หลังจากการค้นพบโมเลกุล DNA รหัสกรดนิวคลีอิกถือเป็นจุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของการถ่ายทอดทางพันธุกรรม
ทุกวันนี้เป็นที่เข้าใจกันว่าเครื่องหมายทางเคมีที่เชื่อมโยงกับส่วนสำคัญของลำดับทางพันธุกรรมไม่เพียงส่งผลต่อวิธีการอ่านยีนเท่านั้น แต่ยังสามารถเปลี่ยนไปตามการสัมผัสกับสิ่งแวดล้อมอีกด้วย ยิ่งไปกว่านั้น สิ่งเหล่านี้ยังสามารถถูกถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นได้อีกด้วย
ที่เรียกว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมแบบข้ามรุ่น ซึ่งอาจเป็นเส้นทางที่สุขภาพ วิถีการดำเนินชีวิต หรือแม้แต่สภาพแวดล้อมของพ่อแม่ส่งผลต่อสุขภาพและพัฒนาการของลูกหลานจากลำดับวงศ์ตระกูลมาหลายชั่วอายุคน
แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงจะดูชัดเจน แต่กลไกการทำงานที่แน่นอนยังไม่เป็นที่เข้าใจอย่างถ่องแท้
ขณะนี้ การศึกษาใหม่เกี่ยวกับพยาธิตัวกลมได้แสดงให้เห็นว่าการดัดแปลงอีพีเจเนติกส์ทั่วไปสามารถส่งผ่านอสุจิถึงสามชั่วอายุคนได้อย่างไร ซึ่งมีอิทธิพลต่อการทำงานของยีนและการพัฒนาใน 'ลูกหลาน'
แม้ว่าหลักฐานจากมนุษย์เกี่ยวกับความจำอีพีเจเนติกส์ที่ยั่งยืนดังกล่าวยังคงไม่เพียงพอ แต่การศึกษาพยาธิตัวกลม (Caenorhabditis สง่างาม) ค่อนข้างเปิดเผย
"ผลลัพธ์เหล่านี้สร้างความสัมพันธ์ระหว่างเหตุและผลระหว่างเครื่องหมายฮิสโตนที่ส่งผ่านสเปิร์มกับการแสดงออกของยีนและการพัฒนาในลูกหลานและลูกหลาน"พูดว่าซูซาน สโตรม นักชีววิทยาระดับโมเลกุลและเซลล์จากมหาวิทยาลัยแคลิฟอร์เนีย ซานตาครูซ
การเปลี่ยนแปลงของอีพิเจเนติกส์เป็นเครื่องประดับระดับโมเลกุลที่เติมเข้าไปใน DNA ซึ่งมีหลายรูปแบบและควบคุมว่าจะปฏิบัติตามคำแนะนำทางพันธุกรรมเมื่อใดและอย่างไร
หากกลไกของเซลล์ที่อ่านจีโนมไม่สามารถเข้าถึงยีนบางตัวได้เนื่องจากมีโมเลกุลขนาดใหญ่ขวางทางพวกมัน ยีนเหล่านั้นก็จะไม่ถูกถอดรหัสเป็นโปรตีน การพันสาย DNA ยาวๆ รอบโปรตีนเชิงซ้อนหลักที่เรียกว่าฮิสโตนในลักษณะที่แน่นเพียงพอสามารถให้ผลที่คล้ายคลึงกันและเงียบเสียงได้
คิดว่าการดัดแปลงอีพิเจเนติกส์เหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นเช่นนั้นลบและ 'รีเซ็ต' หลังจากการปฏิสนธิโดยที่เซลล์เพศได้รับการตั้งโปรแกรมใหม่เพื่อให้แน่ใจว่ามีพัฒนาการตามปกติ แต่ดังที่การศึกษาในสัตว์ทดลองแสดงให้เห็น(รวมถึงตัวเลขตามสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมด้วย) ดูเหมือนว่าบางส่วนการเปลี่ยนแปลงของ epigeneticสามารถหลีกเลี่ยงการตั้งโปรแกรมใหม่และถ่ายโอนข้ามรุ่นได้
การศึกษาล่าสุดนี้ใช้ค. เอเลแกนส์เป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบในการตรวจสอบว่าเครื่องหมายอีพิเจเนติกส์ได้รับการเก็บรักษาหรือเขียนใหม่ในเอ็มบริโอของพยาธิตัวกลมหรือไม่ และหากยังคงอยู่ เครื่องหมายดังกล่าวมีอิทธิพลต่อการแสดงออกของยีนในลูกหลานอย่างไร
การทำเครื่องหมายอีพิเจเนติกส์บนโปรตีนฮิสโตนที่ทำให้ DNA ถูกบรรจุหนาแน่นมากขึ้น และปิดยีนในบริเวณนั้น เป็นจุดสำคัญของการทดลอง
นักวิจัยได้คัดเลือก "ถอด" ฮิสโตนที่ทำเครื่องหมายออกจากโครโมโซมของค. เอเลแกนส์สเปิร์มซึ่งใช้ในการปฏิสนธิกับไข่ที่มีโครโมโซมที่ทำเครื่องหมายไว้ครบถ้วน
จากนั้น พวกเขาดูระดับการทำงานของยีนในลูกหลานที่เกิดขึ้น และพบว่ายีนบนโครโมโซมที่สืบทอดมาจากสเปิร์มไม่ได้ถูกยับยั้งอีกต่อไป
“ยีนบางตัวถูกเปิดทำงานอย่างผิดปกติและคงอยู่ในสถานะที่ไม่มีเครื่องหมายการกดขี่ ในขณะที่จีโนมที่เหลือได้รับเครื่องหมายกลับคืนมา และรูปแบบนั้นก็ส่งต่อไปยังลูกหลาน”อธิบายต้นไม้.
