногда это происходит с ошибкой, то есть опять-таки появляется мутация.

Мутация, возникшая в ДНК конкретной клетки, отражается на жизнедеятельности этой клетки и всех «потомков», которые произойдут от неё при делении. Мутации могут быть безобидными, а изредка даже полезными, но довольно часто они вредны. Поэтому, в общем и целом, чем меньше мутаций накопилось в клетках организма, тем лучше он функционирует.

Понятно, что чем дольше человек живёт на свете, тем больше раз его клетки совершили деление или репарацию и тем больше мутаций накопили. Неудивительно, что клетки 80-летнего человека функционируют хуже, чем 30-летнего, со всеми вытекающими последствиями для здоровья и внешнего вида. Накопление мутаций в ДНК клеток – один из основных факторов старения.

Впрочем, тут есть нюансы. Многие обстоятельства влияют на то, насколько часто при репликации и репарации будут происходить губительные ошибки. Прежде всего важен образ жизни. Например, употребление алкоголя и табака – мощный негативный фактор.

Важна и наследственность. У человека есть гены, отвечающие за правильность репарации, а также за самоуничтожение (апоптоз) клеток, получивших наиболее тяжёлые мутации. Именно таков ген STK17A. И этот самый ген был более активен у долгожителей, чем у добровольцев из контрольной группы.

Отметим, что STK17A выполняет ещё одну важную функцию: регулирует содержание в клетке активных форм кислорода (АФК). Эти вредные вещества повреждают клетку, что является одним из ключевых механизмов старения. С избытком АФК борется и ещё один ген, необычно активный у долгожителей – BLVRA.

Между прочим, основным производителем АФК в клетке являются митохондрии – её «энергетические станции». При этом с возрастом они продуцируют всё больше этих вредных соединений. В связи с этим особенно интересно, что долгожители отличались пониженной активностью гена COA1, влияющего на работу митохондрий.

Возможно, однажды эти знания помогут медикам создать новые лекарства, замедляющие старение и продлевающие жизнь. А пока лучшим средством от старости остаётся здоровый образ жизни, физическая и умственная активность и своевременное обращение к врачам.

Подробности исследования изложены в научной статье, опубликованной в журнале eLife.

Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».

Как управлять ДНК – Наука – Коммерсантъ

Наследственная информация любого организма, как известно, хранится в молекуле ДНК. У человека последовательность из четырех букв (оснований ДНК) общей длиной около 3 млрд — геном — несет полную информацию об организме. На основе этой информации он развивается и умеет приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды.

Казалось бы, если мы получим доступ к информации, хранящейся в геноме, то сможем узнать все о нашей биологической природе. Неудивительно, что генетики сфокусировали значительные усилия на задаче прочтения ДНК. Благодаря революции в технологиях работы с ДНК конца XX века и созданию новых технологий чтения ДНК в начале XXI века исследователи наконец получили доступ к наследственной информации: в настоящее время любой человек за относительно небольшую сумму может прочитать свою ДНК. Что же он узнает о себе? К сожалению, очень немногое. Проблема в том, что из всего массива генетического текста мы точно понимаем смысл только той части, которая кодирует белки (кодирующей части генов). А она составляет в геноме только несколько процентов.

Исследования последних 10–15 лет указывают на то, что значительная доля генома с пока неизвестной функцией, скорее всего, нужна для регуляции работы той самой небольшой доли генов. Таким образом, на десятки тысяч генов человека приходятся сотни тысяч (или, по другим оценкам, миллионы) «управленцев», которые указывают, где и когда нужно работать каждому отдельному гену. Это очень важное явление, которое называется дифференциальной экспрессией (активностью) генов. Дело в том, что все клетки организма содержат одинаковый — совершенно полный — набор генетической информации. Однако клетки очень сильно отличаются, и причина этого в том, что в разных клетках работают разные наборы генов с разной интенсивностью, что в результате и определяет, как устроена клетка и какие функции она выполняет.

Для того чтобы читать информацию, регулирующую работу генов, в клетке имеется большой молекулярный аппарат транскрипции. Транскрипция — первый этап реализации наследственной информации: она переписывается с ДНК на небольшие копии — мРНК. Именно этот этап является ключевым с точки зрения регуляции активности (экспрессии) генов. Специфичные факторы транскрипции способны узнавать регуляторные элементы генома, связываться с ними и затем передавать посредством взаимодействия с другими белками сигнал на нужный ген.

Аппарат транскрипции — это одна из наиболее сложных молекулярных систем клетки: у человека имеется несколько тысяч таких факторов. Их слаженная работа обеспечивает работу всего генома. Факторы стоят на разных уровнях иерархии и выполняют очень разные молекулярные функции. Имеются факторы, которые специфически узнают определенную последовательность букв в ДНК. Другие факторы упаковывают или размечают молекулу ДНК и могут, например, переводить ее в нерабочее, «архивное», состояние. Существуют промежуточные факторы-посредники и т. д. Факторы транскрипции не работают поодиночке, а согласуют работу друг с другом: обычно для запуска одного гена требуется совместное присутствие нескольких десятков (до сотни) факторов.

Итак, над генами стоит большой, сложно устроенный руководящий орган. С одной стороны, он умеет читать ДНК клетки, с другой — аппарат транскрипции реагирует на сигналы, поступающие в клетку извне. В ответ на поступающие сигналы (например, гормональные) клетка должна реагировать изменением экспрессии определенных генов, а реализуется эта реакция клетки через аппарат транскрипции. Интересно, например, что самый большой аппарат транскрипции — у клеток на ранних стадиях развития организма, когда они еще только выбирают, в какой тип клеток они разовьются. А у клеток, уже достигших зрелости, таких как нейрон или клетка мышцы, обычно происходит «сокращение штатов»: остаются только те, которые обслуживают специфические для этих клеток гены.

Таким образом, значительная часть наследственной информации распознается факторами транскрипции. В последнее время активно изучаются схожие с ними архитектурные факторы, распознающие определенные последовательности в ДНК и формирующие ее пространственную структуру. Вероятно, существуют и другие классы белков, умеющих прочитывать регуляторную информацию генома, которая пока непонятна нам. Важная фундаментальная научная задача — понять, как работает весь этот аппарат.

Это важно также и с практической точки зрения. Прежде всего, нужно вспомнить, что множество болезней вызвано именно тем, что нарушается контроль за работой генов. Это может быть связано с тем, что факторы транскрипции не справляются с работой: они могут быть поломаны, их может быть недостаточно или, наоборот, слишком много. Яркий пример — раковая опухоль: в некоторых клетках происходит бесконтрольная активация генов, нужных для роста и размножения клеток, в результате начинается «бунт» этих клеток против своего организма. Виновные в таком сценарии чаще всего оказываются именно факторы транскрипции, причем имена многих участников уже известны ученым. Другой пример — из современной области стволовых клеток. Если мы будем знать, какие именно факторы транскрипции работают в той или иной ткани, то сможем вырастить в пробирке ткань заданного типа.

В настоящее время изучение регуляции активности одного-единственного гена и факторов, которые его контролируют,— это большая научная задача. Наверное, нет еще такого гена, про регуляцию которого мы бы знали все. У исследователей, занимающихся механизмами регуляции экспрессии генов, еще много нерешенных задач. В Институте биологии гена РАН в Москве также ведутся исследования в этой области. Мы изучаем факторы транскрипции, которые выполняют разнообразные функции. Например, был найден фактор, который способен объединять две активности: он готовит матрицу ДНК к транскрипции, высвобождая ее из «архивированного» состояния, и одновременно собирает другие белки, которые запускают саму транскрипцию. Так осуществляется эффективный запуск работы генов, которые находятся под контролем этого фактора. Мы показали, что такой сценарий реализуется при действии внешних сигналов (например, некоторых гормонов): изученный фактор привлекается на нужные гены-мишени и запускает их работу.

Эти результаты были получены на мушке дрозофиле. Оказалось, что у других организмов, в том числе у позвоночных, есть схожие с ним белки. У мыши такой фактор присутствует в стволовых клетках мозга и важен для того, чтобы они не потеряли этот статус. Таким образом, изучение даже одного фактора транскрипции проводилось в целой серии работ и открыло новые механизмы регуляции активности клеток на уровне молекул и целых клеток. Работы активно продолжаются и, несомненно, мы узнаем еще много нового о том, как функционирует геном.

Работа отдельного гена контролируется несколькими десятками регуляторных элементов, которые могут быть расположены далеко от самого гена по последовательности генетического текста. С каждым элементом и с самим геном связывается целый набор различных факторов транскрипции, которые взаимодействуют друг с другом и с геном и таким образом регулируют его работу.

Юлий Шидловский, Институт биологии гена РАН

Закрепился в генах: ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

https://sputnik-abkhazia.ru/20210823/Zakrepilsya-v-genakh-uchenye-obnaruzhili-vliyanie-koronavirusa-na-DNK-cheloveka-1033086357.html

Закрепился в генах: ученые обнаружили влияние коронавируса на ДНК человека

Ученые выявили в Восточной Азии генетические изменения, связанные с коронавирусом, — только не нашего времени, а 20-25-тысячелетней давности 23.08.2021, Sputnik Абхазия

2021-08-23T14:15+0300

2021-08-23T13:35+0300

мнение

аналитика

общество

в мире

/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content

/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content

https://cdnn1.img.sputnik-abkhazia.info/img/07e5/08/0c/1033027365_0:8:3072:1746_1920x0_80_0_0_420b9442f4dd4513b23afa9989bb2f08.jpg

СУХУМ, 23 авг — Sputnik. Генетические изменения, обнаруженные в Восточной Азии, — одно из последствий древней пандемии, значительно более мощной, чем сейчас. С тех пор у жителей Китая, Японии, Монголии, Кореи и Вьетнама сохранилась адаптация к этому патогену. Подробнее читайте в материале Владислава Стрекопытова для РИА Новости. Свидетельства генетической памятиЗа последние двадцать лет мир пережил три коронавирусных эпидемии — SARS, MERS и COVID-19. Еще четыре патогена этой категории, вызывающие легкую простуду, присутствовали в человеческой популяции до этого. Самый молодой из них — HCoV-HKU1 — преодолел видовой барьер, перейдя от животных к человеку, в 1950-х, самому старому — HCoV-NL63 — по оценкам ученых, около 820 лет.Более древних не выявляли, и складывалось впечатление, что человеческие коронавирусы появились относительно недавно. Так было до тех пор, пока австралийские биологи из Квинслендского технологического университета и Университета Аделаиды под руководством профессора Кирилла Александрова вместе с американскими коллегами из Аризонского университета и Калифорнийского университета в Сан-Франциско не придумали новый метод. Вместо того чтобы искать гены самих коронавирусов, они решили изучить следы их воздействия на геном человека.Исследователи воспользовались данными проекта 1000 Genomes, крупнейшего общедоступного каталога ДНК человека. Сосредоточили внимание на изменениях в генах, которые отвечают за экспрессию белков, взаимодействующих с коронавирусом. Всего проанализировали геномы более 25 тысяч человек из 26 популяций по всему миру. В пяти популяциях Восточной Азии обнаружили признаки адаптации в 42 генах, кодирующих те белки, что взаимодействуют с вирусом SARS-CoV-2.Гонка вооружений с вирусомЧтобы вызвать изменения в геноме человека, вирус, по оценкам специалистов, должен присутствовать в популяции не одно столетие. За это время происходит отбор благоприятных вариантов генов, обеспечивающих более легкое течение заболевания. Это своего рода оружие, которое организм создает против патогенов.Любой новый вирус по мере возникновения иммунитета к нему начинает мутировать, стараясь преодолеть защиту. Его белки меняют форму. Это подталкивает гены человека к ответным действиям — адаптационным мутациям. Они закрепляются в геноме только через несколько десятков поколений.Подсчитали, что примерно 4500 белков (это около 20 процентов всего протеома человека) физически участвуют во взаимодействиях с проникающими в организм вирусами, и с этим связаны около 30 процентов генетических адаптаций. Большинство направлены на то, чтобы включать определенные внутренние функции, останавливающие репликацию вируса и предотвращающие развитие болезни.Генетическая адаптация к коронавирусу у жителей Восточной Азии свидетельствует о том, что древняя пандемия продолжалась значительно дольше, чем нынешняя вспышка COVID-19.Ковид времен палеолитаЧтобы выяснить, когда именно это случилось, исследователи применили новейшие компьютерные методы анализа эволюционных изменений в геноме. По мере передачи из поколения в поколение адаптированная версия гена приобретает незначительные случайные мутации. Чем больше мутаций, тем больше прошло времени.Это говорит о том, что предки современных обитателей Восточной Азии пережили тогда мощную эпидемию коронавируса и в нескольких поколениях формировались физиологические и иммунологические изменения, повышавшие устойчивость к инфекции и ослаблявшие ее воздействие на здоровье. Возможно, предполагают авторы работы, это объясняет, почему азиаты легче переносят пандемию COVID-19.»Аллель риска»Генетические исследования позволяют установить не только варианты генов, защищающие от коронавируса, но и те, с которыми, наоборот, связан риск тяжелой формы COVID-19.Биологи Института эволюционной антропологии Макса Планка в Германии и Каролинского института в Швеции, также воспользовавшиеся данными проекта 1000 Genomes, выявили в человеческом геноме участок — фрагмент третьей хромосомы длиной около 50 тысяч пар оснований, нуклеотидные вариации в котором значимо повышают шансы на серьезные осложнения при инфицировании. Его назвали «аллель риска».В конце концов человек как биологический вид всегда оказывается сильнее вируса, но эта «генетическая гонка вооружений» по сравнению с продолжительностью человеческой жизни занимает слишком много времени. Например, маркерным генам из первого исследования для противовирусных мутаций понадобилось несколько столетий. Формирование коллективного иммунитета к вирусу естественным образом — путь чрезвычайно долгий. Есть только одна альтернатива — вакцинация.

https://sputnik-abkhazia.ru/20210804/Virus-ospy-podnimaet-golovu-uchenye-razrabatyvayut-novoe-pokolenie-vaktsin-1032968851.html

https://sputnik-abkhazia.ru/20210629/COVID-19—iskusstvennyy-ili-estestvennyy-virus-mnenie-epidemiologa-1032733684.html

https://sputnik-abkhazia.ru/20210408/Zhemchugov-o-posledstviyakh-COVID—virus-mozhet-porazit-vse-sosudy-v-tom-chisle-mozga-1032178450.html

Sputnik Абхазия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

2021

Sputnik Абхазия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

Новости

ru_AB

Sputnik Абхазия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

https://cdnn1.img.sputnik-abkhazia.info/img/07e5/08/0c/1033027365_0:0:3072:1930_1920x0_80_0_0_3590f56fb625c92ae8b0ec55ce3ce45f.jpg

Sputnik Абхазия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

Sputnik Абхазия

[email protected]

+74956456601

MIA „Rosiya Segodnya“

мнение, аналитика, общество, в мире

Ученые выявили в Восточной Азии генетические изменения, связанные с коронавирусом, — только не нашего времени, а 20-25-тысячелетней давности

СУХУМ, 23 авг — Sputnik. Генетические изменения, обнаруженные в Восточной Азии, — одно из последствий древней пандемии, значительно более мощной, чем сейчас. С тех пор у жителей Китая, Японии, Монголии, Кореи и Вьетнама сохранилась адаптация к этому патогену. Подробнее читайте в материале Владислава Стрекопытова для РИА Новости. Вирус оспы поднимает голову: ученые разрабатывают новое поколение вакцин

Свидетельства генетической памяти

Исследователи воспользовались данными проекта 1000 Genomes, крупнейшего общедоступного каталога ДНК человека. Сосредоточили внимание на изменениях в генах, которые отвечают за экспрессию белков, взаимодействующих с коронавирусом. Всего проанализировали геномы более 25 тысяч человек из 26 популяций по всему миру. В пяти популяциях Восточной Азии обнаружили признаки адаптации в 42 генах, кодирующих те белки, что взаимодействуют с вирусом SARS-CoV-2.

