24 июня 2023 г. - Шелли Джонс
Область генетики значительно продвинула наше понимание жизни, болезней и здоровья. Тем не менее, генетика является лишь частью головоломки. Эпигенетика недавно получила признание за ее важную роль в различных биологических процессах, включая возникновение и прогрессирование заболеваний. Раскрывая, как наш эпигеном взаимодействует с нашим генетическим кодом и окружающей средой, мы надеемся пролить свет на то, как эти знания могут изменить диагностику, прогноз и лечение рака.
Loading...
Подпишитесь на канал Webmedy Youtube, чтобы быть в курсе последних видео
Эпигенетика относится к изменениям в экспрессии генов, которые не связаны с изменениями основной последовательности ДНК. Эпигенетические изменения являются нормальными и естественными. На них часто влияют возраст, окружающая среда, образ жизни и состояние болезни. Они могут привести к специфическим изменениям в организме, таким как клетки, превращающиеся в печень, мозг или клетки кожи, даже если все они имеют одинаковую ДНК.
Эпигенетические изменения — это модификации, влияющие на экспрессию генов без изменения базовой последовательности ДНК. Эти изменения, в отличие от генетических изменений (мутаций), не связаны с изменением нуклеотидной последовательности ДНК. Вместо этого они влияют на то, как клетки читают гены.
Думайте о генетических изменениях как об изменениях слов в книге, меняющих основную историю. С другой стороны, эпигенетические изменения можно рассматривать как примечания на полях книги. Они не меняют слова, но влияют на то, как они интерпретируются и, следовательно, на то, как понимается история.
Это наиболее часто изучаемая эпигенетическая модификация. Он включает добавление метильной группы (атом углерода, связанный с тремя атомами водорода, CH3) к молекуле ДНК, обычно к цитозину, за которым следует гуанин, место, известное как сайт CpG. Когда метильные группы прикрепляются к определенному участку гена, они могут препятствовать экспрессии гена.
ДНК в клетках обернута вокруг белков, называемых гистонами. Вместе они образуют структуру, называемую хроматином. То, как упаковывается ДНК, может повлиять на то, могут ли гены быть прочитаны клеткой. Если хроматин открыт и свободен, может происходить экспрессия генов. Если он плотный, это может предотвратить экспрессию генов. Модификации гистонов, такие как ацетилирование, метилирование и фосфорилирование, могут изменять форму хроматина и, таким образом, регулировать экспрессию генов.
Хотя эти молекулы не кодируют белки, они играют важную роль в контроле экспрессии генов. Одним из наиболее изученных типов нкРНК является микроРНК (миРНК), крошечные нити РНК, которые могут связываться с информационными РНК (мРНК), предотвращать их образование белков и, таким образом, влиять на экспрессию генов. Другие типы нкРНК могут влиять на структуру хроматина, тем самым контролируя, какие гены доступны для экспрессии.
Метилирование обычно подавляет транскрипцию генов. Когда ген заглушается метилированием, это все равно, что повесить на дверь табличку «Не беспокоить». Механизм, необходимый для чтения гена, получает сигнал не продолжать работу, и, таким образом, белок гена не производится.
Модификации гистонов могут либо стимулировать, либо препятствовать экспрессии генов. Например, ацетилирование гистонов часто ослабляет ДНК и делает гены более доступными для транскрипции, способствуя экспрессии генов. Напротив, некоторые типы метилирования гистонов могут приводить к конденсированному закрытому хроматину, что может препятствовать экспрессии генов.
Эти молекулы, особенно микроРНК, могут связываться с информационными РНК и предотвращать их трансляцию в белки, действуя таким образом как мощные репрессоры экспрессии генов. Другие нкРНК могут рекрутировать белки, которые модифицируют структуру хроматина, делая гены более или менее доступными для экспрессии.
Важно отметить, что эти процессы часто не действуют независимо. Они могут взаимодействовать и влиять друг на друга в сложной сети регулирования. Понимание этих эпигенетических модификаций и их взаимодействия необходимо для понимания того, как контролируется экспрессия генов и как нарушение регуляции этих процессов может способствовать возникновению таких заболеваний, как рак.
Эпигенетические модификации играют решающую роль в экспрессии генов. Когда эти модификации становятся ненормальными или неуместными, они могут нарушить нормальное функционирование клеток и потенциально привести к развитию рака. Это нарушение может происходить несколькими способами:
Гены-супрессоры опухолей имеют решающее значение для контроля деления клеток. Когда гиперметилирование происходит в промоторной области этих генов, оно может выключать их, тем самым устраняя их ингибирующее действие на пролиферацию клеток. Это может привести к неконтролируемому росту клеток, характерному для рака.
