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

Питер Джонс стал первопроходцем в развитии эпигенетических способов лечения, а это еще одна стремительно растущая отрасль эпигенетики. В первых рядах эпигенетической терапии решительно маршируют ингибиторы гистондеацетилаз и метилтрансфераз ДНК. Огромное число клинических испытаний этих соединений до последнего времени было направлено на поиски борьбы с раком, но теперь ситуация начинает меняться. В настоящий момент уже начались клинические испытания ингибитора гистондеацетилаз класса сиртуинов для лечения болезни Хантингтона, тяжелого наследственного нейродегенеративного расстройства[295]. Огромное внимание сейчас сосредоточено на разработке лекарственных препаратов, способных подавлять узкоспециализированные эпигенетические ферменты, что позволит препятствовать развитию не только рака, но и неонкологических заболеваний. К таким ферментам относятся те, которые меняют всего лишь одну модификацию на одной конкретной позиции аминокислоты в гистоновых белках. В эти разработки по всему миру вкладываются сотни миллионов долларов как новыми компаниями, занимающимися биотехнологиями, так и фармацевтическими гигантами. В ближайшие пять лет мы наверняка станем свидетелями того, как созданные в результате этих исследований новые лекарственные средства для борьбы с раком, пройдут клинические испытания, а в течение десятилетия появятся препараты для лечения и других, менее угрожающих жизни заболеваний[296].

Наше расширяющееся понимание эпигенетики и особенно трансгенерационной наследственности не только способствует появлению новых возможностей, но и порождает определенные проблемы в разработке новых лекарственных средств. Если мы создадим новые лекарства, способные вмешиваться в эпигенетические процессы, то не повлияют ли эти препараты также и на перепрограммирование, которое обычно происходит при производстве половых клеток? Теоретически это может привести к физиологическим изменениям, которые затронут не только проходящего лечение человека, но также и его детей и внуков. Возможно, наши опасения не должны ограничиваться только химическими соединениями, воздействующими на конкретные эпигенетические ферменты. Как мы узнали из главы 8, загрязняющий агент под названием винклозолин оказывает свое губительное воздействие на многие поколения грызунов. Если властные структуры, регулирующие лицензирование новых лекарственных препаратов, будут настаивать на проведении их трансгенерационных исследований, то процесс создания новых лекарств существенно усложнится, а расходы на его осуществление возрастут многократно.

На первый взгляд такое развитие событий может показаться вполне разумным, ведь все мы, в конце концов, хотим, чтобы лекарства были максимально безопасными. Но что тем временем будет происходить со всеми больными, отчаянно нуждающимися в новых препаратах, которые могли бы спасти их от смертельных заболеваний, или с теми пациентами, которым требуются новые, более совершенные лекарства, способные освободить их от мук и беспомощности и обеспечить долгую и полноценную жизнь? Чем больше времени требуется лекарствам, чтобы проделать путь из лабораторий в аптеки, тем дольше страдают нуждающиеся в них больные. Будет очень интересно наблюдать, как через ближайшие десять-пятнадцать лет смогут решить этот непростой вопрос все заинтересованные стороны — фармацевтические компании, регулирующие органы и представители больных.

Трансгенерационные эффекты эпигенетических изменений способны в ближайшее десятилетие оказать огромное влияние на здоровье человека, и причиной тому могут быть не только лекарства или загрязняющие агенты, но также продукты и питание. Свое путешествие по эпигенетическим ландшафтам мы начинали с краткого описания Голландской голодной зимы. Последствия ее сказались не только на тех, кто пережил эту пору, но и на их потомках. Сейчас же мир находится в тисках глобальной эпидемии ожирения. Даже если обществу и удастся поставить в будущем эту проблему под свой контроль (а в западном полушарии каких-либо существенных предпосылок для этого не наблюдается), в настоящий момент мы уже рискуем оставить своим детям и внукам очень неблагоприятное эпигенетическое наследство.

Питание в целом является той областью, где можно с достаточной уверенностью предсказать ведущую роль эпигенетики, которую она непременно начнет играть в следующее десятилетие. Вот всего лишь некоторые примеры того, что нам достоверно известно в настоящий момент.

Фолиевая кислота является одной из добавок, которые рекомендуется принимать беременным женщинам. Понимание необходимости увеличения запасов в организме фолиевой кислоты на самых ранних этапах беременности стало настоящим триумфом здравоохранения, поскольку ее прием резко сокращает случаи развития расщелины позвоночника у новорожденных[297]. Фолиевая кислота требуется для производства химического соединения под названием SAM (полностью оно называется s-аденозилметионин). SAM представляет собой молекулу, которая отдает метиловую группу, когда метилтрансферазы ДНК модифицируют ДНК. Если в рационе новорожденных крысят уровни содержания фолиевой кислоты низкие, у них развивается аномальная регуляция импринтинговых областей генома[298]. Сейчас мы находимся только в самом начале понимания того, насколько положительно может повлиять фолиевая кислота на эпигенетические механизмы.

Ингибиторы гистондеацетилазы в нашем рационе также способны сыграть важную роль в профилактике рака и, возможно, других заболеваний. Пока мы располагаем в основном теоретической информацией по этому вопросу. Маслянокислый натрий в сыре, сульфорафан в спаржевой капусте и диаллиловый дисульфид в чесноке — все это слабые ингибиторы гистондеацетилаз. Исследователи выдвигают предположение, что высвобождение этих соединений из продуктов питания в процессе их переваривания помогает регулировать экспрессию генов и способствует размножению клеток в пищеварительном канале[299]. Теоретически, это может снижать риск развития канцерогенных изменений в толстой кишке. Бактерии в нашем кишечнике также естественным образом продуцируют масляную кислоту из частичек пищи, особенно из растительных продуктов[300], что само по себе является достаточным основанием для того, что кушать как можно больше зелени.

Весьма любопытные статистические исследования были проведены в Исландии на тему того, как рацион может оказывать эпигенетическое влияние на заболевание. Они касались редкого генетического расстройства под названием наследственная цистатин-С амилоидная ангиопатия, вызывающего преждевременную смерть в результате инсульта. Для пациентов, страдавших этим заболеванием, была характерна определенная мутация ключевого гена. Благодаря относительной изолированности проживания семей, членами которых были больные, и высокой культуре ведения в Исландии учетных записей, ученым удалось проследить подверженность этому заболеванию различных поколений одних и тех же семей. Полученные ими результаты оказались в высшей степени удивительными. Приблизительно до 1820 года люди с такой мутацией жили в среднем до 60 лет. Между 1820 и 1900 годами продолжительность жизни страдающих этим заболеванием людей резко упала примерно до 30 лет и с тех пор остается на этом уровне. Исследователи в опубликованном ими докладе выдвинули гипотезу, что изменения окружающей среды, начавшиеся в 1820 году и продолжившиеся с того времени, изменили способы, которыми клетки реагировали на вызываемые мутацией эффекты и контролировали их[301].