Эти белки выбрали в качестве генетических маркеров. В основном они экспрессируются в тканях легких, наиболее уязвимых при коронавирусной инфекции. Некоторые рассматривают в качестве мишеней для препаратов от COVID-19. Из этого ученые делают вывод: древний коронавирус проникал в клетки человека по тем же механизмам, что и SARS-CoV-2.

Гонка вооружений с вирусом

COVID-19 – искусственный или естественный вирус: мнение эпидемиолога

Ковид времен палеолита

В эволюционной истории исследуемых популяций выявили несколько пиков накопления генов, кодирующих белки, взаимодействующие с коронавирусом. Самый сильный был 20-25 тысяч лет назад. Четкие признаки генетической адаптации зафиксировали во всех 42 маркерных генах.

Жемчугов о последствиях COVID: вирус может поразить все сосуды, в том числе мозга

«Аллель риска»

Ученые утверждают, что этот участок, составляющий 0,002 процента генома, достался современным людям от неандертальцев. За исключением африканцев, у которых нет неандертальской ДНК, «аллель риска» встречается у восьми процентов европейцев и у трети жителей Южной Азии. Больше всего — в Бангладеш, до 63 процентов. Кстати, в Восточной Азии неандертальского фрагмента почти нет.

Опыт вашего детства может навсегда изменить вашу ДНК | Наука

Обширное лонгитюдное исследование рассматривает связь между детской средой и болезнями во взрослом возрасте. ROOM Агентство / Алами
Версия этой статьи изначально была опубликована на Univision. Прочтите оригинал на испанском здесь. ДНК

— это генетический материал, который делает нас такими, какие мы есть, определяя наши физические характеристики и даже помогая формировать нашу личность.Есть много заболеваний, которые имеют сильную наследственную составляющую — болезнь Альцгеймера, болезнь Хантингтона, рак и диабет среди других — и риск их возникновения передается от родителей через нашу ДНК.

Но мы обнаруживаем, что наша ДНК не всегда высечена в камне. Команда исследователей из Северо-Западного университета под руководством профессора антропологии Тома МакДейда показала, что ДНК также может быть изменена окружающей средой в детстве. Более того, авторы делают вывод в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences , эти изменения могут повлиять на то, как и когда у вас развиваются определенные заболевания в зрелом возрасте.

Их расследование, проведенное с участием более 500 детей на Филиппинах, показало, что определенные детские ситуации могут вызывать модификации в генах, связанных с воспалением, что влияет на нашу предрасположенность к определенным заболеваниям. В частности, эти факторы включали социально-экономический статус, длительное отсутствие родителей, продолжительность грудного вскармливания, роды в засушливый сезон и воздействие микробов в младенчестве.

Но что именно означают выводы?

ДНК, по сути, представляет собой действительно длинный текст, состоящий из 4-буквенного алфавита, который наши клетки используют в качестве инструкции для создания белков.Порядок расположения букв (последовательность ДНК) определяет гены, которые есть у человека, которые остаются неизменными во всем теле этого человека. Несмотря на это, только некоторые гены (или предложения в тексте ДНК) необходимы для функционирования каждого типа клеток.

Если гены представляют собой предложения в тексте ДНК, эпигенетические метки подобны разноцветным маркерам, которые указывают, какие гены должна экспрессировать клетка (что важно, они не изменяют последовательность ДНК). Наиболее важной из этих меток является метилирование или добавление метильной группы к молекуле ДНК, которая способствует или ингибирует экспрессию определенных белков в зависимости от того, в каком гене они находятся и где они расположены.

«У нас могут быть гены в нашем организме, которые могут привести к некоторым плохим результатам или неблагоприятным последствиям для здоровья, но если эти гены молчат, если они отключены из-за эпигенетических процессов, это может быть хорошо», — объясняет МакДейд. главный автор исследования PNAS .

МакДейд добавляет, что по большей части после метилирования ген остается постоянно метилированным. Хотя не совсем ясно, как среда детства человека вызывает метилирование некоторых генов, можно исследовать его влияние.

Как окружающая среда влияет на здоровье

Воспаление — реакция организма на инфекции и раны — играет центральную роль в здоровье человека. Он играет важную роль во многих смертельных заболеваниях, связанных с возрастом, таких как диабет, сердечно-сосудистые заболевания и слабоумие. Более того, появляется все больше доказательств того, что уровни воспаления во время беременности могут повлиять на вес ребенка или повлиять на его преждевременное рождение.

Тело должно быть способным к воспалительной реакции на различные угрозы и уровни угроз.Макдейд сравнивает работу по возгоранию с работой пожарных.

Предположим, что пожар — это инфекция или травма, а пожарная часть — воспалительная реакция. Вы хотите, чтобы пожарные прибыли как можно быстрее и использовали наименьшее количество воды для тушения любого пожара, а затем вы хотите, чтобы они ушли. Вы же не хотите, чтобы они пришли в ваш дом с большим количеством пожарных, чем нужно, и вылили все из шланга, чтобы потушить небольшой пожар; также вы не хотите, чтобы они явились к массовому пожару с ведром воды.Подумайте о потенциальном ущербе в любом сценарии.

Исследователи сосредоточились на этой функции организма по двум причинам. Во-первых, предыдущие исследования показали, что детская среда может вызывать неправильное регулирование воспаления во взрослом возрасте. Во-вторых, у них был доступ к данным буквально за всю жизнь от группы младенцев на Филиппинах, из которых они могли извлечь данные о метилировании и воспалении.

В эту когорту вошли более 3000 беременных женщин, завербованных на Филиппинах в 1983 году.Эти женщины были из самых разных слоев общества: они различались доступом к чистой воде или крыше над головой, жили ли они в городской или сельской местности и часто ли контактировали с животными. На основе полученных данных они посмотрели на более чем 500 из этих женщин, чтобы выяснить, приводит ли окружение, в котором растет ребенок, к эпигенетическим модификациям их ДНК, а затем и к изменению воспалительных белков в их крови во взрослом возрасте.

После того, как их дети родились, исследователи следили за ними и за окружающей средой, в которой они находились на протяжении всей своей жизни.Когда им исполнился 21 год, исследователи взяли образец крови, который они использовали для измерения метилирования ДНК по всему геному, а также белков, связанных с воспалением, которые ранее были связаны с сердечно-сосудистыми заболеваниями и другими заболеваниями, связанными со старением.

Авторы определили, что детская среда этих молодых людей влияла на уровень белков (биомаркеров), связанных с воспалением, в их крови во взрослом возрасте, вероятно, в результате метилирования некоторых из их генов, связанных с воспалением.Нарушение регуляции этих белков может повлиять на здоровье и риск заболевания.

Пищевая, микробная, психологическая и социальная среда, в которой дети находятся в процессе взросления, имеют решающее значение для их физиологии и здоровья в дальнейшей жизни, — говорит МакДейд. Что касается воздействия специфической детской среды, он указал на продолжительное грудное вскармливание, воздействие микробов и обилие семейных активов, которые привели к лучшему регулированию воспалительных белков.

В свою очередь, длительное отсутствие родителей, отсутствие контакта с микробами и недостаток семейных активов предсказывали более сильную дисрегуляцию воспалительных белков.

Это не первое исследование, показывающее, что окружающая среда, в которой ребенок растет, может определять его или ее будущее здоровье. Это даже не первый случай, когда ученые связывают окружающую среду с метилированием ДНК и метилирование со здоровьем (эти исследования проводились на мышах). Однако это одно из первых и наиболее полных исследований, показывающих, что эпигенетические модификации, создаваемые окружающей средой, оказывают длительное воздействие на здоровье человека.

Болезнь Болезни и недуги ДНК Среда Генетика Здоровье

Может ли окружающая среда изменить вашу ДНК?

К настоящему времени большинство из нас понимает, что мы напрямую влияем на окружающую среду, но она также может влиять на нас.Мы не просто говорим о том, как штормы, лесные пожары и тектоническая активность могут влиять на людей, мы говорим о том, как окружающая среда может изменить вашу ДНК.

Но для того, чтобы понять, какие аспекты нашей ДНК изменяются под воздействием окружающей среды, нам необходимо изучить, какие факторы окружающей среды в первую очередь способствуют этому изменению.

Может ли окружающая среда изменить вашу ДНК?

Чтобы уточнить, наша среда влияет не на последовательности генов нашей ДНК, а на экспрессию наших генов.Экспрессия генов относится к способу функционирования генов, а не к способу их функционирования. Duke Magazine сравнивает это с компьютером: ДНК — это аппаратное обеспечение, экспрессия генов — это программное обеспечение, которое определяет, как это оборудование работает, а среда может влиять на то, как работает программное обеспечение.

Продолжение статьи ниже рекламы

Согласно Duke , экспрессия генов может быть изменена несколькими факторами окружающей среды, включая пищу, лекарства или воздействие токсинов или загрязняющих веществ.Эти изменения могут быть незначительными и не иметь заметных эффектов, но они также могут быть значительными. В случаях, когда экспрессия генов сильно изменяется, некоторые важные гены в нашей ДНК могут быть включены или выключены в то время, когда предполагается, что они должны быть противоположными.

Более того, эти изменения в экспрессии генов могут передаваться от родителя к ребенку и далее по линии генетически. Возьмем, к примеру, случай голландской семьи, пережившей голод во время Второй мировой войны.Согласно Duke, внуки выживших продемонстрировали те же изменения, которые были вызваны в их ДНК сильным голодом, что и сами выжившие в 1940-х годах.

Продолжение статьи ниже рекламного объявления

Экспрессия гена контролируется химическими переключателями, называемыми метильными группами, внутри самих генов. Если добавлены метильные группы, ген отключается, если они удаляются, и деметилируются, тогда ген включается. Это включение и выключение может повлиять на то, как наши телесные функции реагируют, и оказать негативное влияние на наше здоровье.

Источник: Getty Images

Продолжение статьи под рекламой

Какие факторы окружающей среды влияют на ДНК?

На наш организм влияет ряд факторов внешней среды. Загрязнение, как правило, имеет наиболее очевидные и серьезные негативные последствия, но другие факторы могут влиять на нашу ДНК и экспрессию генов, что, в свою очередь, влияет на наши гормоны и метаболические процессы. Согласно Scitable , свет и температура могут влиять на нас так же легко, как лекарства, еда и химические вещества.

И в этом мы не одиноки. Факторы окружающей среды влияют на животных так же легко, как и на людей. Как объясняется в Scitable , некоторые породы гималайских кроликов могут испытывать изменения пигмента шерсти, кожи и глаз при высоких или низких температурах. Эти изменения могут происходить у отдельных людей и из поколения в поколение, если температура остается постоянной.

Продолжение статьи под рекламой

Дело в том, что мир, в котором мы живем, очень серьезно влияет на наше генетическое развитие.По мере того, как становится холоднее или жарче, таким видам, как мы, придется физически адаптироваться к этим изменениям. Эти изменения могут повлиять на то, как мы размножаемся, как мы выглядим или как работает наше тело.

Источник: Getty Images

Похоже, что лучший способ избежать потенциально опасных изменений в нашей ДНК — это избегать загрязняющих веществ и смягчать последствия изменения климата таким образом, чтобы мы могли восстановить глобальный гомеостаз. С другой стороны, если жизнь изменится, возможно, наша жизнь неизбежно приведет нас к тому, что мы будем более приспособлены к миру, который мы создаем для себя.

ДНК и окружающая среда: что определяет, как работают наши гены?

Одной из самых горячих областей исследований является изучение того, как внешний мир — воздух, которым мы дышим, еда и лекарства, которые мы потребляем, наш опыт — влияет на то, как работают наши гены.

К сожалению, это также область науки, которую легко понять неправильно. Возьмите недавние сообщения о том, что гены астронавта Скотта Келли изменились в результате космических путешествий настолько, что он и его идентичный близнец больше не были идентичными.Авторы этих статей перепутали генетику — нашу ДНК — с эпигенетикой — химическими веществами и белками, которые окружают нашу ДНК и влияют на их работу, как отмечает The Washington Post. ДНК Келли не изменилась. Но опыт жизни в космосе в течение почти года изменил его эпигенетику. ¹

Конечно, вам не нужно покидать Землю, чтобы испытать изменения в своем эпигеноме. Эпигеном описывает «химические соединения и белки, которые могут прикрепляться к ДНК» ² и, как властный родной брат, говорит ему, как делать свою работу.Понимание эпигенетики имеет решающее значение для понимания аутизма. «Учитывая, что на развитие нервной системы влияют генетические и эпигенетические факторы, важно изучить оба процесса, чтобы полностью понять основы аутизма и связанных с ним расстройств», — сказала Сильвия де Рубейс, доктор философии, доцент кафедры психиатрии в Центре исследований аутизма Сивера. Лечение в Нью-Йорке.