Гипометилирование может активировать гены, способствующие росту клеток, известные как онкогены. Когда эти гены включаются чрезмерно, это может привести к ускоренному делению клеток, ведущему к раку.
Аберрантные модификации гистонов могут изменить структуру хроматина и привести либо к неадекватной активации, либо к молчанию генов.
Некодирующие РНК, такие как микроРНК, также играют роль в развитии рака. Некоторые miRNAs, известные как onco-miRs, могут способствовать развитию рака при сверхэкспрессии. Другие, известные как микроРНК-супрессоры опухолей, могут предотвращать рак. Но когда их экспрессия снижается, это может привести к прогрессированию рака.
Почти все виды рака в той или иной степени связаны с эпигенетическими изменениями. Например:
Гиперметилирование ДНК часто происходит при раке молочной железы, подавляя определенные гены-супрессоры опухолей.
Паттерны аномального метилирования, включая глобальное гипометилирование и гиперметилирование определенных генов, связаны с колоректальным раком.
При раке легкого часто наблюдаются изменения как метилирования ДНК, так и модификации гистонов.
Изменения в метилировании ДНК и модификациях гистонов связаны с несколькими типами лейкемии. Кроме того, некоторые типы лейкемии связаны с мутациями ферментов, которые добавляют или удаляют эти эпигенетические метки.
Эпигенетические изменения, особенно метилирование ДНК, связаны с развитием и прогрессированием рака предстательной железы.
Известно, что факторы окружающей среды и образа жизни влияют на эпигенетические модификации, которые потенциально могут способствовать развитию рака.
Воздействие табачного дыма может привести к изменениям метилирования ДНК, которые заглушают гены-супрессоры опухолей.
Определенные питательные вещества могут влиять на эпигенетические процессы. Например, фолиевая кислота, тип витамина B, имеет решающее значение для производства и поддержания клеток. Это также необходимо для процесса метилирования. Диета с низким содержанием фолиевой кислоты может привести к гипометилированию ДНК, что может способствовать развитию рака.
Длительное употребление алкоголя может привести к аномальному метилированию ДНК, что может способствовать развитию рака.
Воздействие некоторых токсинов окружающей среды, таких как асбест, может привести к эпигенетическим изменениям, связанным с раком легких и мезотелиомой.
Старение связано с изменениями в эпигенетическом ландшафте, включая изменения в метилировании ДНК, модификации гистонов и экспрессии микроРНК. Эти изменения могут способствовать развитию рака.
Биомаркер представляет собой измеримый показатель тяжести или наличия какого-либо болезненного состояния. Эпигенетические изменения, такие как паттерны метилирования ДНК и модификации гистонов, могут быть специфичны для определенных типов рака и, следовательно, служить потенциальными биомаркерами.
Например, метилирование определенных генов может указывать на наличие определенных видов рака. Точно так же изменения уровней некоторых некодирующих РНК (таких как микроРНК) в крови или других жидкостях организма также могут выступать в качестве потенциальных биомаркеров рака. Поскольку эти изменения часто возникают на ранних стадиях развития заболевания, они могут быть ценными инструментами для раннего выявления рака, иногда даже до появления симптомов.
Эпигенетическая терапия включает использование лекарств или других мер для коррекции эпигенетических модификаций, способствующих развитию рака. В отличие от традиционных методов лечения рака, направленных на непосредственное уничтожение раковых клеток, эпигенетическая терапия направлена на перепрограммирование раковых клеток путем реверсии аномальных эпигенетических меток, тем самым восстанавливая нормальный контроль над экспрессией генов.
Одним из привлекательных аспектов воздействия на эпигенетические изменения является то, что, в отличие от генетических изменений, они потенциально обратимы. Это открывает новые возможности для лечения рака, когда неисправные переключатели, способствующие возникновению рака, можно сбросить, что дает надежду на более эффективные методы лечения.
Несколько эпигенетических препаратов уже одобрены для лечения рака, и многие другие проходят клинические испытания:
Такие препараты, как азацитидин и децитабин, ингибируют ДНК-метилтрансферазы — ферменты, ответственные за добавление метильных групп к ДНК. Поступая таким образом, они могут обратить вспять гиперметилирование, потенциально включив гены-супрессоры опухолей. Эти препараты одобрены для использования при миелодиспластическом синдроме, заболевании костного мозга, которое может привести к лейкемии.
Такие препараты, как вориностат и ромидепсин, ингибируют деацетилазы гистонов, ферменты, которые удаляют ацетильные группы из гистонов. Это может привести к более открытой структуре хроматина, потенциально допуская повторную экспрессию молчащих генов. Эти препараты используются при кожной Т-клеточной лимфоме.
