genètica vs epigenètica?

pots activar els subtítols al menú que tens abaix a la dreta del vídeo

Hi han persones que necessiten de certeses, de veritats absolutes i inamovibles al llarg del temps, i que se senten desorientades davant de qualsevol realitat canviant.

Quan es tracta de la teoria de l'evolució estem acostumats a veure'ls com creacionistes (1). Però on els trobem quan parlem de genètica?



Modern Synthesis

A principis del segle XX, la Modern Synthesis (2) intentava conciliar els postulats de Charles Darwin i de Gregor Mendel en un marc teòric conjunt que establia l'evolució com a paradigma central de la biologia. Més tard, gràcies al desenvolupament de les tècniques de manipulació genètiques a la dècada de 1970, s'integraria també l'embriologia i s'acabaria  per imposar la idea de que les propietats dels organismes vius es transmeten a les generacions futures únicament a través de l'ADN.

El seguiment d'aquesta teoria permetia explicar molts aspectes de la forma i funció dels éssers vius. Sols que diverses observacions la posaven en qüestió molt abans. Par exemple, perquè els grans de blat de moro que tenen una seqüència d'ADN idèntica tenen colors diferents (3) ?

Altres observacions semblaven revelar que les diferències d'aspecte entre els individus que tenen exactament els mateixos antecedents genètics es devien a diferències en l'ambient en el que es desenvolupaven les cèl·lules i  provocava un conjunt de reaccions químiques i altres processos que modifiquen l'activitat de l'ADN, però no la seva seqüència.

Aquests mecanismes de control epigenètic permetrien als éssers vius adaptar-se a un entorn inestable. Les plantes gestionarien millor l'estrès durant les sequeres si ja havien passat per una situació similar. En aquest cas, els marcadors epigenètics del patrimoni genètic representarien una mena de memòria d'estrès de les plantes. (...) Sols que l'idea de que el patrimoni genètic sotmès a la reprogramació epigenètica es pugui transmetre a la descendència no està encara totalment admesa per la comunitat científica, tot i que certes marques de reprogramació epigenètica semblen sobreviure i justifiquen els estudis actuals sobre els mecanismes epigenètics de l'heretatge.

Genètica

Deixem però un moment l'epigenètica de banda. Potser que l'any passat vas llegir alguna cosa sobre la polèmica creada per un projecte que hauria de durar 10 anys, amb un cost estimat en miliards de US dòlars, destinat al millorament de les tècniques de fabricació sintètica de gens, i a la fabricació completa d'un genoma humà (4). Un lector de l'article que ho anunciava a Nature, va deixar aquest comentari:

Un anterior projecte de re-sintetització del genoma no va portar cap revelació particularment útil sobre el seu funcionament. Es el mateix que si fotocopiem la Mona Lisa: no ens ajuda a entendre el que fa que sigui una obra mestra. Això és, per desgràcia, un fals camí per comprendre les estructures moleculars de la vida i les seves interaccions. A més, aquest projecte crea dilemes legals i morals: la re-sintetització de l'ADN és una argúcia destinada a afeblir les garanties legals contra la manipulació de material genètic humà? Què passa si aquest sistema artificial es recombina accidentalment amb el material genètic d'una persona viva?

Comparteixo el raonament del comentari i el trobo més pertinent encara a la llum de la lectura d'un vell article del 2015, que ens parlava de la modificació de l'ADN d'un bacteri per fer-lo dependent de la presència d'un aminoàcid, sense el qual seria incapaç de produir les proteïnes necessàries per sobreviure (5). O a la llum dels experiments realitzats per investigadors de la Universitat de Washington, que han desenvolupat un dels primers sistemes complets per a codificar, emmagatzemar i recuperar fitxers digitals utilitzant molècules d'ADN, que poden emmagatzemar la informació d'una manera molt més eficient que amb l'ús de les actuals tecnologies d'arxiu (6).

Epigenètica

Tornem a l'epigenètica, concretament a excel·lent vídeo de Moshe Szyf (7): How early life experience is written into DNA (8), un científic que se'ns presenta com un pioner en el camp de l'epigenètica i un expert en l'estudi de com els éssers vius reprogramen el seu genoma en resposta a factors socials com l'estrès o la manca d'aliments.

La seva investigació suggereix que els senyals bioquímics que passen de mares a fills li diuen a aquests en quin tipus de món viuran a través del canvi de l'expressió dels gens. En relació amb el vídeo, aquestes són algunes de les parts que he trobat més remarcables:

En relació al tractament epigenètic de l'addicció a la cocaïna, Szyf diu que: (...) si podem programar els gens, si no som només els esclaus de la història dels nostres gens, els podem desprogramar? Car les causes epigenètiques poden provocar malalties com el càncer, malalties metabòliques i malalties de salut mental (...).  Una diferència fonamental entre un fàrmac epigenètic i qualsevol altra droga és que els fàrmacs epigenètics eliminen essencialment els signes de l'experiència que, un cop han desaparegut, no tornen a aparèixer, a menys que hom torni a repetir la mateixa experiència (...). 