ДНК

— основная сила в развитии аутизма у ребенка, но, конечно, не единственная. Рассмотрим исследование однояйцевых близнецов с идентичными генами.Обычно, если у одного однояйцевого близнеца аутизм, у другого тоже. ^3-5 Но не всегда. «Однояйцевые близнецы с одинаковой ДНК не всегда страдают аутизмом или имеют одинаковую степень аутизма. Известно, что два однояйцевых близнеца различаются по ряду заболеваний и расстройств», — сказала психолог Алисия Халладей, доктор философии. , главный научный сотрудник Научного фонда аутизма.

Эпигенетические изменения или факторы окружающей среды — такие как конкуренция близнецов за питание в утробе матери или различные воздействия окружающей среды после рождения — могут помочь объяснить эти различия.Ученые только начинают понимать сложное взаимодействие нашей ДНК, окружающей среды и эпигенетики.

ДНК и ее окрестности

Примером силы эпигенетики является разнообразие типов клеток в организме человека.

Что описывает эпигенетика? Во-первых, давайте начнем с ДНК, молекулы, которая содержит всю инструкцию по созданию нас такими, какие мы есть. ДНК состоит из тысяч генов, содержащих коды для создания белков, которые, в свою очередь, контролируют клетки.Ваша ДНК состоит из 23 пар хромосом, унаследованных от ваших биологических родителей.

Эпигеном подобен проводнику, определяющему, когда и где считываются инструкции ДНК и отправляются сообщения в клетки по всему телу. Клетки, в свою очередь, следуют этим указаниям, чтобы органы функционировали должным образом. Эти химические вещества могут включать гены, когда они нужны, и выключать, когда в них нет.

Одним из примеров эпигенетического процесса является метилирование. Группа атомов — один углерод и три атома водорода — функционируют как генетический выключатель света.Эти так называемые метильные группы могут присоединяться к участкам ДНК и выключать гены.

«Гены не следует включать постоянно, в любой ситуации», — пояснил доктор Халладей. «Удивительное человеческое тело уже знает об этом. Некоторые гены нужно отключать временно или постоянно. Некоторые гены должны строго регулироваться, чтобы определенные триггеры включали и выключали их».

«В критические моменты развития человека, в том числе, когда формируются сперматозоиды и яйцеклетки, а также до того, как эмбрион прикрепляется к плоду, эти клетки претерпевают огромные изменения в метилировании ДНК», — сказала она.«Это делает эти времена критическими периодами для включения или выключения различных генетических процессов метилированием, и когда окружающая среда может иметь большое влияние на развитие клеток».

«Примером силы эпигенетики является разнообразие типов клеток в организме человека», — пояснил генетик Джереми Уилси, доктор философии, доцент Института нейронаук Калифорнийского университета в Сан-Франциско. «Все эти клетки — клетки сердца, клетки печени, клетки кожи — имеют одни и те же последовательности ДНК, за некоторыми исключениями, но они сильно отличаются.»Эти различия между типами клеток возникают, когда определенные гены включаются или выключаются в определенное время. ²

На эту систему контроля наших генов влияют как внешние воздействия — окружающая среда, так и внутренние, сами наши гены.

Пренатальная среда

Для плода окружающая среда в значительной степени означает его мать: то, что она ест и пьет, качество воздуха, которым она дышит, уровень ее стресса, лекарства, которые она принимает, и болезни, с которыми она сталкивается.Эти факторы окружающей среды могут повлиять на эпигенетический механизм генов. ⁶

Более десяти лет назад ученые показали, как изменения в утробе матери могут существенно повлиять на ген у мышей. Они экспериментировали с мышами, у которых была мутация гена агути; это генетическое изменение сделало их мех желтым и привело к ожирению и ухудшению здоровья. Они кормили беременных мышей пищей, богатой метилом. Пища изменила химическую среду (метилирование) вокруг гена агути их потомства.В результате у большинства их малышей была коричневая шерсть и нормальный вес. ^{7, 8} Эксперимент не изменил их ДНК, только то, как ген Агути был выражен в их телах.

Легко понять, как изменения окружающей среды во время беременности влияют на плод, но могут ли эти изменения действительно повлиять на будущие поколения, как это делают гены? Другими словами, могло ли то, что бабушка пережила во время беременности своим ребенком, на самом деле повлиять на ее дедушку? Да, согласно другим исследованиям с участием мышей.^9-11 Обычно эти эпигенетические изменения стираются для следующего поколения, но не всегда. Некоторые изменения в эпигеноме мыши могут быть переданы будущему поколению вместе с ДНК, к которой он прикреплен.

Мыши хорошие, но как насчет людей?

По данным Национального исследовательского института генома человека США, то же самое может быть верно и для людей, по крайней мере, «при некоторых обстоятельствах». ² Однако исследования этого вопроса находятся на относительно ранней стадии, особенно в том, что касается аутизма.

«Мы знаем, что такие факторы, как диета — например, голод — влияют на эпигенетическое состояние. Что неясно, так это взаимосвязь этих изменений с риском аутизма», — сказал доктор Уилси, чья лаборатория занимается картированием генных путей при аутизме и других заболеваниях. условий, как часть инициативы Psychiatric Cell Map Initiative.

Контроль изнутри: гены, управляющие другими генами

Хотя окружающая среда может влиять на эпигенетический аппарат, сами гены тоже. Наша ДНК содержит инструкции, которые контролируют то, как ее код читается и обрабатывается клетками.Ученые обнаружили мутации или изменения в большом количестве генов, регулирующих эпигенетические процессы у людей с аутизмом. Они сделали эти открытия, изучая ДНК людей из коллекции Simons Simplex Collection (SSC) и других исследований аутизма. ^{12, 13}

Ключевым игроком в этом процессе, по-видимому, является хроматин — комплекс ДНК и белков, из которого состоят наши хромосомы. ¹⁴ «Многие из генов, которые участвуют в аутизме, участвуют в регуляции хроматина», — сказал д-р.- сказал Уилси. «Это означает, что они добавляют или удаляют химические метки, которые влияют на экспрессию близлежащих генов».

На основании этой информации, сказал он, «следует, что эпигенетические процессы каким-то образом влияют на риск аутизма». Мутация, затрагивающая хроматин, может повлиять на экспрессию тысяч генов, что, в свою очередь, может увеличить риск аутизма. «Неясно, связан ли этот риск с нарушением конкретных путей или просто с общим« несчастьем »клеток», — сказал он.

Вид снаружи и внутри

Могут ли генетические мутации, наряду с влиянием окружающей среды, работать вместе, чтобы повлиять на то, как аутизм развивается у ребенка?

Да, предложили исследователи, участвовавшие в одном исследовании аутизма. ¹⁵ Согласно этому исследованию, дети с генетической мутацией, связанной с аутизмом, могли быть более восприимчивы к инфекциям, которые их матери перенесли во время беременности. У этих детей были более серьезные проблемы с социальным общением и повторяющееся поведение, чем у других детей с аутизмом, у которых не было этих факторов риска.Однако это очевидное взаимодействие между генами и внутриутробными инфекциями не повлияло на обучение детей и их навыки повседневной жизни. В этом исследовании участвовали дети, участвовавшие в проекте SSC, которые были единственными членами своих семей с аутизмом.

Хотя д-р Уилси не знаком с этим исследованием, он отметил, что в целом может быть задействовано множество различных пренатальных состояний и событий. По его словам, сложно разобраться, какой фактор вызывает какой эффект.

Генетические мутации и влияние окружающей среды связаны с разными процессами, сказал он, но любой из них может повлиять на риск аутизма, изменив эпигеном человека, пока его или ее мозг развивается.

В поисках доказательств эпигенетических изменений при аутизме

Исследователи обнаружили признаки эпигенетических изменений при аутизме. Например, при исследовании крови и тканей мозга ученые обнаружили области с «различными метильными метками» у людей с аутизмом, сказал доктор Халладей. «Это может объяснить, почему гены включаются или выключаются по-разному, что приводит к различиям в экспрессии генов и, в конечном итоге, функции белков, что влияет на развитие мозга».

Доктор Халладей работает с Autism BrainNet, которая занимается поиском посмертных пожертвований мозга для исследований аутизма.«Исследования показали, что то, что видно в крови, не всегда соответствует тому, что находится в мозге, и что разные клетки мозга имеют разные эпигенетические профили. Вот почему так важно изучать мозг напрямую и прямо смотреть на эпигенетические изменения в мозге. ткань от пациентов с аутизмом имеет решающее значение », — сказала она. Изучая ткань мозга, ученые обнаружили, что эти гены с разными метильными метками в коре головного мозга, помимо прочего, влияют на то, как клетки разговаривают друг с другом. ¹⁶

Некоторые ученые начали использовать новые способы исследования подобных вопросов.У них есть технология для создания нервных клеток в лаборатории, например, с использованием клеток кожи живого человека, — сказал доктор Уилси.

Изучение того, как окружающая среда, эпигенетика и гены взаимодействуют и влияют на аутизм, может ответить на многие вопросы о том, как развивается аутизм и почему он выглядит по-разному у каждого человека, иногда включая однояйцевых близнецов.

Эпигенетика и образ жизни

Эпигеномика. Авторская рукопись; доступно в PMC 2013 26 августа.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC3752894

NIHMSID: NIHMS498542

Хорхе Алехандро Алегрия-Медикал Торрес

, департамент департамента здравоохранения Автонома Сан-Луис-Потоси, Мексика.Телефон: +52 01 4448262345 вн. 565; Факс: +52 01 4448262351

Андреа Баккарелли

² Программа по воздействию, эпидемиологии и рискам, Департамент гигиены окружающей среды, Гарвардская школа общественного здравоохранения, Бостон, Массачусетс, США. Телефон: (617) 384-8742. Факс: (617) 384-8859

Валентина Боллати

³ Центр молекулярной и генетической эпидемиологии, Департамент окружающей среды и гигиены труда, Миланский университет и фонд IRCCS Ospedale Via Maggiore Policlinico, Mangiagalli e Regina Barnaba 8, Милан 20122, Италия.Телефон: +39 02 50320127; Факс: +39 02 50320103

¹ Departamento de Toxicologia Ambiental, Facultad de Medicina, Автономный университет Сан-Луис-Потоси, Мексика. Телефон: +52 01 4448262345 вн. 565; Факс: +52 01 4448262351

³ Центр молекулярной и генетической эпидемиологии, Департамент окружающей среды и гигиены труда, Миланский университет и Fondazione IRCCS Ospedale Maggiore Policlinico, Mangiagalli e Regina Elena, Via San Barnaba 8, Milan 20122, Италия.Телефон: +39 02 50320127; Факс. Barnaba 8, 20122 Милан, Италия, тел. +39 02 503 20127, факс +39 02 503 20103, [email protected] Окончательная отредактированная версия этой статьи доступна на сайте Epigenomics См. Другие статьи в PMC, в которых цитируется опубликованная статья.

Abstract

Понятие «образ жизни» включает в себя различные факторы, такие как питание, поведение, стресс, физическая активность, рабочие привычки, курение и употребление алкоголя. Все больше данных показывает, что факторы окружающей среды и образа жизни могут влиять на эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК, ацетилирование гистонов и экспрессия микроРНК.

Было выявлено несколько факторов образа жизни, которые могут изменять эпигенетические паттерны, такие как диета, ожирение, физическая активность, табакокурение, потребление алкоголя, загрязнители окружающей среды, психологический стресс и работа в ночную смену.

Большинство исследований, проведенных до сих пор, было сосредоточено на метилировании ДНК, тогда как только несколько исследований изучали факторы образа жизни в отношении модификаций гистонов и miRNA.

Здесь мы рассматриваем текущие данные, свидетельствующие о том, что факторы образа жизни могут влиять на здоровье человека через эпигенетические механизмы.

Ключевые слова: Эпигенетика, метилирование ДНК, модификации гистонов, воздействие окружающей среды, образ жизни

Введение

Термин «образ жизни» широко используется для описания «типичного образа жизни или образа жизни, характерного для человека или группы» [1 ].Это понятие включает в себя различные факторы, такие как диета, поведение, стресс, физическая активность, рабочие привычки, курение и употребление алкоголя. Индивидуальный генетический фон и факторы окружающей среды переплетаются с образом жизни при определении состояния здоровья людей (). Все больше данных показывает, что факторы окружающей среды и образа жизни могут влиять на эпигенетические механизмы, такие как метилирование ДНК, модификации гистонов и экспрессию микроРНК. Эпигенетические механизмы — это гибкие геномные параметры, которые могут изменять функцию генома под экзогенным влиянием, но также обеспечивают механизм, который позволяет стабильно распространять состояния активности генов от одного поколения клеток к следующему [2].Изменения эпигенетических меток также были связаны с различными заболеваниями человека, включая рак, сердечно-сосудистые, респираторные и нейродегенеративные заболевания [3]. В этом обзоре мы обсудим примеры факторов образа жизни, которые были исследованы в связи с возможными эпигенетическими эффектами, а также влияние эпигенетических изменений, связанных с образом жизни, на этиологию заболевания ().

Взаимодействие между окружающей средой и эпигенетикой

Таблица 1

Факторы образа жизни с эпигенетическими эффектами

] конденсат конденсат сигаретного дыма черный углерод человеческий пуповина человеческий пуповина [94] жертвы самоубийства

Фактор	Пример	Исследования:	Ссылка

Пищевая ценность	Фолат	человек	[16, 17]
	Фитоэстроген	доброкачественные клетки молочной железы человека	[36]
	Полифенолы	раковые клетки человека	[27, 30–33]
		человек	28, 29
	Селен	раковые клетки человека
	Физическая активность	Физические упражнения	биопсия мышечной ткани человека	[54]
	Физическая активность	человек	[51, 55]

Табачный дым	Сигаретный дым	люди	[63]
		пациенты с раком легких	[60]

		респираторный эпителий	[59]
		крысы и мыши	[66]

Алкоголь	Высокое потребление алкоголя	человек	[73]

Загрязняющие вещества	Мышьяк	человек	[73–75]
	PM10	человек	[81, 87]
	черный углерод
	Бензол	человек	[89]
	ПАУ	человек	[93]
		лимфобластоидные клетки человека
	СОЗ	человек	[95]

Эмоциональные	Стрессовые переживания	крысы	[97]
		мыши	[100]

Посменная работа	Работа в ночное время	человек	[107]

Продукты питания

Возможная роль питания в модификации эпигенетических механизмов была изучена во многих исследованиях.Например, диета, богатая полиненасыщенными жирными кислотами, может вызывать мутагенные свободные радикалы и окислительный стресс [4], что напрямую связано с эпигенетическими изменениями [5, 6]. Модуляция метилирования генов наблюдалась в эндотелиальных клетках человека, инкубированных с арахидоновой кислотой, способствуя усилению регуляции проангиогенных механизмов [7]. Напротив, полиненасыщенные жирные кислоты могут иметь подавляющую функцию в онкогенных процессах за счет ослабления воспаления и пути NF-kappaB [8].Более того, диета, богатая фруктами и овощами, которые содержат много натуральных антиоксидантов, может обеспечить противораковую защиту [9]. Чен и Сюй [10] подробно рассмотрели потенциальные эпигенетические эффекты нескольких пищевых компонентов, в основном получаемых из овощей. Например, исследование на здоровых людях, которых кормили одной порцией ростков брокколи, показало ингибирование активности гистондеацетилазы в циркулирующих мононуклеарных клетках периферической крови через 3-6 часов после употребления с одновременной индукцией ацетилирования гистона h4 и h5 [11].Исследование in vitro клеточных линий опухолей толстой кишки человека показало, что высокие дозы диаллилдисульфида из чеснока увеличивают ацетилирование гистонов h4 и h5 [12].

