Výsledky nedávné studie ukazují, že věk hraje v expresi určitých genů a v náchylnosti k mnohým nemocněním často větší roli než samotná genetika jedince.
Genetika a prostředí, ve kterém žijeme, patří společně s věkem mezi nejdůležitější faktory našeho zdravotního stavu. Který z nich je však ten nejdůležitější? Nová studie Kalifornské univerzity v Berkeley naznačuje, že v mnoha případech hraje věk důležitější roli než genetika v určování toho, které geny v našem těle budou v daném momentu “zapnuté” či “vypnuté”, což zpětně může ovlivnit naši náchylnost k nemocem, například k cukrovce či rakovině. V návaznosti na to výsledky studie naznačují, že rozdíly v naší DNA mají s přibývajícím věkem menší vliv na vznik těchto nemocí.
Vědci v rámci této studie zkoumali relativní vliv genetiky, stáří i životního prostředí na expresi přibližně 20 000 lidských genů. Zjistili, že stáří i životní prostředí mají výrazně větší vliv než samotná genetická výbava jedince na úpravu expresních profilů mnoha našich genů s přibývajícím věkem. Míra zvýšení či snížení aktivit těchto genů přitom určuje spoustu aspektů naší biologie - od hladiny hormonů v těle, metabolismu, až po úroveň aktivity enzymů, které opravují naše tělo.
"Jak vaše genetika - neboli to, co jste vytěžili ze spojení spermie a vajíčka dávno před porodem, a vaše evoluční minulost - ovlivňuje to, kým jste, váš fenotyp, vaší výšku, váhu, či zda jste například náchylný k srdečním onemocněním?" pokládá si otázku Peter Sudmant, docent integrativní biologie na Kalifornské univerzitě v Berkeley a člen univerzitního Centra pro výpočetní biologii.
"V oblasti lidské genetiky bylo vykonáno obrovské množství práce, aby se vůbec pochopilo, jak se geny “zapínají” a “vypínají” v důsledku genetické (jedinečné) výbavy člověka. I proto vznikl náš projekt na základě podobné otázky: 'Jak je toto ovlivněno věkem jedince?'. A prvním závěrem, ke kterému jsme došli, bylo, že na genetice záleží s přibývajícím věkem čím dál tím méně."
To tedy znamená, že ačkoli naše individuální genetická výbava může pomoci předpovědět expresi genů, když jsme mladší, je méně užitečná při předpovídání u kterých genů se jejich aktivita zvýší či sníží, když jsme starší - v případě této studie starší než 55 let. Tyto závěry lze získat z pozorování jednovaječných dvojčat, která mají stejné geny, ale protože se jejich epigenom a profily genové exprese liší, výsledkem mohou být dva velmi odlišné profily příznaků stárnutí.
Sudmant uvedl, že tato zjištění mají praktické důsledky ve výzkumu korelace nemocí spojených se stárnutím a genetickými změnami u lidí, a dodal, že budoucí studie by se při hledání nových léčiv měly možná méně zaměřovat na genetické varianty, které ovlivňují genovou expresi.
"Téměř všechny běžné lidské nemoci jsou nemocemi spojenými se stárnutí: Alzheimerova choroba, rakovina, srdeční choroby, či cukrovka. Všechny tyto nemoci se s věkem vyskytují častěji," vysvětlil. "Obrovské množství veřejných prostředků bylo proto vynaloženo na identifikaci genetických rozdílů, které vás k těmto nemocem předurčují. Naše studie ovšem ukazuje, že s přibývajícím věkem vlastně na genech v takové míře nezáleží. A tak bychom na to měli pamatovat v i rámci našich snah o zkoumání příčin těchto nemocí." Sudmant a jeho kolegové o svých výsledcích informovali ve vědeckém časopise Nature Communications.
Tato popisovaná zjištění jsou zároveň v souladu s Medavarovou hypotézou, podle níž jsou geny, které se zapínají v mládí, evolucí více omezovány. Jsou totiž důležité pro to, abychom přežili a mohli se rozmnožovat, zatímco geny projevující se až po dosažení reprodukčního věku jsou pod menším evolučním tlakem. To znamená, že lze očekávat mnohem větší rozdílnost v tom, jak se geny projevují v pozdějším věku.
"Každý z nás stárne trochu jiným způsobem," říká Sudmant. "Zatímco mladí jedinci mají k sobě z hlediska vzorců genové exprese blíže, starší jedinci jsou od sebe vzdálenější. Jedná se o postupný odstup v průběhu času, a vzorce genové exprese jsou tím pádem stále více nevyzpytatelné."
Sudmant také uvedl, že tato studie je první, která se zabývá jak stárnutím, tak genovou expresí v tak širokém spektru zkoumaných tkání a jedinců. Spolu se svými kolegy vytvořil statistický model, který vyhodnotil relativní roli genetiky a stáří ve 27 různých lidských tkáních u téměř tisíce jedinců, a zjistil, že vliv stáří se mezi tkáněmi značně liší - někdy i více než dvacetinásobně.
"Ve všech tkáních vašeho těla je genetika důležitá přibližně stejně. Nezdá se, že by hrála větší roli v té či oné tkáni," řekl. "Stárnutí se ovšem mezi jednotlivými tkáněmi výrazně liší. V krvi, tlustém střevě, tepnách, jícnu či tukové tkáni hraje věk při určování vzorců genové exprese mnohem větší roli než genetika." Zároveň ale také zjistili, že Medavarova hypotéza neplatí pro všechny tkáně; v pěti typech tkání se překvapivě evolučně důležité geny exprimovaly ve vyšší míře u starších jedinců než u těch mladších.
"Z evolučního pohledu tento fakt nezní moc logicky, alespoň dokud se na tyto tkáně nepodíváte zblízka," řekl Sudmant. Těchto pět tkání je totiž shodou okolností těmi, které se během našeho života neustále obměňují a také produkují nejvíce rakovinových onemocnění. Pokaždé, když se tyto tkáně vymění, hrozí nám riziko vzniku genetické mutace, která může vést k tomuto onemocnění.
"Myslím, že naše zjištění do určité míry vypovídají o limitech samotné evoluce," dodal. "Například musíme neustále tvořit novou krev, abychom mohli přežít, a tak se tyto “superkonzervované”, velmi důležité geny musí zapnout až v pozdním věku. To má však svá úskalí, protože to zároveň znamená, že tyto geny budou náchylné k somatickým mutacím a rakovinotvorným aktivitám. Tato studie nám tak dává určitou představu o tom, jaká jsou omezení života. Tyto mechanismy kladou hranice naší schopnosti žít ještě delší život."
Sudmant poznamenal, že jeho studie nepřímo poukazuje na vliv životního prostředí na stárnutí, což ve skutečnosti zahrnuje vliv všeho ostatního kromě věku a genetiky: patří mezi to kvalita vzduchu, který dýcháme, vody, kterou pijeme, jídla, které jíme, ale také úrovně naší fyzické aktivity. Prostředí představuje až třetinu změn genové exprese s věkem.
Sudmant v současné době provádí podobné analýzy exprimovaných genů i u několika dalších organismů, například netopýrů a myší, aby zjistil, jestli se mu i u nich potvrdí jeho dosavadní zjištění, případně zda pozorované rozdíly mohou souviset s rozdílnou délkou života těchto zvířat.
Za překlad článku děkujeme Vojtěchu Pavrovskému!