اپی ژنتیک در میان علوم نوپایی قرار دارد که نقش و اهمیت آن به اندازه علم ژنتیک است. امروزه روشی به نام اپی ژنتیک درمانی پدید آمده که برای درمان سرطان از آن استفاده می کنند. در این مقاله بطور کامل با اپی ژنتیک و جزئیات آن آشنا می شویم. سپس مروری بر روش اپی ژنتیک درمانی خواهیم داشت.
اپی ژنتیک درمانی: معرفی مقدمات اپی ژنتیک
قبل از پرداختن به روش اپی ژنتیک درمانی، ابتدا با مفهوم اپی ژنتیک آشنا می شویم. اپی ژنتیک در معنای لغوی «ورای ژنتیک» است. این علم به بیان یا عدم بیان ژن ها در بدن می پردازد. برای درک بهتر مفهوم اپی ژنتیک، به این مثال رایج توجه کنید. دوقلوها معمولا از یک DNA شکل گرفته و دارای DNA مشابهی هستند.
اما گاهی مشاهده می شود که همین دوقلوها در دوران بزرگسالی دچار تفاوت های فیزیکی و ظاهری متفاوتی از یکدیگر می شوند. این تفاوت ها گاهی در خصلت هایی نیز مشاهده می شود که دارای بنیان ژنتیکی مشابهی هستند.
مثلا یکی از دوقلوها در سن ۶۰ سالگی دچار بیماری معده شده اما دیگری از این بابت کاملا سالم است. این اتفاق تعجب برانگیز است، زیرا هر دو DNA کاملا یکسانی دارند. برای پاسخ به این سوال باید به علم اپی ژنتیک مراجعه کنیم.
علم اپی ژنتیک بررسی می کند که چگونه تراکم و تعداد مولکول های کوچکتر در یک سلول می تواند روی DNA تاثیر بگذارد. این مولکول ها قادر به فعال سازی یا غیرفعال سازی ژن های موجود در DNA هستند. این مولکول ها، توانایی تصمیم گیری آگاهانه ندارند. درواقع، تراکم و تعدد مولکول ها در سلول سبب شیوه و مقدار تاثیرگذاری آنها می گردد.
بررسی دقیق تر ژن های DNA در اپی ژنتیک درمانی
گفتیم اپی ژنتیک با بیان یا عدم بیان ژن ها در بدن سروکار دارد. ژن های DNA می بایست بیان شوند یعنی خوانده شده و به RNA پیامرسان کپی شوند. در این صورت، RNA به کمک ریبوزوم در خارج از سلول، اقدام به تولید پروتئین می کند. ویژگیها و کارکرد هر سلول توسط این پروتئین های ایجاد شده مشخص می شود.
تغییرات اپی ژنتیک ممکن است بیان یک ژن را بهینه ساخته یا باعث مداخله در آن شوند. یکی از مداخله ها بدین صورت است که، DNA یا پروتئینی که DNA به دور آن پیچ خورده است، با برچسب های شیمیایی کوچکی برچسب گذاری شود. مجموعه ای از تمامی برچسب های متصل به ژنوم یک سلول، اپی ژنوم آن نامیده می شوند.
نکته ای که اپی ژنتیک درمانی به آن توجه می کند این است که برخی از این برچسب ها مانند گروه های متیلی، مانع بیان ژن می شوند. در این حالت، باعث ایجاد تداخل در مولکولی می شود که DNA را به RNA کپی می کند. یا ممکن است باعث شود DNA بصورت تنگ تر و محکم تر به دور هیستون پیچ بخورد. اینها سبب غیرقابل دسترس بودن این قسمت از DNA می شوند. ژن موردنظر حضور دارد اما ازآنجایی که ترجمه نمی شود، فعالیتی هم ندارد.
کپی و ترجمه ی ژن به وسیله این برچسب ها دقیقا به صورت بالعکس بهینه سازی می شود. یعنی این برچسب ها کمک می کنند DNA به دور هیستون بازتر شده و درنتیجه، براحتی ترجمه و کپی می شوند. بنابراین، پروتئین مربوط به آن ژن بهتر و بیشتر تولید می گردد.
تقسیم بندی سلول ها در تغییرات اپی ژنتیک
یکی از نکاتی که اپی ژنتیک درمانی به آن توجه داشته، این است که تغییرات اپی ژنتیک قادرند پس از تقسیم سلول نیز باقی بمانند. این بدان معنی است که این تغییرات ممکن است از زمان تولد تا مرگ بر بدن تاثیرگذار باشد. گاهی این تغییرات مناسب بوده و بعنوان تغییرات و رشد عادی بدن موجودات محسوب می شوند.