Эти препараты, которые все еще находятся на ранних стадиях разработки, ингибируют белки, распознающие ацетилированные гистоны. Они продемонстрировали многообещающие результаты при некоторых типах лейкемии и солидных опухолях.
Хотя все еще в значительной степени находятся на экспериментальных стадиях, разрабатываются и тестируются методы лечения, предназначенные для модуляции уровней специфических микроРНК или других нкРНК.
Несколько недавних достижений расширили наше понимание роли эпигенетики в раке:
Развитие технологий секвенирования позволило детально картировать эпигеном, что привело к открытию новых эпигенетических модификаций и их роли в развитии рака.
Изучая эпигеномы отдельных клеток, исследователи могут понять, как эпигенетическая гетерогенность в опухоли может стимулировать прогрессирование рака и влиять на реакцию на лечение.
Этот инновационный метод позволяет обнаруживать циркулирующую ДНК опухоли (цДНК) в кровотоке, которая несет в себе эпигенетические изменения, обнаруженные в опухоли. Он показывает потенциал для неинвазивного обнаружения рака, мониторинга прогрессирования заболевания и принятия решений о лечении.
Эпигенетика готова сыграть ключевую роль в растущей области персонализированной медицины. Понимая специфические эпигенетические изменения, которые характеризуют опухоль человека, лечение может быть адаптировано к этим изменениям, что потенциально может привести к более эффективному и менее токсичному лечению. Например:
Это может быть использовано для выбора эпигенетических препаратов. Если опухоль имеет специфическое эпигенетическое изменение, можно выбрать лекарство, нацеленное на это изменение.
Эпигенетические маркеры могут помочь предсказать, какие пациенты с большей вероятностью ответят на определенные виды лечения. Например, определенные паттерны метилирования могут предсказать реакцию на ингибиторы ДНК-метилтрансферазы.
Эпигенетическую терапию можно использовать в сочетании с другими методами лечения, такими как традиционная химиотерапия или иммунотерапия, для повышения их эффективности.
Тестостерон оказывает свое действие, связываясь с рецепторами андрогенов, которые расположены в различных тканях по всему телу. Затем этот комплекс рецептор-гормон проникает в ядро клетки и связывается со специфическими областями ДНК, называемыми андроген-чувствительными элементами (АРЭ). Это связывание регулирует транскрипцию специфических генов, изменяя выработку белков внутри клетки. Этот процесс известен как геномное действие.
Эффекты тестостерона могут быть прямыми, что означает, что он сам связывается с рецепторами андрогенов, или косвенными, посредством его преобразования в другие гормоны. Например, тестостерон может быть преобразован в дигидротестостерон (ДГТ) ферментом 5-альфа-редуктазой. ДГТ является более сильным андрогеном и играет важную роль в некоторых тканях, таких как предстательная железа и волосяные фолликулы. Кроме того, тестостерон также может быть преобразован в эстрадиол, форму эстрогена, с помощью фермента ароматазы. Этот процесс особенно важен для здоровья костей.
В дополнение к этим геномным действиям тестостерон может также оказывать негеномные действия, которые происходят быстрее и не требуют изменений в транскрипции генов. К ним относятся модуляция клеточных сигнальных путей и ионных каналов, что приводит к немедленным изменениям в функции клеток.
Эта комбинация геномных и негеномных действий позволяет тестостерону влиять на широкий спектр физиологических процессов, влияя на рост мышц, распределение жира, здоровье костей, сердечно-сосудистые заболевания, метаболическое здоровье и многое другое.
Генетика относится к изучению генов, их наследования и их роли в физических и функциональных признаках организма. Эпигенетика, с другой стороны, изучает изменения в организмах, вызванные модификацией экспрессии генов, а не изменением самого генетического кода. По сути, в то время как генетика изучает последовательность ДНК, эпигенетика изучает то, как гены включаются и выключаются.
Эпигенетические изменения могут способствовать развитию рака путем отключения генов-супрессоров опухолей или активации онкогенов. Когда затрагиваются гены, регулирующие рост и деление клеток, это может привести к неконтролируемой пролиферации клеток, характерной для рака.
Да, образ жизни и факторы окружающей среды могут влиять на эпигенетические изменения, связанные с раком. Например, курение и употребление алкоголя могут вызывать изменения метилирования ДНК, в то время как сбалансированная диета и регулярные физические упражнения могут помочь поддерживать нормальную эпигенетическую регуляцию.
Генетические изменения относятся к изменениям в последовательности ДНК, например к мутациям, которые могут передаваться из поколения в поколение. Эпигенетические изменения, с другой стороны, не изменяют основную последовательность ДНК, но модифицируют паттерны экспрессии генов посредством таких механизмов, как метилирование ДНК, модификация гистонов и некодирующие РНК.
