Semnele epigenetice pot ajuta la evaluarea riscului de expunere toxică – într-o zi

Aproape tot ceea ce fac oamenii, mănâncă sau intră în contact le poate schimba în moduri mici – uneori cu consecințe mari. Expunerea la unele substanțe chimice poate deteriora ADN-ul, ducând la cancer și alte probleme. Alte modificări moleculare – etichete chimice adăugate ADN-ului sau proteinelor numite histone – pot afecta sănătatea fără a răni ADN-ul.

Există mai mult de 100 de soiuri ale acestor etichete chimice, cunoscute colectiv sub numele de mărci epigenetice. Deși pot ajuta oamenii și alte organisme să răspundă la mediile lor, etichetele pot, de asemenea, să modifice dezvoltarea și funcțiile corpului în moduri inutile, chiar dăunătoare. Cu toate acestea, oamenii care iau decizii cu privire la nivelurile sigure de expunere la substanțe chimice, metale grele și alți factori de mediu, în general, nu includ modificări epigenetice în deliberările lor.

Evaluatorii de risc iau în considerare o mare varietate de date științifice atunci când fac recomandări pentru prevenirea expunerii excesive la substanțe chimice. Când vine vorba de informații epigenetice, totuși, „sincer, nu știm ce să facem cu ea”, spune Marie Fortin, toxicolog și evaluator de risc pentru Colgate-Palmolive Co. „Nu avem un cadru care să le interpreteze. ”, a spus ea la reuniunea ToxicoEpigenetics a Societății de toxicologie din Tysons Corner, Virginia, în noiembrie.

Chiar și cercetătorii care studiază modul în care factorii de mediu scriu, șterg și modifică semnele epigenetice admit că domeniul este la început și mai are un drum lung de parcurs până să poată fi utilizat pentru a lua decizii de sănătate publică. Epigenetica este „o știință care oferă oportunități enorme pentru cercetare și poate că peste mult timp va fi utilă pentru evaluarea riscurilor, dar acum nu știm suficient”, spune neurotoxicologul Deborah Cory-Slechta de la Centrul Medical al Universității Rochester din New. York.

Cory-Slechta a fost coautor al unei lucrări care descrie efectele epigenetice ale plumbului și ale stresului asupra creierului de șoarece în curs de dezvoltare. Studierea acestor modificări poate ajuta oamenii de știință să învețe cum plumbul afectează funcția creierului uman și poate sugera modalități de a contracara efectele metalelor grele, spune ea.

Mamele de șoareci stresate care au băut apă cu plumb în timpul sarcinii au avut descendenți în care două semne epigenetice importante diferă în anumite părți ale creierului lor, au raportat Cory-Slechta și colegii săi în luna mai. Neurotoxicologie. În diferite momente în timpul dezvoltării, puii masculi și femele au avut diferite modificări în hipocamp, o structură a creierului implicată în învățare și memorie. Aceste descoperiri ar putea indica faptul că bărbații prezintă un risc mai mare de a dezvolta probleme de învățare atunci când mamele lor sunt expuse la plumb și sunt sub stres.

Alte studii epigenetice au indicat că dietele bogate în grăsimi, fumatul, expunerea la pesticide sau la substanțe chimice care imită estrogenul ar putea avea efecte asupra sănătății – inclusiv risc crescut de cancer de sân și alte tipuri de cancer – care durează generații.SN: 4/6/13, str. 18). Un studiu publicat în Rapoarte științifice în 2015 au indicat că nepoții ar putea moșteni semne epigenetice dacă bunicile lor ar fi expuse la plumb (SN: 19.3.16, str. 8). Iar cercetătorii publică în mod regulat noi studii care arată că semnele epigenetice pot fi modificate prin expunerea la poluarea aerului, la arsenul din apa potabilă sau la substanțe chimice precum bisfenolul A care se găsesc în produse precum materialele plastice, conservele și chitanțele de casă.

Cu toate acestea, există limite în aplicarea concluziilor la evaluarea riscurilor umane. În primul rând, majoritatea a ceea ce oamenii de știință știu despre efectele mediului asupra semnelor epigenetice provine din studiile pe animale. Astfel de studii vor fi întotdeauna imitații imperfecte a ceea ce se întâmplă la oameni.

Un obstacol în calea utilizării animalelor de laborator ca înlocuitori pentru oameni este că animalele nu trăiesc în lumea reală. Cercetătorii dau plumb șoarecilor doar pentru o perioadă scurtă de timp, de exemplu; oamenii se confruntă de obicei cu expuneri pe termen lung, spune Cory-Slechta. Studiile ei la șoarece indică faptul că stresul poate înrăutăți efectele plumbului, dar șoarecii de laborator nu se confruntă cu același tip de stres social și economic ca oamenii. Aceste tipuri de stres cronic pot avea consecințe epigenetice diferite de cele produse de provocările fizice de scurtă durată la care sunt supuși de obicei șoarecii.