Потребление фолиевой кислоты и витамина B12

Фолиевая кислота и витамин B12 играют важную роль в метаболизме ДНК и необходимы для синтеза метионина и S-аденозилметионина (SAM), общего донора метила, необходимого для поддержания паттернов метилирования в ДНК [13]. На реакции метилирования можно повлиять путем изменения соотношения между S-аденозилметионином (SAM) и S-аденозилгомоцистеином (SAH) [14].Отношение SAM: SAH является основным фактором, определяющим способность к метилированию, поскольку SAM преобразуется в SAH метионин аденозилтрансферазой. Принимая во внимание, что метионин регенерируется путем метилирования гомоцистеина через фолат- и B12-зависимые реакции, диета с дефицитом фолиевой кислоты может нарушать эту систему [15]. Отношение SAM / SAH связано с паттернами метилирования ДНК. Например, в исследовании, проведенном на крысах, изучали статус материнской фолиевой кислоты и метилирование ДНК в плаценте.Была обнаружена значимая положительная корреляция между метилированием плацентарной ДНК, уровнями фолиевой кислоты в печени и плазме и соотношением SAM / SAH в печени [16].

Низкое потребление фолиевой кислоты связано с риском колоректального рака [17]. Более того, было показано, что истощение фолиевой кислоты вызывает гипометилирование ДНК лимфоцитов у здоровых женщин в постменопаузе, изменение, которое восстанавливается при восполнении запасов фолиевой кислоты [18, 19]. Недавнее исследование, проведенное среди лиц, предрасположенных к дефициту фолиевой кислоты, показало, что статус метилирования можно скорректировать с помощью подачи холина в дозах, превышающих рекомендуемые (500 мг / день) в течение 12 недель [20].В контексте цикла SAM холин может отдавать метильные группы SAM, поскольку это триметилированная молекула. Было также показано, что фолиевая кислота изменяет нарушение регуляции экспрессии miRNA, связанное с гепатоцеллюлярным канцерогенезом, потенциально за счет восстановления диетических доноров метила [21]. Растущее количество доказательств того, что потребление фолиевой кислоты модулирует эпигенетические механизмы, активно исследуется в отношении потенциальных антиканцерогенных свойств, предполагаемых эпидемиологическими исследованиями [22-25].Кроме того, изучение эпигенетических эффектов фолиевой кислоты может помочь понять парадоксальные наблюдения, например, те, которые связывают очень высокое потребление фолиевой кислоты с развитием колоректальной карциномы из аденоматозных полипов [26].

Полифенолы

Полифенолы — это большое семейство природных соединений, широко распространенных в растительной пище, которые, как было показано, изменяют активность ДНК-метилтрансфераз, гистоновых ацетилаз (HAT) и гистондеацетилаз (HDAC) [27, 28]. В частности, исследования раковых клеток показали, что полифенолы в моделях in vitro могут обратить вспять некоторые эпигенетические аберрации, связанные со злокачественной трансформацией [29].Ингибирующие эффекты на ДНК-метилтрансферазы наблюдались как in vitro, так и in vivo при использовании различных пищевых источников полифенолов [28]. Ретроспективный анализ связал гиперметилирование генов CDX2 и BMP-2 с низким потреблением источников полифенолов, таких как овощи семейства крестоцветных и зеленый чай, у пациентов с первичной гастрокарциномой [30, 31]. Зеленый чай содержит (-) — эпигаллокатехин-3-галлат (EGCG), который является ингибитором активности ДНК-метилтрансфераз. Было показано, что EGCG реактивирует гены, подавляющие метилирование, в линиях раковых клеток [32, 33].В экспериментах in vitro на линиях клеток рака пищевода, простаты, толстой кишки и молочной железы несколько CpG-островков в различных локусах были эффективно деметилированы EGCG, что привело к экспрессии ранее заглушенных генов [32–35].

Соевые бобы также чрезвычайно богаты полифенолами [28]. Полифенолы сои включают фитоэстрогены, такие как генистеин, биоханин А и даидзеин [36]. Было также показано, что эти соединения ингибируют ДНК-метилтрансферазы и гистондеацетилазы в линиях раковых клеток и возвращают аберрантное метилирование CpG-островков [37].Ли и др. показали на доброкачественных (MCF-10AT) и раковых (MCF7) клетках молочной железы, что все три основные ДНК-метилтрансферазы ( DNMT1 , DNMT3a и DNMT3b ) подавлялись генистеином [38]. Эти результаты могут помочь объяснить эпидемиологические данные, указывающие на то, что потребление сои связано со снижением риска рака, связанного с гормонами [39].

Селен

Селен может эпигенетически модулировать ДНК и гистоны, чтобы активировать гены, подавляющие метилирование [40].Все больше данных свидетельствует о том, что селен может обладать антиканцерогенными свойствами за счет модификации эпигенетических процессов в клетке [41–43]. Было показано, что селен непосредственно подавляет экспрессию и активность DNMT [44, 45]. Селен также может восстанавливать экспрессию гиперметилированных генов, таких как GSTP1 , APC и CSR1, , в клетках рака простаты человека путем подавления DNMT и ингибирования активности HDAC [40]. Известно, что эти гены обладают противоопухолевой активностью за счет защиты от окислительного повреждения, детоксикации канцерогенных химических веществ или подавления опухолей [40].Более того, на животных моделях было показано, что диета с дефицитом селена вызывает гипометилирование ДНК [46, 47].

Ожирение и физическая активность

Избыточный вес, ожирение и малоподвижный образ жизни являются установленными и распространенными факторами риска для ряда заболеваний, включая рак и сердечно-сосудистые заболевания [48–50]. Поскольку масса тела регулируется генами, контролирующими энергетический гомеостаз, была выдвинута гипотеза, что диетические макроэлементы, влияющие на метилирование ДНК, могут способствовать развитию ожирения посредством эпигенетических механизмов [51].Эпигенетические биомаркеры ожирения, включая гены, участвующие в адипогенезе (SOCS1 / SOCS3), паттерн метилирования генов, связанных с ожирением (FGF2, PTEN, CDKN1A и ESR1), гены воспаления, а также гены промежуточного метаболизма и сигнального пути инсулина, могут помочь в этом. прогнозировать предрасположенность и предотвращать ожирение [52].

Новые данные указывают на то, что эпигенетические механизмы могут участвовать в опосредовании эффектов физической активности. В недавней работе физическая активность была связана с более высоким метилированием в лимфоцитах периферической крови элементов LINE-1, класса повторяющихся последовательностей, часто повторяющихся в геноме человека [53].Низкое метилирование повторяющихся элементов LINE-1 было связано с воспалительными реакциями, а также с хромосомной нестабильностью [54]. Интересно, что недавно было показано, что пожилые люди с высоким метилированием LINE-1 в лимфоцитах периферической крови имеют более низкую заболеваемость и смертность от ишемической болезни сердца и инсульта [55]. Еще предстоит определить, отражает ли снижение сердечно-сосудистых рисков, связанных с метилированием LINE-1, положительный эффект от физической активности. При биопсии мышц человека после физических упражнений также наблюдалось глобальное увеличение ацетилирования h4K36 [56].Более того, было показано, что краткое упражнение изменяет профили миРНК в циркулирующих нейтрофилах у людей, включая 38 миРНК, участвующих в воспалительных путях [57].

Табачный дым

Табачный дым содержит сложную смесь органических и неорганических химических веществ, многие из которых обладают канцерогенными, провоспалительными и проатерогенными свойствами. Индивидуальные эффекты этих компонентов были изучены в различных эпигенетических исследованиях, но результаты все еще неубедительны. Например, исследование in vitro хронической токсичности нормального человеческого фибробласта на бензо [a] пирене — известном канцерогенном полициклическом ароматическом углеводороде (ПАУ), обнаруженном в сигаретном дыме — не обнаружило аберрантных паттернов метилирования ДНК в областях генома, имеющих отношение к рак легких [58].

Напротив, было показано, что конденсат сигаретного дыма в клетках респираторного эпителия снижает ядерные уровни определенных модификаций гистонов, таких как ацетилирование h5K16 и триметилирование h5K20 [59]. Эти изменения были подобны изменениям в модификациях гистонов, которые могут быть обнаружены в тканях рака легких, которые обычно предшествуют аберрантному метилированию ДНК [60, 61]. Напр., Деметилирование в h29 и IGF2 происходит в основном за счет опосредованного гиперметилированием ДНК сайленсинга генов-супрессоров опухолей p16, MGMT, DAPK, E-cadherin и cdh23 как раннее событие в канцеронегезе легких, индуцированном табачным дымом [62].

Сообщалось о гипометилировании P53 в лимфоцитах периферической крови курящих пациентов с раком легкого [63]. Несмотря на отсутствие убедительных доказательств аберрантного метилирования гена p53 при раке человека, гипометилирование p53 было связано с ранними событиями в канцерогенезе, такими как двухцепочечные разрывы ДНК и хромосомная нестабильность [64, 65].

Исследование, которое оценивало глобальное метилирование ДНК из буккальных клеток детей, подвергшихся пренатальному курению матери, продемонстрировало гипометилирование повторяющихся элементов LINE-1.В том же исследовании микроматричный анализ 1536 сайтов CpG выявил дифференциальное метилирование локусов CpG в восьми генах. Два из них, AXL и PTPRO, были подтверждены пиросеквенированием и показали значительное увеличение метилирования [66]. После результатов, указывающих на то, что miRNAs в плаценте человека по-разному экспрессируются в связи с неблагоприятными исходами беременности [67], недавнее исследование показало, что miRNA-кандидаты участвуют в процессах роста и развития (например, miR-16, miR-21 и miR-146a). были значительно подавлены в плаценте, подвергнутой воздействию сигаретного дыма, по сравнению с контрольной группой [68].Более того, подавление экспрессии микроРНК также наблюдалось в экспериментах на животных, когда легкие мышей и крыс подвергались воздействию сигаретного дыма. В этом исследовании уровни mir-34b, mir-345, mir-421, mir-450b, mir-466 и mir-469 подавлялись при воздействии высоких доз; однако экспрессия восстановилась через неделю после прекращения курения [69].

Потребление алкоголя

В отличие от полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и других канцерогенных молекул, содержащихся в табачном дыме и дегте, этиловый спирт сам по себе не является мутагенным, а действует в основном как коканцероген [70].Голландское когортное исследование диеты и рака коррелировало потребление фолиевой кислоты и алкоголя с изменениями метилирования опухолевых супрессоров и генов репарации ДНК (APC-1A, p14ARF, p16INK4A, hMLh2, O6-MGMT и RASSF1A) при парафиновом колоректальном раке. ткани [71]. Кроме того, эта работа предположила связь между потреблением других доноров метила, таких как метионин, витамины B6 и B12, с повышенной частотой гиперметилирования промоторов генов, участвующих в колоректальном канцерогенезе [71].Однако второе когортное исследование не обнаружило никакой связи между потреблением фолиевой кислоты, метионина или алкоголя с гиперметилированием MLh2, частым и хорошо описанным ранним событием в развитии колоректального рака [72]. Была обнаружена положительная связь между потреблением витамина B6 и опухолями, показывающими гиперметилирование MLh2, что позволяет предположить, что витамин B6 может повышать риск колоректального рака [72]. Было также высказано предположение, что употребление алкоголя может изменить связь между маркерами метилирования ДНК в крови и болезнью.В популяционном исследовании случай-контроль на польской популяции Hou et al. показали, что гипометилирование повторяющихся элементов в ДНК лейкоцитов крови было связано с раком желудка и что связь между гипометилированием LINE-1 и раком желудка была сильнее среди лиц, употребляющих алкоголь в настоящее время [73].

В настоящее время есть демонстрации воздействия алкоголя на рост и развитие нейронов посредством эпигенетических меток. Кортикальные нейроны плода мыши, хронически подвергавшиеся действию этанола in vitro, имели деметилирование гена NR2B, который кодирует ионотропный рецептор глутамата, возможно, участвующий в определенных процессах памяти и обучения [74, 75].Вместо этого острое воздействие этанола индуцировало гиперметилирование определенных генов клеточного цикла, ингибируя регулируемое фактором роста прогрессирование клеточного цикла в однослойных культурах нервных стволовых клеток. Увеличение времени между фазой G1 и S наблюдалось при выдержке клеток в течение 48 ч [76]. У мышей линии C57BL / 6 воздействие алкоголя на раннем эмбриональном этапе изменило метилирование ДНК у эмбрионов с фенотипом дефекта нервной трубки, изменив экспрессию генов, участвующих в метаболизме и развитии, таких как Nlgn3, Elavl2, Sox21, Sim1, Nlgn3, Elavl2, Sox21. и Sim1.Эти нарушения могут способствовать порокам развития и аномальному развитию плода [77]. Впоследствии Чжоу и др. обнаружили снижение экспрессии нейрогенина, Sox5, Bhlhe22, Igf1, Efemp1, Tieg и Edil3 в культурах эмбрионов мышей. В этом случае экспрессия генов, ответственных за развитие нервной трубки, модулируется изменениями в паттернах метилирования ДНК [78].