تمامی سلول های بنیادی در یک رویان، یک ژنوم واحد دارند. زمان تقسیم بندی این سلول ها، برخی از ژن های آنان فعال شده و برخی دیگر غیرفعال خواهند شد. این تغییرات با گذشت زمان سبب می شود تعدادی از سلول های بنیادی مثلا به سلول های قلب یا کبد تبدیل شوند.
به این طریق، یک ژنوم مشترک سبب پدیدار شدن بافت های مختلف سلولی می شود. هریک از 200 نوع سلول در بدن شما، دارای ژنوم یکسانی بوده اما هریک از این سلول ها، اپی ژنوم خاص خود را دارد.
نتایج تغییرات اپی ژنتیک
اپی ژنتیک سبب می شود، محیط و ژنوم شما اثرات متقابلی بر روی هم داشته باشند. برچسب هایی که سبب روشن و خاموش شدن ژن ها می شوند، تحت تاثیر تغییرات محیطی ازجمله رژیم غذایی، دارو و آلودگی های شیمیایی هستند.
این گونه تغییرات پتانسیل این را دارد که منجر به بیماری و اختلال های زیستی شوند. مثلا ممکن است برچسبی، موجب خاموشی یکی از ژن ها شود که این ژن پروتئین مقابله با تومور را تولید می کرد. این موضوع، در اپی ژنتیک درمانی موردتوجه بسیاری قرار گرفته است.
بنابراین، تغییرات اپی ژنتیک که توسط محیط ایجاد می شوند، یکی از دلائل ایجاد تفاوت های زیستی در دوقلوها در دوران بزرگسالی می شود. با رشد و بزرگتر شدن دوقلوها، اپی ژنوم در آنها تغییر کرده و متفاوت می شود. این امر سبب می شود روند پیری و مقاومت درمقابل بیماریها در آنها تغییر کند.
تجربیات اجتماعی نیز می تواند سبب تغییر اپی ژنوم در شما شود. مثلا، در آزمایشی معروف روی موش ها، عدم توجه موش های مادر به فرزندان، سبب شد ژن هایی که عامل مبارزه درمقابل استرس بودند در این فرزندان تغییر کرده و خاموش شد. از همین آزمایش، نتایجی برای اپی ژنتیک درمانی حاصل شد.
برخی تغییرات اپی ژنتیک در هنگام تشکیل سلول های جنسی از بین رفته و تعدادی از آنها باقی می ماند و به نسل های بعدی انتقال می یابد. بنابراین، اپی ژنوم پتانسیل موروثی شدن را دارد. تجربیات والدین در دوران کودکی یا تصمیم گیری های آنها در بزرگسالی می تواند سبب شکل گیری اپی ژنوم فرزند شود. البته، اپی ژنوم دائمی نبوده و با یک شیوه زندگی سالم می توانید اپی ژنوم خود را سالم حفظ کنید.
اپی ژنتیک درمانی در بیماری سرطان
سرطان یکی از بیماریهایی است که به دلیل اختلالات ژنتیک در بدن ایجاد می شود. محققان اثبات کرده اند که مسیرهای اپی ژنتیک، نقش مهمی در برزو یا مهار این بیماری دارند. اکثر نشانه های بیماری سرطان مانند گریز از مرگ سلولی و تهاجم بافتی، ممانعت از تمایز و خودتجدیدپذیری سلول ها، تحت تاثیر تغییسرات اپی ژنوم هستند.
اپی ژنتیک درمانی، یکی از روش های درمان سرطان به کمک کنترل مسیرهای اپی ژنتیک است. تغییرات اپی ژنتیک، برخلاف جهش های ژنی، معمولا قابل بازگشت هستند. تغییرات اپی ژنتیک به سلول های سرطانی امکان می دهند با تغییرات در محیط اطراف سازگاری داشته باشند.
برخی از ترکیبات ضدسرطان، با اتصال به DNA، هیستون ها و کروماتین، باعث القاء تغییرات کونفورماسیونی در آنها می شوند. با این کار، باعث تاثیر بر پایداری DNA و درنتیجه، فرایندهای رونویسی و همانندسازی می شوند که در بروز و پیشروی سرطان بسیارمهم هستند.
همچنین داروهای بسیاررایج ضدسرطان که منجر به تغییرات اپی ژنتیک در سلول های توموری شده اند، به عنوان مهارکننده های متیلاسیون DNA و مهارکننده های داستیلازهای هیستونی محسوب می شوند. استفاده ترکیبی از این داروها، بعنوان موثرترین راهکار درمان سرطان شناخته شده است.
علاوه براین، مکانیزم های اپی ژنتیک به خصوص متیلاسیون، در فرایندهای مهار رشد تومور و تومورزدایی تاثیر بسیاری دارد.