Un alt obstacol major pentru a determina dacă șoarecii și oamenii răspund în mod similar la expunerea la plumb este că Cory-Slechta și colegii ei nu pot obține mostre din creierul oamenilor. Cel mai aproape pe care cercetătorii s-ar putea apropia este de a examina semnele epigenetice din celulele albe din sânge ale oamenilor, dar este posibil ca plumbul să afecteze aceste celule în mod diferit față de celulele creierului.

De asemenea, cercetătorii nu sunt de acord asupra semnelor epigenetice pe care ar trebui să le urmărească. Unii oameni de știință sunt în favoarea metilării ADN-ului, o modificare în care moleculele numite grupări metil sunt atașate la citozina blocului de construcție a ADN-ului. Acest semn de obicei semnalează că activitatea genelor a fost redusă.

Alți cercetători se concentrează asupra modificărilor chimice ale histonelor. Histonele sunt proteine ​​care formează bobine în jurul cărora ADN-ul este înfășurat pentru a se potrivi într-o celulă. O serie amețitoare de modificări chimice la diferite puncte ale histonelor sunt asociate cu mai mult sau mai puțină activitate genică. De exemplu, lipirea unei grupări acetil pe proteina histonă H3 la un anumit punct este asociată cu o activitate crescută a genei, dar schimbarea grupării acetil pentru câteva grupe metil poate reduce activitatea genei. Cercetătorii ar putea să nu reușească să aleagă doar unul dintre aceste semne epigenetice pentru a prezice modul în care expunerea chimică, dieta, exercițiile fizice și stresul se pot combina cu vârsta, sexul și structura genetică a unei persoane pentru a le afecta, spune toxicologul molecular Shaun McCullough.

Fiecare semn epigenetic este ca o literă într-o limbă, spune McCullough, de la Laboratorul Național de Cercetare pentru Sănătate și Efecte asupra Mediului al Agenției SUA pentru Protecția Mediului din Chapel Hill, NC Dacă cercetătorii se uită la un singur tip de modificare, „este ca și cum ai încerca să scoți ceva. a citirii unei cărți în care poți vedea doar una dintre litere. Nu veți obține întreaga poveste.”

Este posibil să nu fie necesară completarea tuturor scrisorilor. Ca și concurenții Roata Norocului, cercetătorii pot fi capabili să ghicească semnificația unei anumite schimbări epigenetice cu câteva litere cheie. Pentru a juca jocul de ghicire, cercetătorii ar putea fi nevoiți să construiască o bază de date care să compileze toate modificările epigenetice ca răspuns la anumite substanțe chimice și modul în care aceste schimbări influențează activitatea multor gene. Un astfel de proiect este încă un vis; majoritatea cercetătorilor se concentrează în continuare asupra unui singur semn la un moment dat și asupra efectului său asupra câtorva gene.

Chiar dacă cercetătorii învață să citească limbajul epigenetic, totuși trebuie să stabilească dacă schimbările cauzează boli, sunt doar indicatori că ceva a mers prost sau sunt neutre, spune epigeneticianul de mediu Dana Dolinoy.

Dolinoy, de la Universitatea din Michigan, Școala de Sănătate Publică din Ann Arbor, și McCullough au organizat în comun întâlnirea Toxico-Epigenetics. Scopul lor a fost de a aduce factorii de decizie politică și oamenii de știință din cercetare pentru a afla cum ar putea fi încorporată epigenetica în evaluarea riscurilor. Chiar dacă participanții au plecat de la conferință fără un răspuns cert, ei au început să vorbească despre pașii necesari pentru a determina dacă semnele epigenetice sunt predictori de încredere ai siguranței expunerii chimice.

Autoritățile de reglementare nu ar trebui să aștepte ca epigenetica să se maturizeze ca domeniu înainte de a se pronunța asupra siguranței, spune Ivan Rusyn, toxicolog la Universitatea Texas A&M din College Station. Dar ar trebui să țină ușa deschisă pentru revizuirea deciziilor pe măsură ce devin disponibile mai multe date.

Rusyn este unul dintre cei 46 de autori ai unui raport din numărul din noiembrie al Perspective de sănătate a mediului privind promisiunea și provocările încorporării noii tehnologii în evaluarea riscurilor. El este optimist că epigenetica poate contribui într-o zi cu date valoroase despre riscurile pentru sănătate, dar acea zi nu va veni curând. „În acest moment, acesta nu este un avion pe care îl putem zbura”, spune el. „Este un avion care este încă în faza de desen.”