Загрязнители окружающей среды

В экологических исследованиях гибкость эпигенетических состояний вызвала растущий интерес к оценке того, может ли воздействие окружающей среды изменять эпигенетические состояния, включая метилирование ДНК и модификации гистонов [79].Исследования метилирования ДНК и модификации гистонов в связи с воздействием потенциально токсичных химических веществ в окружающей среде были подробно рассмотрены в недавней обзорной статье [80]. Здесь мы кратко рассмотрим основные классы воздействия окружающей среды, которые чаще всего считаются эпигенетическими токсикантами.

Мышьяк

В исследовании на людях, проведенном в Индии, значительное гиперметилирование ДНК промоторных областей p53 и p16 наблюдалось в ДНК крови субъектов, подвергшихся воздействию токсичных уровней мышьяка, по сравнению с контрольной группой [81].В этом исследовании гиперметилирование p53 и p16 показало зависимость от дозы мышьяка, измеренную в питьевой воде. Большое количество исследований in vitro и на животных показало, что мышьяк вычитает метильные доноры из реакций метилирования ДНК и вызывает глобальное гипометилирование ДНК [82]. Недавно было сообщено о неожиданном открытии in vivo, поскольку глобальное дозозависимое гиперметилирование ДНК крови наблюдалось у взрослых Бангладеш с хроническим воздействием мышьяка. Этот эффект был изменен фолиевой кислотой, предполагая, что индуцированное мышьяком увеличение метилирования ДНК зависело от доступности метила [82].Та же группа, однако, впоследствии сообщила, что более низкое метилирование ДНК в крови было тесно связано с вызванными мышьяком поражениями кожи в родственной бангладешской популяции [83].

Загрязнение воздуха

Воздействие загрязнения воздуха, особенно твердых частиц (ТЧ), было связано с увеличением заболеваемости и смертности от кардиореспираторных заболеваний, а также с повышенным риском рака легких [84–88]. В исследовании на людях Тарантини и др. Недавно продемонстрировали, что метилирование промотора iNOS ( индуцибельной синтазы оксида азота ) снижалось в образцах крови рабочих-литейщиков с хорошо охарактеризованным воздействием ТЧ ₁₀ в образцах, взятых после четырех -дневная рабочая неделя по сравнению с исходными образцами [89]. Деметилирование iNOS , как ожидается, увеличит экспрессию и активность белка iNOS, установленного ключевого игрока в воспалении и генерации окислительного стресса, двух основных механизмов, которые были предложены для связи вдыхания загрязнителей воздуха с их острыми последствиями для здоровья [90–92] . В том же исследовании длительное воздействие PM ₁₀ было отрицательно связано с метилированием как в Alu, так и в LINE-1 [89]. Снижение метилирования LINE-1 также наблюдалось в связи с воздействием черного углерода (BC), маркера транспортных частиц, на 1097 образцах ДНК крови из Нормативного исследования старения (NAS), повторного исследования пожилых мужчин в районе Бостона. .Поскольку гипометилирование LINE-1 в крови было обнаружено у пациентов с раком [93] и сердечно-сосудистыми заболеваниями [94], такие изменения могут воспроизводить эпигенетические процессы, связанные с развитием болезни, и представлять механизмы, с помощью которых загрязнение воздуха частицами влияет на здоровье человека [94]. В недавнем профессиональном исследовании недавно изучалось влияние воздействия ТЧ и металлических компонентов на экспрессию миРНК у 63 рабочих сталеплавильного завода. miR-222 и miR-21 — два кандидата на miRNA, связанные с окислительным стрессом и воспалением — были сверхэкспрессированы и положительно коррелировали с уровнями воздействия свинца и окислительного повреждения ДНК, соответственно [95].

Ароматические углеводороды и другие органические загрязнители

Высокий уровень воздействия бензола был связан с повышенным риском острого миелогенного лейкоза (ОМЛ) [96], который характеризуется аберрантным глобальным гипометилированием и ген-специфическим гиперметилированием / гипометилированием. В исследовании, проведенном с участием обслуживающего персонала бензозаправочных станций и сотрудников дорожной полиции, было показано, что воздействие переносимого по воздуху бензола связано со значительным снижением метилирования LINE-1 и Alu в ДНК периферической крови [97].Переносимый по воздуху бензол также был связан с гиперметилированием в p15 и гипометилированием гена ракового антигена MAGE-1 [97]. Эти результаты показывают, что воздействие бензола на относительно низких уровнях может вызывать измененное метилирование ДНК, воспроизводя аберрантные эпигенетические паттерны, обнаруженные в злокачественных клетках. Кроме того, связанное с бензолом деметилирование повторяющихся элементов может помочь объяснить эпидемиологические данные, связывающие воздействие бензола с повышенным риском множественной миеломы [98, 99], что также демонстрирует снижение метилирования повторяющихся элементов Alu e LINE-1 [97].Эти человеческие данные были недавно подтверждены обнаружением глобального гипометилирования в лимфобластоидных клетках TK6 человека, обработанных в течение 48 часов гидрохиноном, одним из активных метаболитов бензола [100]. В исследовании, проведенном с участием некурящих польских рабочих-коксоводов мужского пола, было показано, что хроническое воздействие ПАУ изменяет статус метилирования промоторов определенных генов (p53, p16, HIC1 и IL-6), а также повторяющихся Alu и LINE-1. элементы [101]. Perera et al. опубликовали исследовательское исследование, в котором для анализа ДНК белых кровяных телец пуповины 20 детей, подвергшихся воздействию ПАУ, использовался рестрикционный фингерпринт, чувствительный к метилированию.Было идентифицировано более 30 последовательностей ДНК, статус метилирования которых зависел от уровня материнской экспозиции ПАУ [102]. Rusiecki et al. оценили взаимосвязь между концентрациями стойких органических загрязнителей в плазме и глобальным метилированием ДНК в крови, рассчитанным в повторяющихся элементах Alu, у 70 гренландских инуитов, представляющих одни из самых высоких зарегистрированных уровней СОЗ в мире. В этой работе значительная обратная линейная зависимость была обнаружена для ДДТ, ДДЭ, β-БГХ, оксихлордана, α-хлордана, мирекса, нескольких ПХД и суммы всех СОЗ [103].

Психологический стресс

Более ранние исследования показали, что метилирование ДНК чувствительно к стрессовым воздействиям окружающей среды в раннем развитии и в более позднем возрасте [104–109]. Промотор гена рецептора глюкокортикоидов был изучен в гиппокампе жертв суицида и контрольной группы людей [109]. Гиперметилирование гена рецептора глюкокортикоидов было обнаружено среди жертв суицида с историей жестокого обращения в детстве, но не среди контрольной группы или жертв суицида с отрицательной историей жестокого обращения в детстве [109].Напротив, положительный ранний социальный опыт может иметь смягчающий эффект на стрессовые реакции в более позднем возрасте через эпигенетические механизмы, предполагая защитную роль положительной ранней родительской заботы [110, 111]. Это показано в исследованиях на животных, которые продемонстрировали, что более высокая материнская забота, выраженная в более высоком уровне вылизывания и ухода за детенышами, вызывает гипометилирование гена рецептора глюкокортикоидов в гиппокампе и снижает реакцию на стресс [110].

Shiftwork

Недавние достижения в эпигенетической области показали, что хронобиологические регуляторы могут вызывать ремоделирование хроматина [см. Обзор 112].Ген CLOCK регулирует циркадный ритм посредством активности гистонацетилтрансферазы, которая способствует событиям ремоделирования хроматина, участвующим в циркадном контроле экспрессии генов [113, 114]. На циркадную адаптацию могут влиять различные факторы, например, посменная работа. Согласно нескольким эпидемиологическим исследованиям, сменная работа, требующая работы в ночное время, может отрицательно сказаться на здоровье и самочувствии рабочих из-за несоответствия между эндогенной системой суточного ритма и синхронизаторами окружающей среды (например,грамм. цикл свет / темнота) [115]. Эпигенетическое перепрограммирование циркадных генов было предложено как потенциальный ответ на изменение циркадных ритмов [116, 117]. Недавнее исследование, проведенное на популяции работающих в ночную смену, показало изменения в метилировании ДНК крови, включая изменения в метилировании повторяющихся элементов Alu и ген-специфическое метилирование воспалительных генов, таких как IFN-γ и TNF-α [118].

Выводы и перспективы на будущее

За последние несколько лет в нескольких исследованиях изучалась связь между эпигенетическими признаками и факторами образа жизни, включая питание, поведение, стресс, физическую активность, рабочие привычки, курение и потребление алкоголя.Хотя на эпигенетические модификации влияет окружающая среда, большинство этих изменений, как правило, восстанавливаются в каждом поколении; однако этого не происходит в некоторых локусах генома человека [119, 120]. Возможность того, что этот феномен влияет на последующие поколения, называется эпигенетической наследственностью между поколениями [121–124]. Ожидается, что эпигенетика поможет объяснить, как экспрессия генов модулируется образом жизни и факторами окружающей среды, и принесет более полное понимание индивидуальной реакции на сигналы окружающей среды и приобретенные факторы риска ().Поскольку и эпигенетические механизмы, и образ жизни поддаются модификации, эпигенетики имеют в значительной степени неиспользованные возможности для определения того, насколько сильно эпигенетические маркеры зависят от факторов образа жизни и могут ли и насколько эпигенетические механизмы могут быть изменены после того, как положительные или отрицательные изменения образа жизни будут приобретены и поддерживаются (). Учитывая, что эпидемиологические исследования переходят к новым технологиям, таким как эпигенетика, многие из процитированных здесь исследований следует рассматривать как предположительные, поскольку дополнительных доказательств нет.

Факторы образа жизни, участвующие в эпигенетических взаимодействиях среды.

Краткое содержание

Введение

Образ жизни включает в себя различные факторы, такие как питание, поведение, стресс, физическая активность, рабочие привычки, курение и употребление алкоголя.

Факторы окружающей среды и образа жизни могут влиять на эпигенетические механизмы.

Питание

Потребление фолиевой кислоты и витамина B12

Эпидемиологические данные подтверждают антиканцерогенные свойства фолиевой кислоты.

Сообщалось о защитном эффекте низкого статуса фолиевой кислоты против колоректального рака.

Эти противоположные результаты предполагают, что добавление фолиевой кислоты может оказывать отрицательное влияние на уже существующие поражения.

Полифенолы

Полифенолы могут воздействовать на ДНК-метилтрансферазы, гистоновые ацетилазы и гистоновые деацетилазы, вызывая обратимость эпигенетической дисрегуляции.

Селен

Селен может влиять на статус метилирования ДНК, напрямую взаимодействуя с метилтрансферазами ДНК.

Ожирение и физическая активность

Макроэлементный состав рациона может способствовать развитию ожирения за счет эпигенетических механизмов.

Эпигенетические механизмы могут участвовать в опосредовании эффектов физической активности.

Табачный дым

Эффекты табачного дыма были изучены с помощью различных эпигенетических исследований, но результаты все еще обсуждаются.

Курение во время беременности связано с повышенным риском развития заболеваний у плода или в более позднем возрасте из-за эпигенетических механизмов.

Употребление алкоголя

Алкоголь является антагонистом метаболизма фолиевой кислоты и может влиять на метилирование ДНК.

Загрязнители окружающей среды

Мышьяк

Гипо / гиперметилирование наблюдалось в ДНК крови субъектов, подвергшихся токсическому уровню мышьяка.

Загрязнение воздуха

Загрязнение воздуха твердыми частицами может повлиять на здоровье человека из-за изменений метилирования ДНК.

Ароматические углеводороды и другие органические соединения

Сообщалось о повторяющемся гипометилировании элементов, а также гипер- или гипометилировании определенных генов при воздействии бензола и ПАУ.

Психологический стресс

Метилирование ДНК чувствительно к стрессовым воздействиям окружающей среды на ранних этапах развития и в более позднем возрасте.

Shiftwork

Наблюдалось эпигенетическое перепрограммирование циркадных генов, изменения в метилировании повторяющихся элементов Alu и ген-специфическое метилирование промоторов IFN-γ и TNF-α.

Заключение и перспективы на будущее

Сноски

Раскрытие финансовых и конкурирующих интересов

Эта работа финансировалась новым исследователем, финансируемым Центром гигиены окружающей среды HSPH-NIEHS ({«type»: «entrez-nucleotide» , «attrs»: {«text»: «ES000002», «term_id»: «164009490», «term_text»: «ES000002»}} ES000002) и Основание региона Ломбардия (E.S.S.I.A .: Effetti sulla salute degli inquinanti aerodispersi в регионе Ломбардия).

Авторы не имеют других соответствующих аффилированных или финансовых отношений с какой-либо организацией или организацией, имеющей финансовый интерес или финансовый конфликт с предметом или материалами, обсуждаемыми в рукописи.

