ДНК однояйцевых близнецов полностью совпадают – однако ДНК не определяет человеческую судьбу.
Одной из причин этого является процесс метилирования. Вполне вероятно, что более сорока лет воздействия других условий окружающей среды привели к появлению в геноме Элеоноры метильных маркеров, которые в конечном счете привели к раку груди.
В 2005 году Манель Эстеллер совместно со своими коллегами из Испанского национального онкологического центра опубликовал доклад, в котором продемонстрировал, что при рождении у однояйцевых близнецов практически совпадают метильные маркеры, однако по мере их взросления начинают накапливаться различия. Было отмечено, что наиболее существенные отличия наблюдаются у тех близнецов, что прожили отдельно друг от друга большую часть жизни, как это было в случае с Элеонор и Элизабет. Эстеллер прокомментировал это следующими словами: «Мы полагаем, что эти эпигенетические различия, наблюдаемые у близнецов, во многом зависят от условий окружающей среды, будь то воздействие различных химических веществ, рацион питания, вредные привычки, а также от того, живет человек в крупном городе или сельской местности» [143].
Появляются все новые и новые доказательства идеи о том, что метилирование определенных генов находится в тесной связи с развитием рака. Так, немецкие ученые из компании под названием «Эпигеномика» [144] сообщили об обнаружении поразительной взаимосвязи между случаями рецидива рака молочной железы и количеством метильных маркеров в гене под названием PITX2. У девяноста процентов женщин с незначительно метилированным геном PITX2 десять лет спустя по-прежнему не было рака, в то время как только шестидесяти пяти процентам женщин с высоким уровнем метилирования этого гена посчастливилось не столкнуться с этой болезнью снова. В конечном счете подобного рода информация поможет врачам подбирать индивидуальное лечение для раковых больных – чем больше помощи они смогут получить от естественных борцов с раком организма больного, тем менее агрессивной химиотерапии или лучевой терапии будет необходимо. Данные, полученные в «Эпигеномике», уже начали использоваться, чтобы помочь женщинам с низким уровнем метилирования гена PITX2 решить, подвергать ли себя химиотерапии после удаления опухоли.
Ученым удалось установить однозначную связь между метилированием борющихся с раком генов и привычками, способствующими развитию рака.
Со временем такие вредные привычки, как курение, приводят к массивному накоплению метильных маркеров вокруг этих генов [145]. Ученые назвали этот процесс гиперметилированием. У курящих людей происходит гиперметилирование генов, которые иначе помогали бы им бороться с раком легких. Гены, предназначенные для борьбы с раком простаты, также подвержены гиперметилированию у курильщиков.
Следы метилирования, частично из-за гиперметилирующего эффекта привычек, способных провоцировать развитие рака, также могут выполнять роль ранних тревожных сигналов. У миллионов индийцев есть зависимость от ореха бетель – едких семян, которые, когда их разжевывают, окрашивают зубы и десны в кирпично-красный цвет и, подобно никотину, вызывают легкую интоксикацию, сильную зависимость, а также обладают ярко выраженными канцерогенными свойствами. Из-за традиции жевать эти семена рак ротовой полости является самым распространенным видом онкологии среди мужского населения Индии. Поскольку рак ротовой полости зачастую длительное время не приводит к появлению каких-либо симптомов, он очень часто приводит к смертельному исходу – семьдесят процентов индийцев, которым диагностируют рак ротовой полости, в конечном счете из-за него умирают. Привычка жевать семена бетеля может привести к гиперметилированию трех противодействующих раку генов – один из них подавляет рост опухолей, другой восстанавливает ДНК, а третий охотится на отдельные раковые клетки и приводит их к самоуничтожению. «Релайнс Лайф Сайенс», индийская компания, установившая эту связь, разработала анализ для измерения степени метилирования этих генов у человека. «Нам бы хотелось использовать данные о степени метилирования генотипа в области вокруг этих трех генов в качестве прогностического маркера с целью количественной оценки риска развития у человека рака ротовой полости» [146], – заявил доктор Дхананья Сараната, один из ученых «Релайнс Лайф Сайенс». В конечном счете анализы, подобные этому, могут внести огромнейший вклад в оценку риска развития рака, способствовать ранней диагностике и увеличению уровня выживаемости.
* * *
В настоящий момент эпигенетика в каком-то смысле находится на стадии «чем больше мы узнаем, тем меньше мы понимаем» своего развития как науки. Одно можно сказать наверняка – то, что вредно для нас, может оказаться вредным и для наших потомков, так как эпигенетические маркеры передаются из поколения в поколение. Таким образом, выкуривая по две пачки сигарет в день и объедаясь огромными порциями фастфуда, мы может сделать своих детей – и даже внуков – более уязвимыми к болезням.
Что можно сказать насчет использования метильных маркеров во благо наших детей? Фолиевая кислота и витамин В12 смогли помочь мышам – но будет ли такой же механизм срабатывать и у людей? Если все ваши предки, о которых вам только известно, были подвержены проблеме избыточного века, смогут ли несколько метильных маркеров защитить от этого наследия ваших детей? Что ж, на этот вопрос, как и на многие другие, ученые пока еще не нашли точного ответа – более того, многими вопросами нам еще только предстоит задаться.
На данный момент науке еще далеко до понимания того, какие гены выключаются или подавляются теми или иными метильными донорами. Так, например, метилирование гена, отвечающего за цвет волос на голове, возможно, и приводит к безобидному изменению фенотипа – однако тот же самый процесс, который вызывает метилирование этого гена, запросто может оказаться и триггером подавления экспрессии гена, препятствующего росту опухолей. Словно путаницы было недостаточно, метиловые группы, как оказалось, зачастую приземляются по соседству с транспозонами – теми самыми прыгающими генами. Когда эти транспозоны перемещаются в другой участок генетического кода, они способны переносить вместе с собой метильные маркеры, которые, в свою очередь, могут прилепляться к другим генам, выключая их или по меньшей мере снижая их активность.
На самом деле авторы проведенного в Университете Дьюка исследования были настолько поражены огромным размахом возможных эпигенетических эффектов, что решили выпустить официальное предупреждение всем тем, кто заинтересуется применением результатов их исследований на людях:
Полученные исследователями данные свидетельствуют в пользу того, что пищевые добавки, обладающие, как это считалось долгое время, исключительно полезными свойствами, могут оказывать непреднамеренное вредоносное влияние на генный код человека на эпигенетическом уровне.
Другими словами, ученые до конца не понимают, что же там такое все-таки происходит.
Давайте сразу уточним: если вы планируете завести ребенка, то никто не предлагает вам выбрасывать подальше пузырек с прописанными вашим врачом витаминами. В этих витаминах достаточно пользы для того, чтобы их рекомендовали, – как мы уже упоминали несколькими главами ранее, фолиевая кислота играет важнейшую роль в период беременности. Исследования одно за другим показывают, что пищевые добавки с содержанием фолиевой кислоты снижают риск развития врожденных дефектов головного мозга или позвоночника. Эта зависимость выражена настолько отчетливо, что правительство обязало обогащать злаки фолиевой кислотой точно так же, как питьевую воду насыщают фтором. Это, в свою очередь, уже привело к снижению таких врожденных заболеваний, как, например, расщелина позвоночника, развитие которых связывают с дефицитом фолиевой кислоты у беременных женщин.
