Articol complet Programarea epigenomică o cale viitoare către sănătate

Revizuirea articolelor

Articol complet
Cifre și date
Referințe
Citații
Valori
Licențierea
Reimprimări și permisiuni
PDF

Abstract

Editor responsabil: Elisabeth Norin, Institutul Karolinska, Suedia.

În deceniile după ce Watson și Crick, în 1953, își publicaseră articolul despre structura ADN-ului (1), a fost o axiomă general acceptată conform căreia informațiile importante din punct de vedere biologic nu pot curge decât de la ADN prin ARN la proteine și practic nimic nu poate fi adăugat din exterior. Cu toate acestea, în ultimii ani ai secolului trecut, un număr tot mai mare de rezultate au indicat o „diafragmă complicată între organism și mediul său la toate nivelurile, cu cicluri de feed-forward și feed-back în rețeaua epigenetică și metabolică a interacțiunilor moleculare. care marchează și schimbă genele pe măsură ce organismul își desfășoară activitatea de viață, cu efecte care reverberează și se amplifică de-a lungul generațiilor (2). Aceste evenimente pot fi rezumate într-o afirmație conform căreia toate organismele au un „genom fluid”, făcând astfel adevărul afirmației „panta rhei”, adică totul pluteste, de Heraklitos în urmă cu aproximativ 2500 de ani.

În anii 1990, a devenit evident că procariotele joacă roluri importante în modelarea genomului fluidului în eucariote (3, 4). Astăzi, o ființă umană este adesea descrisă ca un „superorganism”, alcătuit dintr-un consorțiu format dintr-un număr mare de reprezentanți ai virușilor, Eukarya, bacteriilor și Acheii. În ceea ce privește numărul de celule, oamenii adulți sunt mai procariote decât eucariote, 90% din celulele noastre fiind microbiene și doar 10% de origine umană (5). Adăugând bacteriofagi la număr, celulele umane pot reprezenta mai puțin de unul pe milă.

Pentru a primi cele mai complete informații cu privire la comportamentul acestui superorganism în diferite condiții de mediu, un set de tehnologii „omice” au fost introduse în știința și practica medico-biologică:

genomică și metagenomică care analizează genomul uman și structura microbiomului;

epigenomică și metaepigenomică, descrierea modului în care anumite gene din celulele eucariote și procariote sunt activate sau dezactivate fără modificări în secvența nucleotidică a ADN-ului;

transcriptomică, care măsoară nivelurile de transcripție a ARNm;

proteomică, care evaluează abundența și spectrul proteinelor;

metabolomică, care determină abundența metaboliților celulari cu greutate moleculară mică care permit monitorizarea cantitativă a multiplului diferitelor molecule biologice și a interacțiunilor acestora în corpul uman;

fenomică că măsoară atât calitativ cât și cantitativ modificările fenomice ale organismului ca răspuns la modificările genetice și epigenetice cauzate de diverși factori și agenți de mediu. (6 - 8)

Abordarea multi-„omică” este un instrument puternic pentru înțelegerea interacțiunii simbiotice funcționale a celulelor eucariote și procariote umane și dinamica modificărilor moleculare ale acestui sistem multi-celular în diferite condiții de mediu. Acumularea bazelor de date „omic”, în special integrate, și analiza lor bioinformatică permit o mai bună înțelegere a bazelor moleculare ale sănătății și bolilor umane și proiectarea de noi medicamente eficiente și alimente funcționale (8-13).

Analiza datelor științifice și clinice actuale facilitează selectarea unor semnale moleculare și celulare (instabilitate genomică, alterări epigenetice, tulburări ale căilor multiple de semnal în afara membranei și în interiorul celulelor, dezechilibru apă-sare, tulburări ale metabolismului energetic și disfuncție mitocondrială, stres oxidativ și dezechilibru mecanismelor de protecție antioxidantă, senescenței celulare accelerate, tulburărilor de proliferare și proceselor apoptotice, epuizarea celulelor stem, inflamația cronică, dezechilibrul microbiotei intestinale, comunicarea modificată intra și inter-specii în celulele eucariote și procariote etc.) care sunt strâns legate de acumulate leziuni celulare, creștere celulară necontrolată, tulburări progresive ale homeostaziei neuro-fiziologice, afectări ale reacțiilor funcționale și/sau comportamentale apărute în timpul modificărilor de lungă durată ale homeostaziei superorganismului.