Библиография

Особые заметки выделены следующим образом:

* представляющие интерес

** значительный интерес

1. Apa: Тезаурус терминов психологического индекса.

2. Пробст Ав, Данливи Э., Альмоузни Г. Эпигенетическое наследование во время клеточного цикла. Nat Rev Mol Cell Biol. 2009. 10 (3): 192–206. [PubMed] [Google Scholar] 3. Santos-Reboucas Cb, Pimentel Mm. Влияние аномальных эпигенетических паттернов на болезни человека. Eur J Hum Genet. 2007. 15 (1): 10–17. [PubMed] [Google Scholar] 4. Bartsch H, Nair J. Окислительный стресс и повреждения ДНК, вызванные перекисным окислением липидов, в канцерогенезе, вызванном воспалением. Обнаружение рака Пред. 2004. 28 (6): 385–391. [PubMed] [Google Scholar] 5.Лоулесс Mw, O’byrne Kj, Gray Sg. Окислительный стресс, индуцированный раком легких и ХОБЛ: возможности эпигенетической терапии. J Cell Mol Med. 2009. 13 (9A): 2800–2821. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 6. Арсова-Сарафиновская З., Экен А., Матевская Н. и др. Повышенный окислительный / нитрозативный стресс и снижение активности антиоксидантных ферментов при раке простаты. Clin Biochem. 2009. 42 (12): 1228–1235. [PubMed] [Google Scholar] 7. Kiec-Wilk B, Razny U, Mathers JC, Dembinska-Kiec A. Метилирование ДНК, индуцированное бета-каротином и арахидоновой кислотой, играет регулирующую роль в экспрессии гена проангиогенного рецептора VEGF (KDR) в эндотелиальных клетках.J. Physiol Pharmacol. 2009. 60 (4): 49–53. [PubMed] [Google Scholar] 8. Новак Дж., Вейландт К. Х., Хаббель П., Ван Дж., Дигнасс А., Гликман Дж. Н., Канг Дж. Связанный с колитом туморогенез толстой кишки подавляется у трансгенных мышей, богатых эндогенными n-3 жирными кислотами. Канцерогенез. 2007; 28 (9): 1991–1995. [PubMed] [Google Scholar] 9. Борек С. Диетические антиоксиданты и рак человека. Integr Cancer Ther. 2004. 3 (4): 333–341. [PubMed] [Google Scholar] 10 ** Чен Дж., Сюй X. Диета, эпигенетика и профилактика рака. Adv Genet. 2010. 71: 237–255.[PubMed] [Google Scholar] 12. Druesne N, Pagniez A, Mayeur C, et al. Диаллилдисульфид (DADS) увеличивает ацетилирование гистонов и экспрессию p21 (waf1 / cip1) в линиях опухолевых клеток толстой кишки человека. Канцерогенез. 2004. 25 (7): 1227–1236. [PubMed] [Google Scholar] 13. Zingg Jm, Jones Pa. Генетические и эпигенетические аспекты метилирования ДНК на экспрессию генома, эволюцию, мутации и канцерогенез. Канцерогенез. 1997. 18 (5): 869–882. [PubMed] [Google Scholar] 14. Гонсалес С., Уэрта Дж. М., Альварес-Урия Дж., Фернандес С., Паттерсон А. М., Лашерас К.Селен в сыворотке крови связан с концентрацией гомоцистеина в плазме у пожилых людей. J Nutr. 2004. 134 (7): 1736–1740. [PubMed] [Google Scholar] 15. Джонсон It, Белшоу, штат Нью-Джерси. Окружающая среда, диета и метилирование CpG-острова: эпигенетические сигналы при неоплазии желудочно-кишечного тракта. Food Chem Toxicol. 2008. 46 (4): 1346–1359. [PubMed] [Google Scholar] 16. Kim Jm, Hong K, Lee Jh, Lee S, Chang N. Влияние дефицита фолиевой кислоты на метилирование плацентарной ДНК у крыс с гипергомоцистеинемией. J Nutr Biochem. 2009. 20 (3): 172–176.[PubMed] [Google Scholar] 17. Джованнуччи Э. Эпидемиологические исследования фолиевой кислоты и колоректальной неоплазии: обзор. J Nutr. 2002; 132 (8 доп.): 2350S – 2355S. [PubMed] [Google Scholar] 18. Джейкоб Ра, Гретц Д.М., Тейлор П.С. и др. Умеренное истощение запасов фолиевой кислоты увеличивает уровень гомоцистеина в плазме и снижает метилирование ДНК лимфоцитов у женщин в постменопаузе. J Nutr. 1998. 128 (7): 1204–1212. [PubMed] [Google Scholar] 19. Rampersaud Gc, Kauwell Gp, Hutson Ad, Cerda Jj, Bailey Lb. Метилирование геномной ДНК снижается в ответ на умеренное истощение запасов фолиевой кислоты у пожилых женщин.Am J Clin Nutr. 2000. 72 (4): 998–1003. [PubMed] [Google Scholar] 20. Шин В., Ян Дж., Абратте См, Вермейлен Ф., Кодилл Ма. Потребление холина, превышающее текущие диетические рекомендации, сохраняет маркеры клеточного метилирования в генетической подгруппе мужчин с недостаточностью фолиевой кислоты. J Nutr. 2010. 140 (5): 975–980. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 22. Брави Ф., Полесель Дж., Бозетти С. и др. Диетическое потребление выбранных микронутриентов и риск рака поджелудочной железы: итальянское исследование методом случай-контроль. Энн Онкол.2011. 22 (1): 202–206. [PubMed] [Google Scholar] 23. Гонсалес К.А., Травье Н., Лухан-Баррозо Л. и др. Диетические факторы и риск инвазивного рака шейки матки in situ в европейском проспективном исследовании рака и исследования питания. Int J Cancer. 2010 [PubMed] [Google Scholar] 24. Шанмугам младший, Заврас Ай, Рознер Ба, Джованнуччи Эл. Взаимодействие алкоголя и фолиевой кислоты в риске рака полости рта у женщин: проспективное когортное исследование. Биомаркеры эпидемиологии рака Пред. 2010. 19 (10): 2516–2524. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 25.Шитара К., Муро К., Ито С. и др. Потребление фолиевой кислоты вместе с генетическим полиморфизмом метилентетрагидрофолатредуктазы и тимидилатсинтазы у пациентов с распространенным раком желудка. Биомаркеры эпидемиологии рака Пред. 2010. 19 (5): 1311–1319. [PubMed] [Google Scholar] 27. Фини Л., Селград М., Фольяно В. и др. Полифенолы яблока Annurca обладают мощной деметилирующей активностью и могут реактивировать подавленные гены-супрессоры опухолей в клетках колоректального рака. J Nutr. 2007. 137 (12): 2622–2628. [PubMed] [Google Scholar] 28.Ссылка A, Балагер Ф, Гоэль А. Химиопрофилактика рака диетическими полифенолами: многообещающая роль для эпигенетики. Biochem Pharmacol. 2010. 80 (12): 1771–1792. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 29. Paluszczak J, Krajka-Kuzniak V, Malecka Z, et al. Частое гиперметилирование генов в клеточных линиях рака гортани и устойчивость к индукции деметилирования полифенолами растений. Toxicol In Vitro. 2011; 25 (1): 213–221. [PubMed] [Google Scholar] 30. Юаса Й., Нагасаки Х., Акияма Й. и др. Статус метилирования ДНК обратно коррелирует с потреблением зеленого чая и физической активностью у пациентов с раком желудка.Int J Cancer. 2009. 124 (11): 2677–2682. [PubMed] [Google Scholar] 31. Юаса Й., Нагасаки Х., Акияма Й. и др. Связь между метилированием гена CDX2 и диетическими факторами у больных раком желудка. Канцерогенез. 2005. 26 (1): 193–200. [PubMed] [Google Scholar] 32. Fang Mz, Wang Y, Ai N и др. Чайный полифенол (-) — эпигаллокатехин-3-галлат ингибирует ДНК-метилтрансферазу и реактивирует гены, подавляющие метилирование, в линиях раковых клеток. Cancer Res. 2003. 63 (22): 7563–7570. [PubMed] [Google Scholar] 33. Ли Вдж, Шим Джи, Чжу Бт.Механизмы ингибирования ДНК-метилтрансфераз катехинами и биофлавоноидами чая. Mol Pharmacol. 2005. 68 (4): 1018–1030. [PubMed] [Google Scholar] 34. Фанг М., Чен Д., Ян Ч. Диетические полифенолы могут влиять на метилирование ДНК. J Nutr. 2007; 137 (1 доп.): 223С – 228С. [PubMed] [Google Scholar] 35. Lambert Jd, Lee Mj, Diamond L и др. Дозозависимые уровни эпигаллокатехин-3-галлата в раковых клетках толстой кишки человека, плазме и тканях мышей. Утилизация наркотиков. 2006; 34 (1): 8–11. [PubMed] [Google Scholar] 36.Adlercreutz H, Mazur W. Фитоэстрогены и западные болезни. Ann Med. 1997. 29 (2): 95–120. [PubMed] [Google Scholar] 37. Цинь В., Чжу В., Ши Х и др. Изофлавоны сои обладают антиэстрогенным действием и изменяют гиперметилирование промотора молочной железы у здоровых женщин в пременопаузе. Nutr Cancer. 2009. 61 (2): 238–244. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 38. Ли Ю., Лю Л., Эндрюс Л., Толлефсбол К. Генистеин истощает активность теломеразы из-за перекрестного взаимодействия генетических и эпигенетических механизмов. Int J Cancer.2009. 125 (2): 286–296. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 39. Cross Hs, Kallay E, Lechner D, Gerdenitsch W., Adlercreutz H, Armbrecht Hj. Фитоэстрогены и метаболизм витамина D: новая концепция профилактики и лечения колоректального рака, рака простаты и молочной железы. J Nutr. 2004; 134 (5): 1207С – 1212С. [PubMed] [Google Scholar] 40. Xiang N, Zhao R, Song G, Zhong W. Селенит реактивирует молчащие гены, изменяя метилирование ДНК и гистоны в клетках рака простаты. Канцерогенез. 2008. 29 (11): 2175–2181.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 41. Дэвис С. Д., Милнер Дж. Границы нутригеномики, протеомики, метаболомики и профилактики рака. Mutat Res. 2004. 551 (1-2): 51–64. [PubMed] [Google Scholar] 42 * Хуанг С. Метилтрансферазы гистонов, диетические питательные вещества и опухолевые супрессоры. Нат Рев Рак. 2002. 2 (6): 469–476. [PubMed] [Google Scholar] 43 * Davis Cd, Uthus Eo. Метилирование ДНК, предрасположенность к раку и взаимодействия с питательными веществами. Exp Biol Med (Maywood) 2004; 229 (10): 988–995. [PubMed] [Google Scholar] 44.Кокс Р., Гурха С. Изучение механизма индуцированной селенитом гипометилированной ДНК и дифференцировки эритролейкозных клеток Френда. Канцерогенез. 1986; 7 (12): 2015–2018. [PubMed] [Google Scholar] 45. Fiala Es, Staretz Me, Pandya Ga, El-Bayoumy K, Hamilton Sr. Ингибирование ДНК-цитозинметилтрансферазы химиопрофилактическими соединениями селена, определенное улучшенным анализом ДНК-цитозин-метилтрансферазы и метилирования ДНК-цитозина. Канцерогенез. 1998. 19 (4): 597–604. [PubMed] [Google Scholar] 46.Дэвис Cd, Утус Эо. Обработка диетическим селенитом и азадеоксицитидином влияет на индуцированное диметилгидразином аберрантное образование крипт в толстой кишке крысы и метилирование ДНК в клетках HT-29. J Nutr. 2002. 132 (2): 292–297. [PubMed] [Google Scholar] 47. Дэвис Cd, Утус Эо, Финли Джу. Пищевой селен и мышьяк влияют на метилирование ДНК in vitro в клетках Caco-2 и in vivo в печени и толстой кишке крыс. J Nutr. 2000. 130 (12): 2903–2909. [PubMed] [Google Scholar] 48. Гастальделли А., Баста Г. Внематочный жир и сердечно-сосудистые заболевания: какая связь? Нутр Метаб Кардиоваск Дис.2010. 20 (7): 481–490. [PubMed] [Google Scholar] 49. Аллендер С., Рейнер М. Бремя избыточного веса и плохого состояния здоровья, связанного с ожирением, в Великобритании. Obes Rev.2007; 8 (5): 467–473. [PubMed] [Google Scholar] 50. Кляйн С., Эллисон Д. Б., Хеймсфилд С. Б. и др. Окружность талии и кардиометаболический риск: согласованное заявление от Shaping America’s Health: Association for Weight Management and Obesity Prevention; NAASO, Общество ожирения; Американское общество питания; и Американская диабетическая ассоциация. Ожирение (Серебряная весна) 2007; 15 (5): 1061–1067.[PubMed] [Google Scholar] 51. Lomba A, Milagro Fi, Garcia-Diaz Df, Marti A, Campion J, Martinez Ja. Ожирение, вызванное парным питанием с высоким содержанием сахарозы: метилирование и паттерн экспрессии генов, связанных с энергетическим гомеостазом. Lipids Health Dis. 2010; 9:60. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 52. Кэмпион Дж., Милагро Фи, Мартинес Я. Индивидуальность и эпигенетика при ожирении. Obes Rev.2009; 10 (4): 383–392. [PubMed] [Google Scholar] 53. Чжан Ф.Ф., Кардарелли Р., Кэрролл Дж. И др. Физическая активность и глобальное метилирование геномной ДНК в популяции, свободной от рака.Эпигенетика. 2011; 6 (3) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 54 ** Schulz Wa, Steinhoff C, Florl Ar. Метилирование эндогенных ретроэлементов человека при здоровье и болезнях. Curr Top Microbiol Immunol. 2006; 310: 211–250. [PubMed] [Google Scholar] 55. Баккарелли А., Райт Р., Боллати В. и др. Ишемическая болезнь сердца и инсульт в связи с метилированием ДНК крови. Эпидемиология. 2010. 21 (6): 819–828. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 56. Mcgee Sl, Fairlie E, Garnham Ap, Hargreaves M. Модификации гистонов в скелетных мышцах человека, вызванные физической нагрузкой.J Physiol. 2009. 587 (Pt 24): 5951–5958. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 57. Радом-Айзик С., Залдивар Ф. младший, Оливер С., Галассетти П., Купер Дм. Доказательства участия микроРНК в изменениях экспрессии нейтрофильных генов, связанных с физической нагрузкой. J Appl Physiol. 2010. 109 (1): 252–261. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 58. Tommasi S, Kim Si, Zhong X, Wu X, Pfeifer Gp, Besaratinia A. Изучение эпигенетических эффектов прототипа канцерогена, полученного из дыма, на клетки человека. PLoS One. 2010; 5 (5): e10594.[Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 59. Марвик Джа, Киркхэм Па, Стивенсон С.С. и др. Сигаретный дым изменяет ремоделирование хроматина и индуцирует провоспалительные гены в легких крысы. Am J Respir Cell Mol Biol. 2004. 31 (6): 633–642. [PubMed] [Google Scholar] 60. Ван ден Брок А, Брамбилла Э, Моро-Сибилот Д. и др. Потеря триметилирования гистона h5K20 происходит при пренеоплазии и влияет на прогноз немелкоклеточного рака легкого. Clin Cancer Res. 2008. 14 (22): 7237–7245. [PubMed] [Google Scholar] 61.Тойока С., Токумо М., Шигемацу Х., Мацуо К., Асано Х., Томии К. и др. Мутационные и эпигенетические доказательства независимых путей развития аденокарциномы легких у курильщиков и никогда не куривших. Cancer Res. 2006. 