Για χρόνια αντιμετωπίζαμε το DNA και τα γονίδιά μας ως κάτι σταθερό και προκαθορισμένο. Σαν ένα βιολογικό «σενάριο» που είναι ήδη γραμμένο από τη γέννησή μας. Σήμερα όμως γνωρίζουμε ότι η εικόνα αυτή είναι πολύ πιο σύνθετη. Δείχνει ότι το περιβάλλον και ο τρόπος ζωής μας αλληλεπιδρούν συνεχώς με τα γονίδιά μας, επηρεάζοντας τη γονιδιακή τους έκφραση. Οι καθημερινές μας συνήθειες και οι περιβαλλοντικές εκθέσεις φαίνεται ότι μπορούν να αφήνουν βιολογικά ίχνη στον τρόπο με τον οποίο τα γονίδια ενεργοποιούνται ή σιωπούν.
Οι μηχανισμοί αυτοί δεν αλλάζουν την αλληλουχία του DNA ούτε μεταβάλλουν τα ίδια τα γονίδια. Επηρεάζουν όμως τη δραστηριότητά τους, δηλαδή ποια γονίδια «ενεργοποιούνται», ποια παραμένουν ανενεργά και πότε. Ένας από τους σημαντικότερους μηχανισμούς είναι η μεθυλίωση του DNA: μικρές χημικές τροποποιήσεις που προστίθενται σε συγκεκριμένες περιοχές του γονιδιώματος και λειτουργούν σαν μοριακοί «διακόπτες».
Το ενδιαφέρον είναι ότι οι μηχανισμοί αυτοί φαίνεται να επηρεάζονται συνεχώς από το περιβάλλον. Το κάπνισμα, η διατροφή, η παχυσαρκία, οι χρόνιες φλεγμονές και λοιμώξεις, η έκθεση σε ρύπους, χημικές ουσίες και υπεριώδη ακτινοβολία από τον ήλιο, αλλά και το χρόνιο ψυχολογικό στρες, φαίνεται ότι μπορούν να μεταβάλλουν τη λειτουργία των γονιδίων. Μελέτες δείχνουν ότι καπνιστές και μη καπνιστές εμφανίζουν διαφορετικά πρότυπα μεθυλίωσης, ενώ αντίστοιχες μεταβολές παρατηρούνται και σε συνθήκες χρόνιας φλεγμονής ή μεταβολικών νοσημάτων.
Τα τελευταία χρόνια, η συζήτηση έχει επεκταθεί και στις επιπτώσεις της κλιματικής αλλαγής στην ανθρώπινη υγεία. Η ατμοσφαιρική ρύπανση, η έκθεση σε μικροσωματίδια και οι ακραίες θερμοκρασίες φαίνεται ότι μπορούν επίσης να επηρεάσουν το βιολογικό προφίλ του οργανισμού. Το σώμα μας, τελικά, δεν λειτουργεί σαν παθητικός παρατηρητής του περιβάλλοντος. Αντίθετα, φαίνεται να καταγράφει βιολογικά τις συνθήκες μέσα στις οποίες ζούμε.
Τα τελευταία χρόνια οι ερευνητές μιλούν ολοένα και περισσότερο για μια μορφή «βιολογικής μνήμης». Περιβαλλοντικοί παράγοντες και εμπειρίες ζωής μπορούν να αφήνουν μακροχρόνια μοριακά ίχνη, τα οποία επηρεάζουν τη λειτουργία γονιδίων ακόμη και χρόνια μετά την αρχική έκθεση. Η παιδική ηλικία, το χρόνιο στρες, η διατροφή ή η έκθεση σε ρύπους ενδέχεται να διαμορφώνουν ένα πιο μόνιμο βιολογικό αποτύπωμα.
Οι εφαρμογές αυτών των γνώσεων δεν περιορίζονται πλέον μόνο στην κλασική ιατρική. Στη δικανική επιστήμη, η ανάλυση μεθυλίωσης DNA αξιοποιείται για την εκτίμηση της βιολογικής ηλικίας από βιολογικά ίχνη, καθώς και για την αναγνώριση του τύπου ιστού από τον οποίο προέρχεται ένα δείγμα όπως αίμα, σάλιο ή σπέρμα. Παράλληλα, συγκεκριμένα πρότυπα μεθυλίωσης μελετώνται ως πιθανοί δείκτες περιβαλλοντικών εκθέσεων και συνηθειών, όπως το κάπνισμα, η κατανάλωση αλκοόλ ή η έκθεση σε ατμοσφαιρικούς ρύπους. Ορισμένες από αυτές τις μεταβολές φαίνεται ότι παραμένουν σταθερές για μεγάλο χρονικό διάστημα, λειτουργώντας ως μοριακά ίχνη προηγούμενων εκθέσεων του οργανισμού.
