Я — не моя ДНК. Генетика предполагает, эпигенетика располагает - Манель Эстейер

Альцгеймер — нерешенная проблема

Такие нейродегенеративные заболевания, как Альцгеймер и другие виды деменции, ужасны по многим причинам. Они обычно не убивают пациента напрямую, но развиваются от небольших потерь памяти до инвалидности и абсолютной зависимости от других даже при самых маленьких жизненных потребностях, что в итоге превращает человека в живого мертвеца.

Альцгеймер, в конечном счете, является болезнью, которая не только поражает пациента, но и сказывается на всем его окружении и предполагает огромные денежные затраты. Самое худшее — то, что мы еще не располагаем эффективными медикаментами для ее лечения.

Конечно, ее воздействие на социум настолько серьезно, что уже многие годы наука изучает эту болезнь в поиске причин ее появления и способов предотвращения или лечения. Благодаря этим исследованиям мы узнали, что классическая генетика отвечает только за 10 % случаев. А что с остальными 90 %?

Последние исследования доказывают, что эпигенетика играет не последнюю роль во многих случаях, так как было установлено, что химические модификации гистонов важны для кратковременной памяти, в то время как метилирование ДНК важно для долговременной памяти.

И наша команда, и другие исследовательские группы, изучая разные участки мозга (например, кору головного мозга) больных с нейродегенеративными патологиями, пришли к выводу, что аномальное метилирование некоторых генов имеет отношение к белкам, связанным с болезнью, в частности тау-белкам и бета-амилоидам. Благодаря этим наблюдениям начали проводиться испытания первых экспериментальных моделей Альцгеймера на мышах, чтобы убедиться, что эпигенетические лекарства окажут какой-либо эффект на эти патологии.

Эпигенетика и другие болезни

Совершенно ясно, что при сердечно-сосудистых заболеваниях, например атеросклерозе или инфаркте миокарда, генетические факторы (мутации в генах, которые усваивают холестерин) действуют заодно с диетами, богатыми жирами, но эпигенетика не дремлет, причем высовывается она настолько, что недавно мы смогли доказать, что артерия аорты пациента с атеросклеротическими бляшками обладает искаженным эпигеномом в сравнении с нормальными стенками сосудов.

Тау-белок — часто встречающийся в центральной нервной системе белок, который вмешивается в структуру нейронов. Отклонения в работе этого белка связаны с некоторыми типами деменции, включая синдром Альцгеймера.

Список может быть продолжен аутоиммунными заболеваниями, подобными системной красной волчанке, в случае которой потеря метилирования ДНК приводит к тому, что антигены показывают себя во всей красе и вызывают аномальный иммунный ответ; или диабету: пациенты с этим диагнозом демонстрируют процент жира, отличный от физиологического процента при эпигенетической регуляции глюкозы; или ревматоидному артриту, вызванному глобальной утратой метилирования, которое приводит к активации паразитических последовательностей ДНК, потере генетического следа и прогрессирующим дефектам в хромосомах. И список пополняется каждую неделю…

Надежда для больных с редкими болезнями: синдром Ретта и синдром ICF

В других случаях генетические и эпигенетические эффекты объединяются и доказывают, что генетика и эпигенетика, несмотря на все их различия, всегда идут рука об руку и разделять их не следует. Мы говорим о так называемых редких, или орфанных, заболеваниях, при которых мутировавший ген является эпигенетическим. Генетическое отклонение встречается в гене, связанном с метилированием ДНК, то есть с модификациями гистонов или некодирующими РНК.

Бета-амилоиды — пептиды, или маленькие белки, чрезмерное скопление которых в мозге приводит к различным заболеваниям, среди которых болезнь Альцгеймера.

Самый известный пример: заболевание, носящее название синдром Ретта, поражает преимущественно девочек. Впервые оно было описано в 1966 году австрийским педиатром доктором Андреасом Реттом, который смог выделить внутри разнородной группы детей-аутистов эту подгруппу пациентов. Однако так как первое описание заболевания было опубликовано на немецком языке, эта информация не получила широкого распространения до 1983 года, когда доктор Бенгт Хагберг снова описал болезнь и назвал ее «синдромом Ретта» в честь первооткрывателя.

Доктор Хагберг изучил истории болезни тридцати пяти пациентов, которые демонстрировали прогрессивную энцефалопатию, и обратил внимание на то, что в этой группе было больше девочек, которые после нормального развития с семи до восемнадцати месяцев начинали испытывать прогрессирующие ухудшение, пока в возрасте полутора лет болезнь не переходила в серьезный аутизм и атаксию (расстройство координации движений). Кроме того, он отметил отсутствие осознанного использования рук, а также замену преднамеренных движений на механические и повторяющиеся, что оказалось наиболее узнаваемой чертой этой болезни, поскольку эти движения выглядели так, будто девочки постоянно мыли руки.

Тот факт, что болезни подвержены только женщины, указывал на то, что корень проблемы кроется в принадлежности к определенному полу. Возможно, поврежденный ген находился в Х-хромосоме. На самом деле этот синдром наблюдается с довольно высокой частотой, до такой степени, что уже стал второй по распространенности причиной задержки умственного развития женщин.

Белок МеСР2 — составляет вместе с белками MBD1, MBD2, MBD3 и MBD4 семейство со связью с метилированной ДНК. Эти белки присоединяются только к участкам ДНК, которые были до этого метилированы.

Впрочем, хотя с этой точки зрения синдром Ретта и кажется довольно частым заболеванием, в абсолютных показателях количество пациентов не так уж и впечатляет: одна больная на каждые десять — пятнадцать тысяч женщин не вызывает достаточно интереса, чтобы добиться необходимого финансирования со стороны официальных структур.

В этом случае большая часть научных достижений имела место только благодаря поддержке родителей. Особенно знаменательным был вклад Кэти Хантер, матери ребенка с синдромом Ретта, которая основала международную ассоциацию для родителей таких детей. Именно эта организация собрала необходимые средства для финансирования исследований.

Эти исследования впервые увенчались успехом в 1999 году: было доказано, что болезнь связана с мутациями в белке МеСР2, одном из тех, что распознают метилированную ДНК и связывают метилирование ДНК с транскрипционным сайленсингом.

Транскрипционный сайленсинг — клеточный процесс, в ходе которого ген выключается, а следовательно, перестает транскрибироваться.

В этом заключается самый интересный аспект этого синдрома: хотя речь идет о генетической болезни, привлекает внимание то, что поврежден эпигенетический элемент — уже упомянутый белок МеСР2.

Таким образом, синдром Ретта имеет двойное происхождение: с одной стороны, генетическое, потому что возникает из-за инактивации мутировавшего гена, а с другой стороны, эпигенетическое, так как потеря функции МеСР2 прерывает цепочки событий с момента метилирования ДНК в процессе транскрипционной репрессии, так что гены, которые должны быть репрессированы, таковыми не являются.

Этот факт демонстрирует важность белка МеСР2 в регуляции генов и, несмотря на то что заболевание не самое распространенное, изучение синдрома Ретта помогает понять значимость метилирования ДНК в развитии нервной системы, в частности то, когда оно необходимо для становления профилей экспрессии.

На данный момент девочки, болеющие синдромом Ретта, являются