66 (3): 1371–1375. [PubMed] [Google Scholar] 62. Лю Ф., Киллиан Дж. К., Ян М. и др. Эпигеномные изменения и профили экспрессии генов в респираторном эпителии при воздействии конденсата сигаретного дыма. Онкоген. 2010. 29 (25): 3650–3664. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 63. Вудсон К., Мейсон Дж., Чой Св и др.Гипометилирование р53 в ДНК периферической крови связано с развитием рака легких. Эпидемиол рака Биомаркеры Пред. 2001. 10 (1): 69–74. [PubMed] [Google Scholar] 64. Pogribny Ip, Basnakian Ag, Miller Bj, Lopatina Ng, Poirier La, James Sj. Разрывы в геномной ДНК и в гене p53 связаны с гипометилированием печени крыс с дефицитом фолиевой кислоты / метила. Cancer Res. 1995; 55 (9): 1894–1901. [PubMed] [Google Scholar] 65. Ким Йи, Погрибный Ип, Баснакян Аг и др. Дефицит фолиевой кислоты у крыс вызывает разрывы цепей ДНК и гипометилирование в гене-супрессоре опухоли p53.Am J Clin Nutr. 1997. 65 (1): 46–52. [PubMed] [Google Scholar] 66. Breton Cv, Byun Hm, Wenten M, Pan F, Yang A, Gilliland Fd. Воздействие табачного дыма во время беременности влияет на глобальное и ген-специфическое метилирование ДНК. Am J Respir Crit Care Med. 2009. 180 (5): 462–467. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 67. Пинелес Бл, Ромеро Р., Черногория Д. и др. Определенные подмножества микроРНК по-разному экспрессируются в плаценте человека пациентов с преэклампсией. Am J Obstet Gynecol. 2007; 196 (3): 261, e261–266.[PubMed] [Google Scholar] 68. Maccani Ma, Avissar-Whiting M, Banister Ce, Mcgonnigal B, Padbury Jf, Marsit Cj. Курение матери во время беременности связано с подавлением активности miR-16, miR-21 и miR-146a в плаценте. Эпигенетика. 2010; 5 (7) [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 69. Иззотти А., Ларгеро П., Лонгобарди М. и др. Дозозависимость и стойкость изменений экспрессии микроРНК, вызванных сигаретным дымом в легких мыши. Mutat Res. 2010 [PubMed] [Google Scholar] 70 ** Иригарей П., Ньюби Джа, Клапп Р. и др.Факторы, связанные с образом жизни, и факторы окружающей среды, вызывающие рак: обзор. Biomed Pharmacother. 2007. 61 (10): 640–658. [PubMed] [Google Scholar] 71. Ван Энгеланд М., Вейенберг М.П., Ремен Г.М. и др. Влияние потребления фолиевой кислоты и алкоголя с пищей на метилирование промотора при спорадическом колоректальном раке: когортное исследование диеты и рака в Нидерландах. Cancer Res. 2003. 63 (12): 3133–3137. [PubMed] [Google Scholar] 72. De Vogel S, Bongaerts Bw, Wouters Ka и др. Связь потребления метильных доноров с пищей с гиперметилированием промотора MLh2 и родственными молекулярными фенотипами при спорадическом колоректальном раке.Канцерогенез. 2008. 29 (9): 1765–1773. [PubMed] [Google Scholar] 73. Хоу Л., Ван Х, Сартори С. и др. Гипометилирование ДНК лейкоцитов крови и риск рака желудка в польской популяции высокого риска. Int J Cancer. 2010. 127 (8): 1866–1874. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 74. Марута Равиндран CR, Ticku MK. Изменения паттерна метилирования гена NMDA-рецептора NR2B в корковых нейронах после хронической обработки этанолом у мышей. Brain Res Mol Brain Res. 2004. 121 (1–2): 19–27. [PubMed] [Google Scholar] 75.Марута Равиндран CR, Ticku MK. Роль CpG-островков в повышающей регуляции экспрессии гена NR2B рецептора NMDA после хронической обработки этанолом культивированных кортикальных нейронов мышей. Neurochem Int. 2005. 46 (4): 313–327. [PubMed] [Google Scholar] 76. Хикс С.Д., Миддлтон Ф.А., Миллер М.В. Этанол-индуцированное метилирование генов клеточного цикла в нервных стволовых клетках. J Neurochem. 2010. 114 (6): 1767–1780. [PubMed] [Google Scholar] 77. Лю Ю, Балараман Ю, Ван Г, племянник КП, Чжоу ФК. Воздействие алкоголя изменяет профили метилирования ДНК у эмбрионов мышей на ранней стадии нейруляции.Эпигенетика. 2009. 4 (7): 500–511. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 78. Zhou FC, Zhao Q, Liu Y, Goodlett CR, Liang T, McClintick JN, Edenberg HJ, Li L. Изменение экспрессии генов под воздействием алкоголя при ранней нейруляции. BMC Genomics. 2001; 12: 124–140. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 81. Чанда С., Дасгупта Уб, Гухамазумдер Д. и др. Гиперметилирование ДНК промоторов гена p53 и p16 у людей, подвергшихся воздействию мышьяка, со злокачественными новообразованиями и без них. Toxicol Sci. 2006. 89 (2): 431–437. [PubMed] [Google Scholar] 82.Пилснер-младший, Лю X, Ахсан Х. и др. Геномное метилирование ДНК лейкоцитов периферической крови: влияние мышьяка и фолиевой кислоты у взрослых Бангладеш. Am J Clin Nutr. 2007. 86 (4): 1179–1186. [PubMed] [Google Scholar] 83. Пилснер-младший, Лю X, Ахсан Х. и др. Дефицит фолиевой кислоты, гипергомоцистеинемия, низкий уровень креатинина в моче и гипометилирование ДНК лейкоцитов являются факторами риска поражений кожи, вызванных мышьяком. Перспектива здоровья окружающей среды. 2009. 117 (2): 254–260. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 84. Baccarelli A, Cassano Pa, Litonjua A и др.Сердечная вегетативная дисфункция: последствия загрязнения воздуха твердыми частицами и защита диетическими метильными нутриентами и метаболическими полиморфизмами. Тираж. 2008. 117 (14): 1802–1809. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 85. Брук-Роуд, Франклин Б., Кашио В. и др. Загрязнение воздуха и сердечно-сосудистые заболевания: заявление для медицинских работников от Группы экспертов по народонаселению и профилактике Американской кардиологической ассоциации. Тираж. 2004. 109 (21): 2655–2671. [PubMed] [Google Scholar] 86.Питерс А. Твердые частицы и болезни сердца: данные эпидемиологических исследований. Toxicol Appl Pharmacol. 2005. 207 (2 доп.): 477–482. [PubMed] [Google Scholar] 87. Samet Jm, Dominici F, Curriero Fc, Coursac I, Zeger Sl. Загрязнение воздуха мелкими частицами и смертность в 20 городах США, 1987–1994 гг. N Engl J Med. 2000. 343 (24): 1742–1749. [PubMed] [Google Scholar] 88. Vineis P, Husgafvel-Pursiainen K. Загрязнение воздуха и рак: исследования биомаркеров в человеческих популяциях. Канцерогенез. 2005. 26 (11): 1846–1855.[PubMed] [Google Scholar] 89. Тарантини Л., Бонзини М., Апостоли П. и др. Влияние твердых частиц на содержание метилирования геномной ДНК и метилирование промотора iNOS. Перспектива здоровья окружающей среды. 2009. 117 (2): 217–222. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 90. Alexeeff Se, Litonjua Aa, Wright Ro и др. Воздействие озона, антиоксидантные гены и функция легких в когорте пожилых людей: исследование нормативного старения VA. Occup Environ Med. 2008. 65 (11): 736–742. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 91. Баккарелли А., Занобетти А., Мартинелли И. и др.Загрязнение воздуха, курение и гомоцистеин плазмы. Перспектива здоровья окружающей среды. 2007. 115 (2): 176–181. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 92. Шахин Т., Баккарелли А., Литонжуа А. и др. Загрязнение воздуха твердыми частицами, гены окислительного стресса и вариабельность сердечного ритма в когорте пожилых людей. Перспектива здоровья окружающей среды. 2007. 115 (11): 1617–1622. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 94 * Castro R, Rivera I., Struys Ea, et al. Повышение концентрации гомоцистеина и S-аденозилгомоцистеина и гипометилирование ДНК при сосудистых заболеваниях.Clin Chem. 2003. 49 (8): 1292–1296. [PubMed] [Google Scholar] 95. Боллати В., Маринелли Б., Апостоли П. и др. Воздействие твердых частиц, богатых металлами, изменяет экспрессию потенциальных микроРНК в лейкоцитах периферической крови. Перспектива здоровья окружающей среды. 2010. 118 (6): 763–768. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 96. Снайдер Р. Бензол и лейкемия. Crit Rev Toxicol. 2002. 32 (3): 155–210. [PubMed] [Google Scholar] 97. Боллати В., Баккарелли А., Хоу Л. и др. Изменения в паттернах метилирования ДНК у субъектов, подвергшихся воздействию низких доз бензола.Cancer Res. 2007. 67 (3): 876–880. [PubMed] [Google Scholar] 98. Costantini As, Benvenuti A, Vineis P, et al. Риск лейкемии и множественной миеломы, связанный с воздействием бензола и других органических растворителей: данные итальянского многоцентрового исследования случай-контроль. Am J Ind Med. 2008. 51 (11): 803–811. [PubMed] [Google Scholar] 99. Киркелейт Дж., Риисе Т, Братвейт М, Моен Бе. Повышенный риск острого миелогенного лейкоза и множественной миеломы в исторической когорте нефтяников, контактировавших с сырой нефтью.Контроль причин рака. 2008. 19 (1): 13–23. [PubMed] [Google Scholar] 100. Ji Z, Zhang L, Peng V, Ren X, Mchale Cm, Smith Mt. Сравнение цитогенетических изменений и глобального гипометилирования ДНК, вызванного бензольным метаболитом, гидрохиноном, с изменениями, вызванными мелфаланом и этопозидом. Лейкемия. 2010. 24 (5): 986–991. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 101. Паванелло С., Боллати В., Песатори Ас и др. Глобальные и специфичные для генов изменения метилирования промотора связаны с уровнями аддукта анти-B [a] PDE-ДНК и влияют на уровни микроядер у людей, подвергшихся воздействию полициклических ароматических углеводородов.Int J Cancer. 2009. 125 (7): 1692–1697. [PubMed] [Google Scholar] 102. Перера Ф., Тан Вай, Хербстман Дж. И др. Связь метилирования ДНК 5′-CpG-островка ACSL3 с трансплацентарным воздействием полициклических ароматических углеводородов, переносимых по воздуху, и детской астмой. PLoS One. 2009; 4 (2): e4488. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 103. Русецки Я., Баккарелли А., Боллати В., Тарантини Л., Мур Ле, Бонефельд-Йоргенсен Эк. Глобальное гипометилирование ДНК связано с высоким содержанием стойких органических загрязнителей в сыворотке крови у гренландских инуитов.Перспектива здоровья окружающей среды. 2008. 116 (11): 1547–1552. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 105. Miller Ca, Sweatt Jd. Ковалентная модификация ДНК регулирует формирование памяти. Нейрон. 2007. 53 (6): 857–869. [PubMed] [Google Scholar] 106 ** Szyf M, Mcgowan P, Meaney Mj. Социальная среда и эпигеном. Environ Mol Mutagen. 2008. 49 (1): 46–60. [PubMed] [Google Scholar] 108. Murgatroyd C, Patchev Av, Wu Y и др. Динамическое метилирование ДНК программирует стойкие неблагоприятные последствия стресса в раннем возрасте. Nat Neurosci.2009. 12 (12): 1559–1566. [PubMed] [Google Scholar] 109. Макгоуэн По, Сасаки А., Д’алессио Ас и др. Эпигенетическая регуляция рецептора глюкокортикоидов в мозге человека связана с жестоким обращением в детстве. Nat Neurosci. 2009. 12 (3): 342–348. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 110 * Weaver Ic. Эпигенетическое программирование материнским поведением и фармакологическим вмешательством. Природа против воспитания: давайте откажемся от всего этого. Эпигенетика. 2007. 2 (1): 22–28. [PubMed] [Google Scholar] 111. Weaver Ic, Cervoni N, Champagne Fa и др.Эпигенетическое программирование по материнскому поведению. Nat Neurosci. 2004. 7 (8): 847–854. [PubMed] [Google Scholar] 112. Накахата Й., Гримальди Б., Сахар С., Хираяма Дж., Сассоне-Корси П. Сигнал циркадным часам: пластичность путем ремоделирования хроматина. Curr Opin Cell Biol. 2007. 19 (2): 230–237. [PubMed] [Google Scholar] 113. Hirayama J, Sahar S, Grimaldi B., Tamaru T., Takamatsu K, Nakahata Y, Sasson Corsi P. ЧАСОВО-опосредованное ацетилирование BMAL1 контролирует циркадную функцию. Природа. 2007. 450 (7172): 1086–1090. [PubMed] [Google Scholar] 114.Гримальди Б., Накахата Ю., Калузова М., Масубучи С., Сассоне-Корси П. Ремоделирование хроматина, метаболизм и циркадные часы: взаимодействие ЧАСОВ и SIRT1. Int J Biochem Cell Biol. 2009. 41 (1): 81–86. [PubMed] [Google Scholar] 116. Чжу И, Чжэн Т., Стивенс Рг, Чжан И, Бойл П. Имеют ли значение «часы» при раке простаты? Биомаркеры эпидемиологии рака Пред. 2006; 15 (1): 3–5. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 117. Сахар С., Сассоне-Корси П. Циркадные часы и рак груди: молекулярная связь. Клеточный цикл.2007. 6 (11): 1329–1331. [PubMed] [Google Scholar] 118. Боллати В., Баккарелли А., Сартори С. и др. Эпигенетические эффекты сменной работы на метилирование ДНК крови. Chronobiol Int. 2010. 27 (5): 1093–1104. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 119. Морган Д.К., Уайтлоу Э. Случай трансгенерационного эпигенетического наследования у людей. Мамм Геном. 2008. 19 (6): 394–397. [PubMed] [Google Scholar] 120. Чао М.Дж., Рамагопалан С.В., Эррера Б.М., Линкольн М.Р., Даймент Д.А., Садовник А.Д., Эберс Г.С. Эпигенетика восприимчивости к рассеянному склерозу: разница в рисках трансгенерации локализована в основном комплексе гистосовместимости.Hum Mol Genet. 2009. 18 (2): 261–266. [PubMed] [Google Scholar] 121. Даксинджер Л., Уайтлоу Э. Трансгенерационное эпигенетическое наследование: больше вопросов, чем ответов. Genome Res. 2010. 20 (12): 1623–1628. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar] 124. Скиннер М.К., Маниккам М., Герреро-Босанья С. Эпигенетические трансгенерационные действия факторов окружающей среды в этиологии болезни. Trends Endocrinol Metab. 2010. 21 (4): 214–222. [Бесплатная статья PMC] [PubMed] [Google Scholar]

