ДНК - это проект, из которого строится большинство живых организмов. Это составляет гены, которые несут отличительные характеристики и информацию, которые определяют физическую внешность и здоровье, и это делает всех уникальными. В начале жизни человеческие эмбрионы наследуют гены как от матери, так и от отца, и хотя фактические гены не могут быть изменены, эпигенетика может влиять на способ их экспрессии.
Родители могут оказывать огромное эпигенетическое влияние на развитие эмбриона еще до зачатия. Мы знаем, что мать оказывает влияние на эпигенетические метки ребенка различными способами, но диета мамы может также играть решающую роль в среде матки, где развивается эмбрион, и может привести к тому, что ребенок будет подвержен развитию ожирения в дальнейшей жизни. Диета отца также может влиять на психическое здоровье ребенка в будущем и даже может вызывать врожденные дефекты. Недавнее исследование, опубликованное в журнале Science Advances, подробно рассматривает эти эпигенетические метки и их влияние на развитие эмбрионов.
Ученые из Лондонской школы гигиены и тропической медицины недавно изучили, как эпигенетические метки, оставленные на ДНК во время развития эмбрионов, могут повлиять на будущее здоровье человека. В исследовании подчеркивается мотив, что эпигенетические модификации происходят у людей уже в первую неделю после зачатия. Этот период в развитии наступает, когда скорость синтеза ДНК чрезвычайно высока, что делает эмбрион уязвимым для эпигенетических изменений.
Исследователи исследовали области в геноме, названные метастабильными эпиаллелями (ME), которые являются областями, которые испытывают эпигенетические модификации в течение первых нескольких дней после зачатия. Команда проанализировала паттерны метилирования ДНК на всех этапах раннего развития, включая яйцеклетку и сперму, китайских человеческих эмбрионов, зародившихся в результате экстракорпорального оплодотворения.
В частности, они изучили закономерности установления и устранения меток ДНК в течение первой недели жизни и сравнили результаты с полностью дифференцированными клетками печени в течение 6-10 недель.
Они обнаружили, что паттерны метилирования ME гораздо более непостоянны и вариабельны по сравнению с другими участками вдоль генома, особенно в эмбриональных клетках печени и других дифференцированных клетках, подразумевая, что ME более чувствительны к воздействию факторов окружающей среды. Предыдущие исследования связывали метилирование в определенных ME с развитием ожирения и рака.
Команда дополнила свои выводы еще одним естественным экспериментом, который они провели на диетических условиях мужчин и женщин в дождливые и сухие сезоны в Гамбии, нации в Африке. Они обнаружили, что паттерны метилирования ME могут зависеть от предконцептуального питания матери и, возможно, отца в эти периоды, подтверждая нестабильность метилирования в этих геномных регионах.
Ведущий исследователь, д-р Мэтт Сильвер, предполагает, что ME в эмбрионах эволюционировали, чтобы осознать питательную среду матери и соответствующим образом приспосабливаться к выживанию, что может повлечь за собой проблемы со здоровьем и болезни в дальнейшем. «Ранее наша работа указывала на то, что эпигенетические метки в этих регионах связаны с различиями в питании матери во время зачатия, и несколько ME были связаны с важными результатами для здоровья в более позднем возрасте, хотя для подтверждения этого необходима дальнейшая работа», Сильвер заявил.
Выявление этого процесса является важным шагом в признании того, насколько важна здоровая материнская среда на ранних стадиях развития. Эти данные подтверждают тот факт, что эпигенетические модификации, возникающие в результате диеты и окружающей среды, могут быть переданы будущим поколениям и могут поставить под угрозу здоровье потомков.
Профессор Эндрю Прентис, соавтор этого исследования, надеется, что собранные ими данные помогут продемонстрировать важность здорового питания матери и отца. «Тот факт, что определенные эпигенетические метки чувствительны к поступлению питательных веществ во время зачатия, акцентирует внимание на том, насколько важно - для обоих родителей - придерживаться здоровой и сбалансированной диеты перед началом беременности», - сказал он.
Хорошая новость заключается в том, что эта новая информация в сочетании с дальнейшими исследованиями нестабильности метилирования MEs может помочь определить области, в которых ученые могут разработать потенциальные эпигенетические методы лечения, чтобы не дать эмбриону испытать эти разрушительные модификации. Авторы также предлагают провести более подробное исследование точных компонентов диеты, которые напрямую влияют на характер метилирования ДНК у эмбриона, и на неблагоприятные последствия, которые они могут оказать на будущее здоровье человека.