Эпигенетика. Как современная биология переписывает наши представления о генетике, заболеваниях и наследственности

Но во многих отношениях еще более любопытной представляется обратная сторона этого вопроса. Не так интересны с научной точки зрения М3 близнецы, у которых развивается одно и то же заболевание. Намного более интригующими для исследователей представляются М3 близнецы, не дублирующие друг друга, когда у одного проявляется, например, параноидная шизофрения, а другой остается психически полностью здоровым, Почему два генетически идентичных индивидуума, в большинстве случаев существующих в очень схожих условиях, обладают столь различными фенотипами? Или, скажем, почему оба М3 близнеца крайне редко оказываются подвержены диабету 1 типа? Что еще, кроме генетического кода, может приводить к таким результатам?

Как эпигенетика вбивает клин между близнецами

Одним из возможных объяснений могло бы быть то, что совершенно случайно один из близнецов, страдающий шизофренией, спонтанно приобрел мутации в генах в определенных клетках, например, головного мозга. Это могло бы иметь место, если бы механизм репликации ДНК вдруг дал сбой в какой-то момент в процессе развития головного мозга. Эти изменения могли бы повысить восприимчивость этого близнеца к данному заболеванию. Такое развитие событий теоретически возможно, но ученым не удалось собрать достаточно данных в подтверждение этой теории.

Конечно, стандартный ответ всегда сводится к тому, что разница между близнецами обусловлена различиями в окружающей среде, в которой они находятся. Иногда это совершенно справедливо. Если бы мы исследовали, например, продолжительность жизни близнецов, то один из них, попавший под автобус 47-го маршрута и погибший под его колесами, несомненно, свидетельствовал бы в пользу теории о влиянии различий окружающей среды. Но это слишком экстремальный сценарий. Многие близнецы живут в очень схожих условиях, особенно на ранних этапах своего развития. Однако вполне вероятным представляется то, что какие-то многочисленные едва уловимые различия в их окружающей среде, которые очень трудно отследить корректно, действительно существуют.

Если мы согласимся с тем, что окружающая среда является еще одним важным фактором в возникновении и развитии заболеваний, то перед нами возникает очередная проблема. Для нас по-прежнему останется открытым вопрос о том, какова механика этого влияния окружающей среды. Каким образом стимуляторы, т. е. факторы среды, — будь это состав пищи, которую мы едим, химические вещества в дыме сигарет, ультрафиолетовые лучи солнечного света, выхлопные газы автомобилей или любые другие тысячи источников молекул и радиации, которым подвергаемся мы ежедневно, — влияют на наши гены и вызывают изменения в их экспрессии.

Большинство неинфекционных заболеваний, которым подвержены люди, развиваются в течение достаточно длительного времени, а затем остаются проблемой на многие годы, если у человека нет возможности обратиться за медицинской помощью. Факторы окружающей среды теоретически могли бы постоянно воздействовать на гены в клетках, работающих ненормально, и провоцировать развитие заболеваний. Но это представляется маловероятным, главным образом, по той причине, что при большинстве хронических заболеваний предполагалось бы влияние множества факторов среды на множество генов. Трудно представить себе, что все многообразие таких стимуляторов одновременно присутствовало бы на протяжении десятилетий. Альтернативой могло бы быть существование некого механизма, поддерживающего имеющие отношение к болезни клетки в ненормальном состоянии, то есть вызывающего в них неадекватную экспрессию генов.

При отсутствии каких-либо веских доказательств участия в этих процессах соматических мутаций, главным претендентом на роль такого механизма становится эпигенетика. В этом случае гены одного из близнецов могли бы оставаться нерегулируемыми, что в конечном итоге и приводило бы к болезни. Сейчас мы находимся в самом начале этих исследований, но уже постепенно накапливаем подтверждения того, что дело может обстоять именно так.

Один из наиболее прямых концептуальных экспериментов заключается в анализе того, меняются ли модели хроматиновых модификаций (эпигеном) по мере взросления М3 близнецов. В упрощенном варианте нам не пришлось бы даже исследовать эти параметры в контексте заболеваемости. Мы могли бы начать с проверки намного более простой гипотезы о том, что генетически идентичные индивидуумы в процессе взросления становятся эпигенетически неидентичными. Если эта гипотеза окажется верна, она станет подтверждением идеи о том, что М3 близнецы могут отличаться друг от друга на эпигенетическом уровне. А это, в свою очередь, укрепит нас в решимости продолжать исследования и определить роль эпигенетических изменений в развитии заболеваний.