Эпигенетика и образ жизни

Эпигеномика.Авторская рукопись; доступно в PMC 2013 26 августа.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC3752894

NIHMSID: NIHMS498542

Хорхе Алехандро Алегрия-Медикал Торрес

, департамент департамента здравоохранения Автонома Сан-Луис-Потоси, Мексика. Телефон: +52 01 4448262345 вн. 565; Факс: +52 01 4448262351

Андреа Баккарелли

² Программа по воздействию, эпидемиологии и рискам, Департамент гигиены окружающей среды, Гарвардская школа общественного здравоохранения, Бостон, Массачусетс, США.Телефон: (617) 384-8742. Факс: (617) 384-8859

Валентина Боллати

³ Центр молекулярной и генетической эпидемиологии, Департамент окружающей среды и гигиены труда, Миланский университет и фонд IRCCS Ospedale Via Maggiore Policlinico, Mangiagalli e Regina Barnaba 8, Милан 20122, Италия. Телефон: +39 02 50320127; Факс: +39 02 50320103

¹ Departamento de Toxicologia Ambiental, Facultad de Medicina, Автономный университет Сан-Луис-Потоси, Мексика.Телефон: +52 01 4448262345 вн. 565; Факс: +52 01 4448262351

Abstract

Введение

Взаимодействие между окружающей средой и эпигенетикой

Таблица 1

Факторы образа жизни с эпигенетическими эффектами

Фактор	Пример	Исследования:	Ссылка

Пищевая ценность	Фолат	человек	[16, 17]
	Фитоэстроген	доброкачественные клетки молочной железы человека	[36]
	Полифенолы	раковые клетки человека	[27, 30–33]
		человек	28, 29
	Селен	раковые клетки человека
	Физическая активность	Физические упражнения	биопсия мышечной ткани человека	[54]
	Физическая активность	человек	[51, 55]

Табачный дым	Сигаретный дым	люди	[63]
		пациенты с раком легких	[60]

		респираторный эпителий	[59]
		крысы и мыши	[66]

Алкоголь	Высокое потребление алкоголя	человек	[73]

Загрязняющие вещества	Мышьяк	человек	[73–75]
	PM10	человек	[81, 87]
	черный углерод
	Бензол	человек	[89]
	ПАУ	человек	[93]
		лимфобластоидные клетки человека
	СОЗ	человек	[95]

Эмоциональные	Стрессовые переживания	крысы	[97]
		мыши	[100]

Посменная работа	Работа в ночное время	человек	[107]

Продукты питания

Потребление фолиевой кислоты и витамина B12

Полифенолы

Селен

Ожирение и физическая активность

Табачный дым

Потребление алкоголя

Загрязнители окружающей среды

Мышьяк

Загрязнение воздуха

Ароматические углеводороды и другие органические загрязнители

Психологический стресс

Shiftwork

Выводы и перспективы на будущее

Факторы образа жизни, участвующие в эпигенетических взаимодействиях среды.

Краткое содержание

Введение

Факторы окружающей среды и образа жизни могут влиять на эпигенетические механизмы.

Питание

Потребление фолиевой кислоты и витамина B12

Эпидемиологические данные подтверждают антиканцерогенные свойства фолиевой кислоты.

Сообщалось о защитном эффекте низкого статуса фолиевой кислоты против колоректального рака.

Полифенолы

Селен

Селен может влиять на статус метилирования ДНК, напрямую взаимодействуя с метилтрансферазами ДНК.

Ожирение и физическая активность

Макроэлементный состав рациона может способствовать развитию ожирения за счет эпигенетических механизмов.

Эпигенетические механизмы могут участвовать в опосредовании эффектов физической активности.

Табачный дым

Употребление алкоголя

Алкоголь является антагонистом метаболизма фолиевой кислоты и может влиять на метилирование ДНК.

Загрязнители окружающей среды

Мышьяк

Гипо / гиперметилирование наблюдалось в ДНК крови субъектов, подвергшихся токсическому уровню мышьяка.

Загрязнение воздуха

Ароматические углеводороды и другие органические соединения

Психологический стресс

Shiftwork

Заключение и перспективы на будущее

Сноски

Раскрытие финансовых и конкурирующих интересов

Библиография

Особые заметки выделены следующим образом:

* представляющие интерес

** значительный интерес

1. Apa: Тезаурус терминов психологического индекса.

Эпигенетика и образ жизни

Эпигеномика.Авторская рукопись; доступно в PMC 2013 26 августа.

Опубликован в окончательной отредактированной форме как:

PMCID: PMC3752894

NIHMSID: NIHMS498542

Хорхе Алехандро Алегрия-Медикал Торрес

, департамент департамента здравоохранения Автонома Сан-Луис-Потоси, Мексика. Телефон: +52 01 4448262345 вн. 565; Факс: +52 01 4448262351

Андреа Баккарелли

² Программа по воздействию, эпидемиологии и рискам, Департамент гигиены окружающей среды, Гарвардская школа общественного здравоохранения, Бостон, Массачусетс, США.Телефон: (617) 384-8742. Факс: (617) 384-8859

Валентина Боллати

³ Центр молекулярной и генетической эпидемиологии, Департамент окружающей среды и гигиены труда, Миланский университет и фонд IRCCS Ospedale Via Maggiore Policlinico, Mangiagalli e Regina Barnaba 8, Милан 20122, Италия. Телефон: +39 02 50320127; Факс: +39 02 50320103

¹ Departamento de Toxicologia Ambiental, Facultad de Medicina, Автономный университет Сан-Луис-Потоси, Мексика.Телефон: +52 01 4448262345 вн. 565; Факс: +52 01 4448262351

Abstract

Введение

Взаимодействие между окружающей средой и эпигенетикой

Таблица 1

Факторы образа жизни с эпигенетическими эффектами

Фактор	Пример	Исследования:	Ссылка

Пищевая ценность	Фолат	человек	[16, 17]
	Фитоэстроген	доброкачественные клетки молочной железы человека	[36]
	Полифенолы	раковые клетки человека	[27, 30–33]
		человек	28, 29
	Селен	раковые клетки человека
	Физическая активность	Физические упражнения	биопсия мышечной ткани человека	[54]
	Физическая активность	человек	[51, 55]

Табачный дым	Сигаретный дым	люди	[63]
		пациенты с раком легких	[60]

		респираторный эпителий	[59]
		крысы и мыши	[66]

Алкоголь	Высокое потребление алкоголя	человек	[73]

Загрязняющие вещества	Мышьяк	человек	[73–75]
	PM10	человек	[81, 87]
	черный углерод
	Бензол	человек	[89]
	ПАУ	человек	[93]
		лимфобластоидные клетки человека
	СОЗ	человек	[95]

Эмоциональные	Стрессовые переживания	крысы	[97]
		мыши	[100]

Посменная работа	Работа в ночное время	человек	[107]

Продукты питания

Потребление фолиевой кислоты и витамина B12

Полифенолы

Селен

Ожирение и физическая активность

Табачный дым

Потребление алкоголя

Загрязнители окружающей среды

Мышьяк

Загрязнение воздуха

Ароматические углеводороды и другие органические загрязнители

Психологический стресс

Shiftwork

Выводы и перспективы на будущее

Факторы образа жизни, участвующие в эпигенетических взаимодействиях среды.

Краткое содержание

Введение

Факторы окружающей среды и образа жизни могут влиять на эпигенетические механизмы.

Питание

Потребление фолиевой кислоты и витамина B12

Эпидемиологические данные подтверждают антиканцерогенные свойства фолиевой кислоты.

Сообщалось о защитном эффекте низкого статуса фолиевой кислоты против колоректального рака.

Полифенолы

Селен

Селен может влиять на статус метилирования ДНК, напрямую взаимодействуя с метилтрансферазами ДНК.

Ожирение и физическая активность

Макроэлементный состав рациона может способствовать развитию ожирения за счет эпигенетических механизмов.

Эпигенетические механизмы могут участвовать в опосредовании эффектов физической активности.

Табачный дым

Употребление алкоголя

Алкоголь является антагонистом метаболизма фолиевой кислоты и может влиять на метилирование ДНК.

Загрязнители окружающей среды

Мышьяк

Гипо / гиперметилирование наблюдалось в ДНК крови субъектов, подвергшихся токсическому уровню мышьяка.

Загрязнение воздуха

Ароматические углеводороды и другие органические соединения

Психологический стресс

Shiftwork

Заключение и перспективы на будущее

Сноски

Раскрытие финансовых и конкурирующих интересов

Библиография

Особые заметки выделены следующим образом:

* представляющие интерес

** значительный интерес

1. Apa: Тезаурус терминов психологического индекса.

Как диета может изменить вашу ДНК

Диетологи давно знали, что «вы — то, что вы едите» — это не просто выражение.Недавние исследования показывают, что то, что вы едите, влияет на вас, а иногда даже на ваших детей и внуков.

Этой зимой «Нестле» собрала уважаемых экспертов в области здоровья человека и животных, чтобы обсудить будущее науки о питании. Одна из возникших тем — эпигенетическое влияние диеты и образа жизни на здоровье человека. Эпигенетика — это изучение того, как различные биологические и экологические сигналы влияют на экспрессию генов. Вместо того, чтобы изменять саму ДНК, эпигенетические сигналы могут, например, вызывать изменения количества метильных химических групп, прикрепленных к гену, включая его включение или выключение.Диета человека является важным источником эпигенетических сигналов, и в настоящее время ученые исследуют, как пищевые привычки влияют на экспрессию генов у взрослых и их потомков. Понимание этой взаимосвязи может помочь исследователям определить элементы питания, которые могут помочь предотвратить или лечить такие заболевания, как ожирение, диабет, ишемическая болезнь сердца, рак и болезнь Альцгеймера.

В Исследовательском центре «Нестле» в Лозанне, Швейцария, более 550 ученых, научных сотрудников и технических специалистов руководят наукой и технологиями для всех предприятий «Нестле» по всему миру.Сюда входит изучение взаимосвязи между диетой и здоровьем человека. «Эпигенетика становится все более важной для этой работы», — говорит Ирма Сильва-Золецци, руководитель платформы материнского питания в Исследовательском центре Nestlé. «Очень важно понимать роль питания в обеспечении здоровья между поколениями, особенно между матерью и ребенком», — говорит она. Эпигенетика влияет на дифференциацию клеток и формирует то, как клетки функционируют в долгосрочной перспективе, что делает жизненно важным понимание того, как питание во время беременности может повлиять на несколько поколений.

Эпидемиологические исследования показывают, как определенные воздействия со временем повлияли на здоровье определенных групп населения, особенно между матерью и ребенком. Один из известных примеров — голландская голодная зима. В 1944 году в западных Нидерландах разразился голод, заставивший жителей, в том числе беременных матерей, получать от 400 до 800 калорий в день. Когда ученые позже изучали детей, зачатых, вынашиваемых или родившихся в этот период, они обнаружили повышенный уровень ожирения, изменение липидного профиля и сердечно-сосудистые заболевания во взрослом возрасте.

Чтобы лучше понять, как эпигенетика может направлять разработку пищевых продуктов для беременных и кормящих женщин, Nestlé в 2011 году установила партнерство с Глобальным исследовательским консорциумом EpiGen. В группу входят Саутгемптонский университет, Сингапурский институт клинических наук, Национальный университет Сингапура и Auckland UniServices Limited. Совместно финансируемое партнерство сосредоточено на том, как диета и образ жизни беременных женщин, а также другие факторы, такие как микробиота раннего возраста, могут влиять на гены и развитие их ребенка.В 2015 году EpiGen и Исследовательский центр Nestlé опубликовали исследование в журнале mBio , в котором исследователи обнаружили, что динамика микробиоты кишечника младенца может влиять на жировые отложения у человека в более позднем возрасте.

Недавно компания EpiGen начала международное клиническое испытание NiPPeR, также известное как «Нутритивное вмешательство для предотвращения зачатия и во время беременности для поддержания здорового метаболизма глюкозы и здоровья потомства». В исследовании оценивается, может ли диетический напиток, принимаемый до зачатия и во время беременности, способствовать поддержанию здорового метаболизма глюкозы у матерей.Как объясняет Сильва-Золецци, уровень глюкозы в крови матери может быть высоким задолго до того, как гестационный диабет будет диагностирован примерно на 28 неделе беременности. Это может повлиять как на мать, так и на плод, подвергая их более высокому риску метаболических нарушений, таких как диабет 2 типа, в более позднем возрасте. Корректировка питания на ранних сроках беременности — или даже до зачатия — потенциально может помочь остановить или замедлить этот процесс.

Nestlé и EpiGen — не единственные группы, исследующие эпигенетическое влияние диеты.В исследовании, проведенном Немецким исследовательским центром гигиены окружающей среды и опубликованном в Nature Genetics в 2016 году, генетически идентичные мыши, которые потребляли диету с высоким содержанием жиров, с большей вероятностью производили потомство с ожирением с нарушенной толерантностью к глюкозе, что является ранним признаком типа 2. диабет.

Эпигенетические воздействия не ограничиваются ожирением и диабетом. Исследование, проведенное в 2014 году в Science Кембриджским университетом, показало, что недоедающие беременные мыши рожали потомство с непереносимостью глюкозы и проблемами с поджелудочной железой.Моше Шиф, генетик из Медицинской школы Университета Макгилла в Монреале, исследует эпигенетические основы множества заболеваний, включая депрессию и болезнь Альцгеймера. Недавно он внес вклад в статью Biological Psychiatry в феврале 2017 года о связи между материнской инфекцией у беременных мышей и риском нарушений нервного развития у их потомства.

Несмотря на это, Шиф говорит, что установить четкую взаимосвязь между эпигенетическими сигналами и заболеванием сложно.«В исследованиях на животных мы увидели, что изменения в диете могут повлиять на риск [заболевания]», — говорит он. «Но у людей это еще не ясно».

Одно из осложнений — абсолютная сложность эпигенома. Наряду с диетой, упражнения, окружающая среда и настроение могут влиять на экспрессию генов. В исследовании 2014 года, опубликованном в Epigenetics , ученые Каролинского института в Швеции попросили 23 мужчин и женщин кататься на велосипеде, используя только одну ногу в течение 45 минут, четыре раза в неделю в течение трех месяцев. Сравнивая биопсию мышц до и после эксперимента, ученые обнаружили, что в тренированных мышцах появились новые паттерны генов, связанных с инсулиновой реакцией, воспалением и энергетическим метаболизмом.