Epigenetiken styr våra gener

Fenomenet epigenetik beskrivs ofta som en länk mellan arvets och miljöns betydelse för vilka egenskaper eller sjukdomar vi utvecklar. Detta synliggörs tex vid studier av enäggstvillingar. Trots att de har samma uppsättning gener och ofta vistas i till synes liknande miljöer utvecklar inte båda samma ärftliga sjukdomar så ofta som man skulle kunna förvänta sig — utan att ta hänsyn till epigenetiken.

Det finns flera olika sätt att epigenetiskt styra vilka gener som ska vara aktiva och ge upphov till en ton, en genprodukt, och vilka som ska vara tysta. Många handlar om att rent fysiskt göra en viss gen tillgänglig för avläsning i cellkärnan, alternativt gömma undan den. DNA-sekvensen är tex lindad runt proteiner som kallas histoner och modifiering av dessa är ett sätt att göra gener mer eller mindre åtkomliga. Acetylering av histonerna förknippas ofta med lättåtkomliga gener medan metylering för det mesta förhindrar avläsning. Även metylering av DNA resulterar vanligtvis i att gener tystas.

Ny form av styrning

— Kromosomerna utgör i utsträckt tillstånd en DNA-tråd på sammantaget två meter och denna ska packas in i en extremt liten cellkärna. Vi ville studera hur detta tättpackade tillstånd påverkar genaktiviteten och upptäckte bla att en region på kromosom sju hos möss reglerar aktiviteten hos två gener på kromosom arton — enbart beroende på att de båda kromosomerna sitter ihop rent fysiskt just vid dessa arvsanlag, säger Rolf Ohlsson.

Med forskarnas egenutvecklade teknik har de identifierat omkring 1000 kromosominteraktioner.

— Vi är framför allt intresserade av stamceller och hur de kromosomala nätverken där kan bädda för olika scenarier, som cancer och andra komplexa sjukdomar. Vår hypotes är att all cancer är en och samma sjukdom och att den alltid startar med epigenetiska förändringar i stamcellerna.

Bildas tidigt

— Det här forskningsområdet exploderade ute i världen i början på 90-talet, när forskarna började intressera sig för epigenetikens betydelse för uppkomst, diagnos och behandling av sjukdomar. Men i Sverige ligger vi några år efter och vi har för lite resurser för att kunna tävla med de stora internationella forskargrupperna. Därför är våra samarbeten med andra grupper i Europa mycket betydelsefulla, säger Rolf Ohlsson.

Hans forskning stöds finansiellt av bla Vetenskapsrådet och HEROIC (High throughput epigenetic regulatory organization in chromatin), ett europeiskt nätverk. En annan stor sammanslutning i Europa med fokus på epigenetik är The Epigenome Network of Excellence, som riktar sig till både forskare och intresserad allmänhet.

De epigenetiska mönstren består ofta genom en individs livstid men kan förändras på grund av miljön eller vid felaktig överföring av epigenetisk information i samband med celldelning. Så kallade epimutationer är minst 1000 gånger vanligare än genetiska mutationer.

— Den genetiska variationen mellan två individer är aldrig mer än drygt en procent medan den epigenetiska statusen faktiskt kan skilja sig åt så mycket som 15 procent, säger Rolf Ohlsson.

Ärva mönster

— Vi har visat att näringstillgången under en individs uppväxt påverkar barnens och barnbarnens livslängd. Om far eller morföräldrarna exponerades för svält istället för ett överflöd av mat i tioårsåldern levde deras barnbarn längre och drabbades inte lika ofta av hjärt-kärlsjukdomar och diabetes. Vi tror att detta kan förklaras av att näringsintaget påverkade den epigenetiska statusen och att denna prägling fördes vidare till efterföljande generationer, säger han.

Forskningen har genomförts med hjälp av bla information från Demografiska databasen, som stöds finansiellt av Vetenskapsrådet, och Forskningsarkivet vid Umeå universitet. Nästa steg är att gå vidare och se om resultaten kan bekräftas på gennivå, genom att undersöka DNA-metyleringen i blodprover.

Avgöra risker

— Längre fram tror jag att vi kommer att kunna avläsa en individs epigenetiska mönster och utifrån detta avgöra hur stora hans eller hennes risker är att drabbas av tex cancer. Det som krävs är att vi utvecklar bättre tekniker för att kartlägga den epigenetiska statusen på enskilda cellers nivå. Detta är nödvändigt för att få kunskap om vilka förändringar som sker då en normal cell omvandlas i samband med sjukdom, säger Rolf Ohlsson.

Redan idag används läkemedel som påverkar arvsmassans epigenetiska status, tex vid behandling av schizofreni, men ett problem är att de slår brett och påverkar fler celler än nödvändigt.

— Häri ligger en stor utmaning. Hur kan vi få en farmakologisk substans som påverkar det epigenetiska mönstret att endast gå till en viss del av kroppen och där bara påverka en utvald region? Här krävs det insatser inte bara från Vetenskapsrådet utan också från den farmakologiska industrin, säger Rolf Ohlsson.