رونوشت‌های متفاوت از یک سرمشق واحد!

عطیه لواسانی

اپی‌ژنتیک به این موضوع می‌پردازد که عواملی پیرامونی ژن و به طور مشخص، مولکول‌ها و تراکم مواد در سلول، چگونه و چه تاثیراتی بر ژن‌ها برجا می‌گذارند. اما این دانش چه اهمیتی دارد؟ وقتی به پیامدهای ناشی از تاثیر عوامل پیرامونی بر ژن‌ها نگاهی دقیق بیندازیم درمی‌یابیم این عوامل، اهمیتی کمتر از خود ژن‌ها ندارند. دوقلوی همسانی را تصور کنید که از نظر ژنتیک، کاملا شبیه به یکدیگرند، اما در گذر زمان، با وجود شرایط محیطی مشابه، رفتار ژنتیکی متفاوتی از خود نشان می‌دهند؛ مثلا یکی از آن دو، دچار بیماریی می‌شود که ریشه ژنتیکی دارد. چنین رویدادی، ریشه در عوامل فراژنتیک دارد؛ یعنی همان عوامل پیرامونی تاثیرگذار بر ژن. «اپی‌ژنتیک» در لغت به معنای «فراژنتیک» است و به دلیل تاثیری که بر ژن دارد اهمیت آن تقریبا معادل علم ژنتیک ارزیابی شده است.

در واقع گرچه اپی‌ژنتیک علم نوپایی است اما نقش و اهمیت آن کمتر از خود علم ژنتیک نیست.

دوقلوهای همسان با رفتارهای ناهمسان

اپی ژنتیک به تشریح ژن می‌پردازد و تغییرات ژنتیکی را بررسی می‌کند. مجددا می‌توانیم از همان مثال دوقلوها استفاده کنیم. دوقلوهای همسان از یک  DNA شکل می‌گیرند و به همین دلیل دارای DNA کاملا مشابه هستند. اما خیلی اوقات این دوقلوها در بزرگسالی تفاوت‌های ظاهری و فیزیکی متفاوتی از هم پیدا می‌کنند، حتی در خصلت‌هایی که بنیان ژنتیکی مشابه دارند. مثلا یکی از دو قلوها ممکن  است در ۵۵ سالگی به بیماری‌های قلبی دچار شود، در حالی که خواهر دوقلوی او با سلامت کامل در دوی ماراتن شرکت می‌کند. چرا این اتفاق می‌افتد در حالی که این دو دارای DNA کاملا یکسان هستند؟  تربیت و عوامل محیطی ممکن است اثرگذار باشند اما جواب اصلی ما در زمینه‌ای به نام اپی‌ژنتیک نهفته است. به بیان علمی، اپی‌ژنتیک به معنای این است که چگونه  تعداد و تراکم مولکول‌های کوچک‌تر در سلول، روی DNA اثر می‌گذارد. این مولکول‌ها می‌توانند ژن‌های موجود در DNA را فعال یا غیرفعال کنند. اگر DNA ما یک کتاب آشپزی باشد، این مولکول‌ها تصمیم می‌گیرند که کدام مواد و در چه زمانی پخته شوند. به نظر نمی‌رسد که مولکول‌ها تصمیمات آگاهانه بگیرند، اما تعدد و تراکم آنها در سلول باعث میزان و نحوه اثرگذاری آنها می‌شود. سوال این است که این اتفاق چگونه رخ می‌دهد؟

قابلیت مداخله تغییرات اپی‌ژنتیکی در ژن‌ها

ژن‌های DNA باید «بیان» بشوند. یعنی باید خوانده و به RNA پیام‌رسان کپی شوند تا این RNA در خارج از سلول با کمک ریبوزوم شروع به تولید پروتئین کند. این پروتئین‌های ساخته شده هستند که خصوصیات و عملکرد هر سلول را تعیین می‌کنند. تغییرات اپی‌ژنتیکی می‌تواند بیان یک ژن را بهینه سازند یا در آن مداخله ایجاد کنند. یکی از روش‌های معمول این نوع مداخله این است که، DNA یا پروتئینی (به نام هیستون) که DNA به دورش پیچ خورده، با برچسب‌های شیمیایی کوچک برچسب بخورد. مجموعه‌ تمام برچسب‌هایی که به ژنوم یک سلول متصل اند «اپی ژنوم» آن نام دارند.

بعضی از این برچسب‌ها مانند گروه‌های متیلی، از بیان ژن جلوگیری می‌کنند. حال یا به وسیله تداخل در مولکول کپی‌کننده DNA به RNA، یا اینکه باعث می‌شود DNA به دور هیستون محکم‌تر و تنگ‌تر پیچ بخورد، که باعث می‌شود این قسمت از DNA قابل دسترس نباشد. ژن مورد نظر آنجاست ولی فعالیتی ندارد چون ترجمه نمی‌شود. تغییرات اپی‌ژنتیکی می‌توانند بعد از تقسیم سلول نیز باقی بمانند، این یعنی تغییرات می‌توانند از تولد تا مرگ یک موجود روی آن تاثیر بگذارند. بعضی وقت‌ها این تغییرات خوب و جزء رشد و تغییرات عادی بدن موجودات هستند. مثلا سلول‌های بنیادی در یک رویان همگی دارای یک ژنوم واحد هستند. وقتی که این سلول‌ها تقسیم می‌شوند، بعضی از ژن‌های آنان فعال و بعضی دیگر غیرفعال می‌شوند. در طول زمان این تغییرات باعث می‌شود که گروهی از سلول‌های بنیادی به سلول‌های قلب یا سلول‌های کبد تبدیل شوند و این گونه است که بافت‌های مختلف سلولی بدن از یک ژنوم مشترک پدیدار می‌شوند. هر کدام از ۲۰۰ نوع سلول‌های بدن شما ژنوم یکسان، ولی هر کدام اپی ژنوم مختص خود را دارند.

