Чому одні люди стають залежними, а інші ні? Сімейні дослідження, що включають однояйцевих і різнояйцевих близнюків, усиновлених і рідних братів і сестер, показують, що до половини ризику людини стати залежним від нікотину, алкоголю або інших наркотиків залежить від його генетичних особливостей. Пошук біологічної основи цього ризику є важливим напрямком досліджень для вчених, які намагаються вирішити проблему наркоманії.

Генетика – це вивчення генів. Гени – це функціональні одиниці ДНК, що становлять геном людини. Вони містять інформацію, яка направляє основну клітинну діяльність організму. Дослідження генома людини показали, що в середньому послідовності ДНК двох людей збігаються на 99,9 відсотка. Однак ці 0,1 відсотка варіацій дуже важливі – на них припадає три мільйони відмінностей в майже три мільярди пар основ послідовності ДНК! Ці відмінності сприяють появі видимих ​​варіацій, таких як зростання і колір волосся, і невидимих ​​рис, таких як підвищений ризик або захист від деяких захворювань, таких як інфаркт, інсульт, діабет і залежність.

Деякі захворювання, такі як серповидно-клітинна анемія або муковісцидоз, викликаються зміною, званим мутацією, в одному гені. Деякі мутації, наприклад, мутації BRCA 1 і 2, які пов’язані з набагато більш високим ризиком розвитку раку грудей і яєчників, стали найважливішими медичними інструментами в оцінці ризику серйозних захворювань у пацієнта. Медичні дослідники добилися вражаючого успіху в розгадки генетики цих одингенного захворювань, хоча знайти методи лікування і способи лікування виявилося не так просто. Більшість захворювань, включаючи залежність, є складними, і варіації багатьох генів визначають загальний рівень ризику або захисту людини. Доброю новиною є те, що вчені активно шукають нові шляхи лікування і профілактики цих складних захворювань.

Зв’язок між генами і здоров’ям: Геномні широкомасштабні асоціативні дослідження

Останні досягнення в області аналізу ДНК допомагають дослідникам розплутати складні генетичні взаємозв’язки, вивчаючи весь геном людини відразу. Такі технології, як повногеномне асоціативні дослідження (GWAS), секвенування всього генома і секвенування екзома (вивчення тільки генів, що кодують білки), дозволяють виявити тонкі зміни в послідовності ДНК, звані однонуклеотидний поліморфізм (SNPs). SNP – це відмінності лише в одній букві генетичного коду у різних людей. Якщо SNP частіше зустрічається у людей з будь-яким захворюванням, ніж у людей без нього, вважається, що він або безпосередньо впливає на сприйнятливість до цього захворювання, або є маркером для іншої варіації.

GWAS і секвенування є надзвичайно потужними інструментами, оскільки вони можуть знайти зв’язок між відомим геном або генами і розладом, а також виявити гени, які могли бути втрачені або раніше невідомі.

За допомогою цих методів вчені можуть зібрати більше доказів в постраждалих сім’ях або використовувати моделі тварин і біохімічні експерименти, щоб перевірити і зрозуміти зв’язок між геном і ризиком розвитку залежності. Ці висновки потім стануть основою для розробки нових підходів до лікування та втручанню.

Роль навколишнього середовища в таких захворюваннях, як залежність

Стара приказка “природа чи виховання” може бути краще сформульована як “природа і виховання”, оскільки дослідження показують, що здоров’я людини є результатом динамічної взаємодії між генами і навколишнім середовищем. Наприклад, як генетика, так і чинники способу життя, такі як дієта, фізична активність і стрес, впливають на ризик високого кров’яного тиску. Дослідження дозволили з’ясувати, як оточення людини впливає, зокрема, на вживання наркотиків.

Наприклад, було доведено, що суспільство, яке забезпечує здорові позакласні заходи, знижує уразливість до залежності від наркотиків, а дані показують, що доступ до фізичних вправ може перешкоджати поведінки, спрямованого на пошук наркотиків, причому цей ефект більш виражений у чоловіків, ніж у жінок.

Дослідження показують, що на вживання наркотиків тваринами може впливати вживання наркотиків їх родичами по клітці, що свідчить про те, що деякі соціальні впливу можуть підвищувати ризик або захист. Крім того, вплив наркотиків або стресу в соціальній або культурному середовищі людини може змінити експресію і функцію генів, що в деяких випадках може зберігатися протягом всього життя людини. Дослідження також показують, що гени можуть відігравати певну роль у тому, як людина реагує на навколишнє середовище, в результаті чого деякі люди піддаються більшому ризику захворювання, ніж інші.

Епігенетика: Де гени зустрічаються з навколишнім середовищем

Епігенетика – це вивчення функціональних, а іноді і спадкових змін в регуляції активності та експресії генів, що не залежать від послідовності генів. Саме слово “епі” означає “понад” або “на додаток до”. Вплив навколишнього середовища або вибір, який роблять люди, можуть фактично “помітити” або змінити структуру ДНК на рівні клітини або навіть на рівні всього організму. Таким чином, хоча кожен тип клітин в людському організмі містить одну і ту ж генетичну інформацію, епігенетичні системи регуляції дозволяють розвиватися різним типам клітин (наприклад, шкірі, печінці або нервовим клітинам) у відповідь на вплив навколишнього середовища. Ці епігенетичні мітки можуть впливати на здоров’я і навіть на вираз ознак, що передаються дітям. Наприклад, коли людина вживає кокаїн, він може помітити ДНК, збільшуючи виробництво білків, характерних для залежності. Підвищений рівень цих змінених білків відповідає поведінці тварин, які прагнуть до наркотиків.

Гістони, як ще один приклад, схожі на білкові котушки, які забезпечують організаційну структуру для генів. Гени намотуються на гістони, розтягуючись або послаблюючи, щоб контролювати експресію генів. Вплив наркотиків може впливати на певні гістони, змінюючи експресію генів в локалізованих областях мозку. Наука показала, що маніпуляції з ферментами, що модифікують гістони, і зв’язуючими білками можуть мати перспективи в лікуванні розладів, пов’язаних з вживанням психоактивних речовин.

Розробка багатовимірних наборів даних, що включають і інтегруючих генетичну і епігенетичні інформацію, дозволяє отримати унікальну виставу про молекулярно-генетичних процесах, що лежать в основі причин і наслідків наркоманії. Вивчення і використання цих типів даних для виявлення біологічних факторів, залучених в зловживання психоактивними речовинами, стає все більш важливим, оскільки технологічні досягнення поліпшили здатність дослідників виділяти окремі гени або мозкові процеси, які можуть послужити основою для нових профілактичних і лікувальних втручань.

Що потрібно запам’ятати

• Гени – це функціональні одиниці ДНК, що становлять геном людини.

• Вони містять інформацію, яка направляє основну клітинну діяльність організму.

• Зміни в генах, відомі як мутації, викликають захворювання у людей.

• Секвенирование генів є надзвичайно потужним інструментом, оскільки воно дозволяє знайти зв’язок між відомим геном або генами і захворюванням, а також виявити гени, які могли бути пропущені або раніше невідомі.

• Здоров’я людини визначається його генами і навколишнім середовищем, в якій він живе.

• Епігенетика – це вивчення функціональних, а іноді і спадкових змін в регуляції активності та експресії генів, що не залежать від послідовності генів.

• Вчені використовують дослідження генів для розробки цільових ліків, які можуть бути адаптовані до кожного пацієнта.