Ίσως όμως η σημαντικότερη εφαρμογή αυτών των μηχανισμών αφορά την ογκολογία. Σήμερα γνωρίζουμε ότι πολλές από αυτές τις μεταβολές εμφανίζονται πολύ νωρίς στην πορεία της καρκινογένεσης, συχνά πριν ακόμη σχηματιστεί ορατός όγκος. Η ανώμαλη μεθυλίωση συγκεκριμένων γονιδίων αποτελεί ένα από τα πρώτα βήματα της νεοπλασματικής διαδικασίας. Αυτό σημαίνει ότι το σώμα ενδέχεται να αφήνει πρώιμα μοριακά «σήματα κινδύνου» πολύ πριν εμφανιστούν συμπτώματα ή απεικονιστικά ευρήματα.
Στην περίπτωση του HPV, οι μηχανισμοί μεθυλίωσης φαίνεται ότι παίζουν καθοριστικό ρόλο ήδη από τα πρώτα στάδια της καρκινογένεσης. Η χρόνια λοίμωξη από ογκογόνους τύπους HPV δεν οδηγεί αυτόματα σε καρκίνο αλλά συνοδεύεται από μια σταδιακή συσσώρευση γενετικών και μοριακών αλλαγών στα κύτταρα του τραχήλου. Μεταξύ αυτών, οι επιγενετικές μεταβολές τόσο σε γονίδια του ξενιστή όσο και σε περιοχές του ίδιου του ιικού γονιδιώματος φαίνεται ότι αποτελεί ένα από τα πιο πρώιμα και σταθερά γεγονότα της εξέλιξης προς υψηλόβαθμες αλλοιώσεις και διηθητικό καρκίνο.
Με βάση αυτή τη λογική αναπτύσσονται σήμερα νέες διαγνωστικές προσεγγίσεις που στοχεύουν στην έγκαιρη ανίχνευση αυτών των αλλαγών. Στο πλαίσιο της ερευνητικής δραστηριότητας της ομάδας μου στο Εργαστήριο Βιολογίας της Ιατρικής Σχολής του ΕΚΠΑ, σε συνεργασία με ερευνητικές ομάδες από άλλα πανεπιστήμια και επιχειρήσεις, ολοκληρώσαμε το έργο SHINE «Έγκαιρη διάγνωση ενδοεπιθηλιακής υπερπλασίας συνδεόμενης με HPV μέσω νέας επιγενετικής εξέτασης», και αναπτύξαμε ένα τεστ ανίχνευσης μεθυλίωσης για την έγκαιρη διάγνωση προκαρκινικών αλλοιώσεων και καρκίνου του τραχήλου της μήτρας που σχετίζονται με HPV λοίμωξη.
Η προσέγγιση βασίζεται στη μελέτη δεικτών μεθυλίωσης και αξιοποιεί γονίδια που φαίνεται να σχετίζονται με την εξέλιξη της HPV λοίμωξης προς καρκινογένεση. Ένα από τα πιο σημαντικά στοιχεία αυτής της προσπάθειας είναι ότι το τεστ μπορεί να εφαρμοστεί και σε δείγματα αυτολήψης, γεγονός που μπορεί να ενισχύσει τη συμμετοχή των γυναικών στον προληπτικό έλεγχο. Τα πρώτα αποτελέσματα της μελέτης ήταν ιδιαίτερα ενθαρρυντικά, καθώς οι δείκτες μεθυλίωσης εμφάνισαν υψηλή ειδικότητα στην ανίχνευση υψηλόβαθμων αλλοιώσεων.
Οι εξελίξεις αυτές φαίνεται ότι θα επηρεάσουν ουσιαστικά και την ιατρική των επόμενων χρόνων. Η δυνατότητα ανίχνευσης μοριακών αλλαγών πριν ακόμη εμφανιστεί η νόσος δημιουργεί προοπτικές για πιο εξατομικευμένες στρατηγικές πρόληψης και θεραπείας. Βιοδείκτες μεθυλίωσης, σε συνδυασμό με τεχνητή νοημοσύνη και σύγχρονες τεχνολογίες ανάλυσης δεδομένων, χρησιμοποιούνται ήδη πειραματικά για την εκτίμηση κινδύνου εμφάνισης ασθενειών και την ανάπτυξη πιο στοχευμένων παρεμβάσεων.
Η γνώση αυτών των μηχανισμών αλλάζει σταδιακά τον τρόπο με τον οποίο βλέπουμε τον καρκίνο και πολλές άλλες ασθένειες. Αναδεικνύει και κάτι βαθύτερο: ότι η υγεία μας δεν είναι αποκλειστικά αποτέλεσμα των γονιδίων που κληρονομήσαμε, αλλά και της συνεχούς αλληλεπίδρασής τους με το περιβάλλον, τον τρόπο ζωής και τις εμπειρίες μας. Ίσως τελικά το πιο εντυπωσιακό στοιχείο όλων αυτών των εξελίξεων είναι ότι το σώμα μας “θυμάται”. Οι εμπειρίες της ζωής μας, οι καθημερινές μας συνήθειες και το περιβάλλον μέσα στο οποίο ζούμε φαίνεται ότι αφήνουν το δικό τους βιολογικό αποτύπωμα. Και μέσα από αυτά τα μικρά, σχεδόν αόρατα μοριακά ίχνη, αρχίζουμε να κατανοούμε όλο και καλύτερα τη σύνδεση ανάμεσα στο περιβάλλον, τα γονίδια και την ανθρώπινη υγεία.