چه می‌خوریم؟ چکار می‌کنیم؟ ژن‌ها همان می‌شوند!

اپی‌ژنتیک همچنین باعث می‌شود که محیط و ژنوم شما تاثیرات متقابل داشته باشند. برچسب‌هایی که ژن‌ها را روشن و خاموش می‌کنند، خود تحت‌تاثیر تغییرات محیطی مانند: رژیم غذایی، آلودگی‌های شیمیایی و داروها قرار می‌گیرند. این تغییرات ممکن است که به بیماری و اختلال‌های زیستی منجر شوند. به عنوان مثال،  یکی از این برچسب‌ها  می‌تواند ژنی را خاموش کند که مسئول تولید پروتئین مقابله با تومور باشد.

تغییرات اپی ژنتیکی که به وسیله محیط ایجاد می‌شوند یکی از دلایلی است که چرا دوقلوها در بزرگسالی دارای تفاوت‌های زیستی هستند. با بزرگتر شدن دو قلو‌ها اپی ژنوم آنها نیز متفاوت می‌شود که باعث می‌شود روند پیری و مقاومت در برابر بیماری آنها نیز نسبت به دیگری تغییر کند. حتی تجربیات اجتماعی شما می‌توانند اپی‌ژنوم شما را دستکاری کند. در یک آزمایش معروف وقتی که موش‌های مادر به فرزندان خود بی‌توجه بودند، در این فرزندان ژن‌هایی که در مقابل مبارزه استرس می‌کردند، خاموش شدند.

رفتارمان را به نسل بعد منتقل می‌کنیم

بیشتر تغییرات اپی‌ژنتیکی در تشکیل (گامت) سلول‌های جنسی، پاک می‌شوند، ولی تحقیقات جدید نشان داده که تعدادی از این برچسب‌ها باقی می‌مانند و به نسل‌های بعدی منتقل می‌شوند. به عبارتی اپی ژنوم شما قابلیت موروثی بودن را دارد. تجربیات والدین شما در کودکی یا تصمیماتشان در بزرگسالی میتواند اپی‌ژنوم شما را شکل بدهد. البته خوبی اپی‌ژنوم این است که دائمی نیست و با یک روش زندگی سالم شما می‌توانید اپی ژنوم خود را در تعادل و سلامت نگه دارید. تحقیقات و پژوهش‌های علمی در این زمینه بسیار مهیج و کاربردی‌اند. چرا که با درک بهتر اپی‌ژنتیک، می‌توانیم چرایی پیری، ایجاد سرطان و خیلی مشکلات و فعالیت‌های بدن را درک کنیم. با فهمیدن اینکه چگونه اپی‌ژنتیک، ما را کنترل می‌کند ما نیز می‌توانیم آن را کنترل کنیم.

برای مثال در ایجاد تومورها علاوه بر تغییرات ژنتیکی، تغییرات اپی ‌ژنتیک نیز دخیل هستند. فرآیندهای اپی ‌ژنتیک در ایجاد و توسعه بدخیمی‌های خونی اهمیت خاصی دارند. مهمترین تغییرات اپی‌‌ژنتیک شامل تغییر در متیلاسیونDNA ، تغییرات پس از ترجمه هیستون‌ها، تغییر وضعیت کروماتین و الگوی میکرو RNA ها بوده که تماما با تومورزایی مرتبط می‌‌باشند. بسیاری از مسیرهای مختلف سلولی سهیم در فنوتیپ نئوپلاستیک توسط مکانیسم‌‌های اپی‌‌ژنتیکی در سرطان تحت تاثیر قرار می‌‌گیرند.

بسیاری از این ژن‌ها، سرکوب‌‌کننده تومور هستند. تغییرات اپی ‌ژنتیک به‌ علت قابلیت تغییر در مقایسه با فاکتورهای ژنتیکی همانند جهش و حذف ژن‌‌ها، هدف‌های مناسبی در ایجاد درمان‌های جدید به شمار می‌روند.

اگر بخواهیم، نتیجه‌گیری عملی و اجرایی در خصوص مباحث مرتبط با اپی‌ژنتیک داشته باشیم می‌توانیم به طور خلاصه بگوییم که گرچه مشخصات پایه‌ای ژن هر فرد به طور ثابت و پایدار با او متولد می‌شوند اما عوامل رفتاری و محیطی می‌توانند در تعیین تغییرات ژنتیک وی موثر واقع شوند؛ این تغییرات تا حدی در حوزه انتخاب‌ها وعملکرد خود فرد است و مستقیما در سلامت و بالطبع، زندگی او تاثیرگذار خواهد بود.