"เราคาดการณ์ว่าหากรูปแบบของบรรจุภัณฑ์ DNA นี้ยังคงอยู่ในเจิร์มไลน์ ก็อาจจะส่งต่อไปยังหลายชั่วอายุคนได้"
อย่าลืมว่านี่คือพยาธิตัวกลมที่เรากำลังพูดถึง การวิจัยในอดีตเกี่ยวกับสิ่งมีชีวิตโปร่งแสงเหล่านี้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของอีพิเจเนติกส์สามารถเกิดขึ้นได้ที่สืบทอดกันมายาวนานถึง 14 ชั่วอายุคนซึ่งดูดุร้าย แต่ไม่ค่อยพูดถึงมนุษย์เลย
มีการศึกษาเกี่ยวกับมนุษย์ที่หายากและน่าทึ่งจำนวนหนึ่งหลักฐานที่ถูกเปิดเผยการเข้าถึงอาหารของปู่ย่าตายายส่งผลต่อผลลัพธ์ด้านสุขภาพของลูกหลาน สองรุ่นต่อจากนี้
งานวิจัยอื่นๆ ได้ศึกษาถึงความเชื่อมโยงระหว่างสุขภาพของมารดา ได้แก่นิสัยการสูบบุหรี่และโรคหอบหืดในเด็กหรือแสดงวิธีการเหตุการณ์ในวัยเด็กสามารถกัดกร่อนการแก้ไขทางเคมีบน DNA ของบุคคลที่ส่งผลต่อสุขภาพของพวกเขาในบั้นปลายชีวิตได้
แต่การศึกษาในมนุษย์ที่เชื่อมโยงโดยตรงระหว่างสุขภาพของผู้ปกครอง การเปลี่ยนแปลงของอีพีเจเนติกส์ในเซลล์เพศ และผลลัพธ์ของลูกหลานคือ "แทบไม่มีเลย" ดังที่การทบทวนสาขานี้ระบุไว้ ส่วนหนึ่งเป็นเพราะข้อจำกัดของการศึกษาทางระบาดวิทยาที่ทำให้เกิดความสัมพันธ์เท่านั้น ไม่ใช่ความสัมพันธ์เชิงสาเหตุ
การแยกอิทธิพลของเครื่องหมายอีพีเจเนติกส์ออกจากอิทธิพลทางพันธุกรรม วัฒนธรรม และพฤติกรรมก็เป็นความท้าทายที่สำคัญเช่นกัน คุณจะเริ่มแยกพันธุกรรมออกจากสถานการณ์ทางสังคมหรือสภาพแวดล้อมที่สืบทอดมาหลายชั่วอายุคนได้อย่างไร?
นั่นเป็นเหตุผลที่การศึกษาในสัตว์ทดลองในลักษณะนี้มีประโยชน์ในการ "ให้ความกระจ่างว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของอีพีเจเนติกส์สามารถกำหนดรูปแบบการพัฒนาและสุขภาพของคนรุ่นอนาคตได้อย่างไร" Strome และเพื่อนร่วมงานเขียนในกระดาษตีพิมพ์ของพวกเขา-
ทีมงานกล่าวว่าการค้นพบนี้สะท้อนสิ่งเหล่านั้นจากเซลล์สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่ปลูกในห้องแล็บ และการศึกษาล่าสุดอื่นๆ ได้ชี้ให้เห็นว่าเครื่องหมายฮิสโตนที่สืบทอดมาจากสเปิร์มก็เป็นลักษณะเด่นในหนูเช่นกัน
ความคล้ายคลึงกันเหล่านั้นอาจหมายถึงกลไกนี้อาจขยายไปถึงมนุษย์ด้วย แต่ยังมีอีกหลายอย่างที่เรายังไม่รู้ว่าการถ่ายทอดทางพันธุกรรมของอีพิเจเนติกส์ดำเนินไปอย่างไรในช่วงหลายชั่วอายุคน หรือจริงๆ แล้วเป็นเช่นนั้นหรือไม่
เมื่อพิจารณาถึงอุปสรรคด้านจริยธรรมและลอจิสติกส์ในการตรวจสอบคำถามดังกล่าวในมนุษย์ เราอาจต้องใช้เวลาอีกนานก่อนที่เราจะทำเช่นนั้น
งานวิจัยนี้ตีพิมพ์ในพนส-