L'ADN no és només una seqüència de lletres; no és només un guió. L'ADN és una pel·lícula dinàmica. Les nostres experiències s'estan escrivint en un film que és interactiu. Veient un film de la teva vida a través de l'ADN, pots eliminar un actor i afegir-ne un altre. I tot i la naturalesa determinista de la genètica, tenim el control de la forma en que els teus gens es veuen. I això té un missatge optimista enorme per a la capacitat de trobar remeis per algunes malalties mortals com el càncer amb un nou enfoc (...).

El nostre ADN està constituït per dos components, dues capes d'informació. Una vella capa d'informació que ha passat per milions d'anys d'evolució: una capa fixa i molt difícil de canviar. L'altra capa d'informació és la capa epigenètica, que és oberta i dinàmica i estableix una narrativa interactiva que ens permet controlar, en gran mesura, el nostre destí, per ajudar al destí dels nostres fills i per vèncer, esperem, la malaltia i els problemes de salut greus que han plagat la humanitat des de fa molt de temps.

CRISPR-Cas9

Fa un any vaig publicar una entrada sobre la tecnologia CRISPR-Cas9 (9), utilitzada per a l'edició de gens (afegint, interrompent o canviant les seqüències de gens específics) i per a la regulació gènica. Val la pena recordar-la perquè un estudi publicat enguany per investigadors de la Johns Hopkins University sembla demostrar que més de 2/3 de les alteracions genètiques que estan en l'origen del càncer es deuen a errors fortuïts en la còpia de l'ADN que es produeixen durant el procés de divisió cel·lular (10).

Cada cop que una cèl·lula es divideix, es produeixen una mitjana de tres mutacions accidentals de l'ADN. La majoria d'aquestes mutacions no tenen conseqüències, ja que es produeixen en llocs intranscendents de la molècula d'ADN. Però alguna d'elles es produeixen ocasionalment en gens que, quan es veuen alterats, poden afavorir el càncer (...).

No sol ser suficient una única mutació per desencadenar un càncer. En la majoria dels casos, s'han d'acumular diverses mutacions perquè les cèl·lules comencin a multiplicar-se sense control (...).

Les estimacions de l'estudi afirmen que aquests errors fortuïts redueixen els factors hereditaris a un 5% dels casos de càncer actuals. "Moltes persones desenvolupen càncer encara que tinguin una higiene de vida saludable", declara Bert Vogelstein, director de la investigació, en un comunicat. "Aquestes persones no haurien de sentir-se culpables per desenvolupar un càncer. Res del que van fer o van deixar de fer els fa responsables de la malaltia ". Els investigadors conclouen que es podrien evitar al voltant del 40% de tots els càncers millorant la prevenció amb estils de vida saludables. Però que, fins i tot extremant la prevenció, gairebé un 60% dels càncers seguiran produint-se per causes fortuïtes. 

Per reduir la mortalitat del càncer, per tant, serà necessari millorar les tècniques de diagnòstic precoç per detectar els tumors quan encara es poden tractar amb èxit. O revertir els errors observats en la divisió cel·lular gràcies a la tecnologia CRISPR-Cas9 ... el dia que respongui a totes les expectatives que es van posar en ella, clar (11). Fins i tot, no estaria de més seguir amb atenció l'estat de la recerca d'investigadors com Moshe Szyf.

---

1. Wikipedia: Creacionismo (la versió en català, a mi no m'ha acabat de convèncer)
2. Wikipedia: Modern Synthesis
3. L'épigénétique est-elle héréditaire?, Horizons, Fonds National Suisse de la Recherche Scientifique, 07.12.2016
4. Ewen Callaway: Plan to synthesize human genome triggers mixed response, Nature, 02.06.2016 // Andrew Pollack: Scientists Announce HGP-Write, Project to Synthesize the Human Genome, New York Times, 02.06.2016
5. Alexis J. Rovner et al.: Recoded organisms engineered to depend on synthetic amino acids, Nature, 05.02.2015, 518, pp 89–93
6. Jennifer Langston: UW team stores digital images in DNA - and retrieves them perfectly, UW Today, 07.04.2016
7. Wikipedia: Moshe Szyf
8. Moshe Szyf: How early life experience is written into DNA, TEDx Bratislava, July 2016
9. David Guasch: Genome Engineering - CRISPR, 24.05.2016
10. Josep Corbella: Dos tercios de las mutaciones genéticas que causan cáncer son debidas al azar, La Vanguardia, 23.03.2017
11. Heidi Ledford: CRISPR studies muddy results of older gene research, Nature News, 05.04.2017