Метилирование ДНК и модификация гистонов являются двумя ключевыми эпигенетическими процессами. Метилирование ДНК обычно подавляет экспрессию генов путем добавления метильных групп к ДНК, в то время как модификация гистонов изменяет структуру ДНК, делая ее более или менее доступной для транскрипции. Оба процесса имеют решающее значение для контроля того, когда и как экспрессируются гены.
Да, эпигенетические изменения можно использовать в качестве биомаркеров для раннего выявления рака. Такие изменения, как паттерны аномального метилирования ДНК или измененные уровни некодирующих РНК, могут указывать на наличие определенных типов рака даже на ранних стадиях.
Основным преимуществом использования эпигенетических биомаркеров для выявления рака является возможность ранней диагностики. Однако ограничения включают тот факт, что некоторые эпигенетические изменения могут наблюдаться при различных заболеваниях или даже у здоровых людей, что может усложнить интерпретацию. Кроме того, стандартизация методов обнаружения этих изменений может быть сложной задачей.
Эпигенетическая терапия направлена на перепрограммирование раковых клеток путем обращения вспять аномальных эпигенетических меток, тем самым восстанавливая нормальный контроль над экспрессией генов. Он нацелен на обратимый характер эпигенетических изменений, предлагая новый путь для лечения рака.
Несколько эпигенетических препаратов были одобрены для лечения рака, в том числе ингибиторы ДНК-метилтрансферазы, такие как азацитидин и децитабин, и ингибиторы гистондеацетилазы, такие как вориностат и ромидепсин.
Потенциальные преимущества эпигенетической терапии рака включают целенаправленное лечение и возможность восстановления нормальной экспрессии генов. Однако проблемы включают в себя потенциальные побочные эффекты, риск развития устойчивости раковых клеток к эпигенетическим препаратам и сложную природу эпигенома.
Недавние достижения в области эпигенетики и рака включают разработки в области технологий секвенирования, появление эпигеномики одиночных клеток и внедрение жидкостной биопсии, которые расширили наше понимание роли эпигенетики в раке.
Эпигенетика может привести к персонализированному лечению рака, направляя выбор эпигенетических препаратов на основе конкретных эпигенетических изменений человека. Эпигенетические маркеры также могут помочь предсказать ответ на лечение и могут использоваться в сочетании с другими видами лечения для повышения их эффективности.
Понимание эпигенетики может помочь в формировании потенциальных стратегий профилактики рака путем определения модификаций образа жизни, которые могут предотвратить или замедлить эпигенетические изменения, ведущие к раку. Это может включать продвижение привычек здорового образа жизни, таких как сбалансированное питание и регулярные физические упражнения, которые помогают поддерживать нормальную эпигенетическую регуляцию. Кроме того, регулярный скрининг на наличие определенных эпигенетических изменений у лиц из групп риска может обеспечить более раннее вмешательство и более эффективную профилактику.
Будущие перспективы в области эпигенетики в отношении рака многообещающие. По мере углубления нашего понимания мы можем ожидать более персонализированного лечения, улучшенных методов раннего выявления и эффективных стратегий профилактики, основанных на изменении образа жизни. Кроме того, такие прорывы, как передовые технологии секвенирования и жидкие биопсии, наряду с разработками в области эпигеномики одиночных клеток, прокладывают путь для инновационных исследований и приложений в этой области.
27 декабря 2023 г.
17 декабря 2023 г.
16 декабря 2023 г.
15 декабря 2023 г.
14 декабря 2023 г.
13 декабря 2023 г.
12 декабря 2023 г.
11 декабря 2023 г.
30 ноября 2023 г.
11 ноября 2023 г.
23 октября 2023 г.
28 сентября 2023 г.
18 сентября 2023 г.
11 августа 2023 г.
10 августа 2023 г.
7 августа 2023 г.
5 августа 2023 г.
В курсе.
Получите доступ к отмеченным наградами отраслевым материалам, включая последние новости, тематические исследования и советы экспертов.
Успех в технологиях заключается в том, чтобы оставаться в курсе!
Подпишитесь на канал Webmedy Youtube, чтобы быть в курсе последних видео
Пожертвовать
Ваше щедрое пожертвование имеет огромное значение!
Loading...
10 февраля 2023 г.
Loading...
15 ноября 2022 г.
В курсе.
Получите доступ к отмеченным наградами отраслевым материалам, включая последние новости, тематические исследования и советы экспертов.
Успех в технологиях заключается в том, чтобы оставаться в курсе!
Подпишитесь на канал Webmedy Youtube, чтобы быть в курсе последних видео
Пожертвовать
Ваше щедрое пожертвование имеет огромное значение!
Loading...
Wakening Wholesome Wellness™
Подпишитесь на канал Webmedy Youtube, чтобы быть в курсе последних видео