Одно из многообещающих открытий состоит в том, что некоторым видам опухолей требуются годы, а то и десятки лет на развитие после того, как запустился механизм их формирования и началось аномальное деление клетки. Идея заключается в том, что определенная последовательность – генетический путь, по которому идет аномальная клетка, – подразумевает несколько этапов, которые следуют один за другим по порядку. Вот вам аналогия: вы, возможно, видели небольшие игрушки, в которых маленькие стальные шарики катаются по доске с проделанными в ней отверстиями, и цель игры – наклонять доску так, чтобы закатить все шарики в отверстия. Отверстия маленькие, так что добиться этой цели непросто. А теперь представьте, что раковой мутации нужно сделать то же самое. Она должна проделать свой путь через небольшое отверстие (определенное генетическое изменение из миллиардов возможных), чтобы перейти на следующий этап. Как только ей это удастся, перед ней возникает новое отверстие в виде следующей мутации и выбор из многих миллиардов и т. д.
Если рак развивается медленно, как некоторые типы рака предстательной железы или толстой кишки, ему может потребоваться 30–40 лет на то, чтобы раковая клетка прошла всю последовательность. Существует надежда на то, что его можно будет отследить на максимально ранних стадиях, обнаружив предсказуемый отпечаток эпигенетических меток, и тогда рак удастся победить задолго до того, как проявятся его первые симптомы. Этот проблеск света в конце туннеля появился еще с того времени, когда открыли, что точную разновидность генной мутации для многих типов опухолей теперь можно предсказать по эпигеномной сигнатуре типа клетки, из которой с высокой вероятностью развился рак.
Затем мы должны по крайней мере задать себе вопрос, возможно ли, что при возникновении эпигенетических мутаций у взрослых в результате воздействия токсинов, стресса, травм, неправильного питания и т. д. в определенных клетках возникнут новые предсказуемые мутации? Если мутации возникают в сперматозоидах и яйцеклетках, перейдут ли они к следующему поколению? Нам это пока не известно. Но даже сама эта возможность заставила бы Дарвина отрицательно покачать головой, а сегодня заставляет серьезно пересмотреть его теорию.
Если эпигенетические изменения действительно ведут к определенным мутациям, помимо тех, которые становятся причиной формирования опухолей, может ли образ жизни человека и среда, в которой он живет, хотя бы теоретически, повысить предсказуемость? Могут существовать эпигенетические сигнатуры и других хронических заболеваний, которые возникают задолго до проявления первых симптомов. Было бы куда интереснее, если бы их можно было предотвратить у еще не рожденных поколений, которые наследуют эти признаки в утробе матери. На момент написания этой книги эти вероятности – всего лишь домыслы. Однако интересно подумать, что обнаружится в результате будущих исследований в этой области.
Сейчас мы сосредоточились на генетических компонентах риска развития заболеваний, но существует одна большая проблема, на которую не обращают внимания, – влияние токсинов окружающей среды на наши гены и эпигеном. Специалисты Центра по контролю и профилактике заболеваний нашли 148 различных химических веществ в крови и моче жителей США. Находится все больше подтверждений тому, что вредные для окружающей среды вещества могут вызывать заболевания, провоцируя эпигенетические изменения в нашем геноме, из-за чего изменяется активность определенных генов. Например, содержание в воде мышьяка оказывает сильное влияние на процесс метилирования и ведет к формированию опухолей мочевого пузыря. Воздействие высокой концентрации других тяжелых металлов (никель, ртуть, хром, свинец и кадмий) в воде и пищевых продуктах также может повлиять на процесс метилирования и вызвать изменения в генах, что ведет к различным видам рака, в том числе раку печени и легких. В конечном итоге по всему миру количество смертей от воздействия вредных для окружающей среды веществ, многие из которых связаны с эпигенетическими изменениями, оценивается в 13 миллионов.
Широкий спектр вредных эпигенетических изменений обусловлен воздействием пестицидов.
Мы не хотим сеять панику, но важно следовать за наукой. Пожалуй, никто не продвигал нашу информацию по этому вопросу так активно, как д-р Майкл Скиннер, специалист по биологии развития из Вашингтонского университета. В ходе одного из исследований Скиннер подвергал беременных крыс воздействию химического вещества, известного своей способностью влиять на развитие эмбриона, – фунгицида под названием винклозолин, который используют для обработки виноградников от плесени, а также для предотвращения гниения и других болезней фруктов и овощей. Было уже доказано, что винклозолин снижает фертильность самцов мышей. Скиннер обнаружил, что у потомства мышей, которые подверглись воздействию химикатов, вплоть до четвертого-пятого поколения отмечалась низкая численность сперматозоидов. Этот результат успешно повторился 15 раз.
Причиной уменьшения численности сперматозоидов, обусловленного воздействием винклозолина, были не мутации в ДНК, а эпигенетические изменения у взрослых мышей (через метки метилирования), которые потом перешли по наследству к следующему поколению. (Это отличается от того, что мы привыкли слышать, когда мутантные гены, которыми обусловлено то или иное заболевание, передаются от родителей к детям, как при серповидно-клеточной анемии.) Таким образом, появился еще один ключ к существованию «межпоколенной генетики».
Кроме того, Скиннер и его коллеги обнаружили, что существует определенный профиль, при котором метильные метки присоединялись к генам после того, как мышей подвергали воздействию различных токсичных химических веществ. Каждый токсин, был ли это инсектицид или реактивное топливо, оставлял собственный отчетливый след. В некоторых случаях изменения в активности генов могли передаваться по наследству и создавать у потомства предрасположенность к определенным заболеваниям. Например, инсектицид ДДТ, использование которого в США долгое время было запрещено из-за губительного влияния на пищевые цепочки животных и птиц, также действует и на эпигенетическом уровне. Воздействие ДДТ на мышей создало у последующих поколений животных предрасположенность к ожирению и всем болезням, которые им обусловлены, – сердечно-сосудистым заболеваниям и диабету.
Широкий спектр вредных эпигенетических изменений обусловлен воздействием пестицидов. Метоксихлор, который используют для обработки скота от блох, комаров и других насекомых, вызвал у мышей дисфункцию тестикул и яичников. Другой пестицид, диэльдрин, серьезно влияет на эпигенетические изменения (ацетилирование) гистонов, что привело к отмиранию у мышей нервных клеток, результат которого – болезнь Паркинсона. Эксперименты Скиннера на мышах также показали, что воздействие диоксина, канцерогенного химического соединения, которое содержится в промышленных отходах, способствует эпигенетическому наследованию заболеваний предстательной железы, заболеваний почек и поликистоза яичников.
Один из лучше всего изученных токсинов окружающей среды, который может стать причиной аномальных эпигенетических изменений, – бисфенол, или БФА. Он применяется в производстве пластмасс, из которых делают контейнеры для еды и напитков, в том числе и детские бутылочки. Известно, что БФА вызывает эпигенетические изменения. Мы приведем пример из компетентного исследования. Проведенное в Университете Тафтса исследование показало, что БФА может изменить активность генов в молочных железах крыс, которые подверглись воздействию химикатов в утробе матери, а позже у этих животных обнаружилась более высокая степень предрасположенности к раку молочных желез. До этого выяснилось, что БФА повышает риск рака предстательной железы. В ходе других исследований эпигенетические изменения, вызванные БФА, были связаны с пожелтением шерсти у определенной породы мышей, а также с повышением риска развития рака. (Обратите внимание: единственный способ уберечь детей от воздействия БФА – использовать стеклянные бутылочки и контейнеры или искать на них маркировку «не содержит БФА».)
И наконец, диэтилстилбестрол, который использовали в 1940–1960-х гг. для профилактики выкидышей у беременных женщин, повышает риск развития рака груди. Теперь мы знаем, что это связано с эпигенетическими изменениями. Стоит задать себе вопрос, передаются ли они следующим поколениям вместе с повышенным риском.
Загрязнение воздуха, особенно транспортными выхлопами, также ведет к эпигенетическим изменениям, которые могут вызывать воспаление по всему организму. Бензол, который содержится в бензине и других видах топлива на основе нефти, ведет к метилированию ДНК, из-за которого развивается лейкемия. Хлорирование водопроводной воды ведет к образованию побочных продуктов – тригалометанов, триэтилтина и хлороформа, все они могут вызвать эпигенетические изменения. В ходе исследований удалось получить доказательства вредного воздействия этих веществ на здоровье. Крысы, в питьевой воде которых содержался триэтилтин, страдали от частых воспалений мозга и отеков, возникавших из-за метилирования. Хлороформ и тригалометан, известный под названием бромдихлорметан, были причиной повышенного метилирования в клетках печени и генах, которыми обусловлены заболевания печени.
Даже у безопасных веществ, не связанных с подобными рисками, есть множество подводных камней.
Тревожный факт: многие пряности, завезенные из Индии, содержали тяжелые металлы. Причина кроется в близком расположении плантаций с пряностями к шахтам и металлургическим комбинатам, в результате такого соседства для орошения плантаций используется загрязненная вода. Только в 2013 г. Управление по контролю за продуктами питания и лекарственными средствами запретило импорт более 850 партий пряностей со всего мира. Чтобы свести к минимуму подобный риск, можно безопасно использовать органические пряности, выращенные в США, и с осторожностью покупать пряности из Индии и Китая. Покупать стоит продукты известных торговых марок в магазинах с хорошей репутацией. Особенно осторожно следует покупать пряности неизвестных поставщиков в небольших местных магазинах или заказывать через интернет. Во многих случаях в мелкие магазинчики этнической направленности завозят товары от поставщиков, которые обходят проверку Управления по контролю за пищевыми продуктами и лекарственными средствами. Притом что загрязненными считаются лишь 2 % импортных пряностей, вы сильно рискуете, приобретая их у неизвестных зарубежных продавцов.