Read Time:14 Minute

അനുപമ വി.

Research Scholar

Amrita School of Nanosciences and Molecular Medicine, Kochi

എപ്പിജനിറ്റിക്സ്

നാം പലപ്പോഴും കേൾക്കുന്നത് ജീനുകൾ പാരമ്പര്യമായി ലഭിക്കുന്നു എന്നാണ്. ജീനുകൾ മാതാപിതാക്കളിൽ നിന്നും കുട്ടികളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. കുട്ടികൾക്ക് മാതാപിതാക്കളുമായുള്ള രൂപസാദൃശ്യവും മറ്റു ഗുണങ്ങളും തീരുമാനിക്കുന്നതിൽ അവ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ്. പക്ഷെ ആധുനിക ജീവശാസ്ത്രം അതിനേക്കാൾ രസകരമായ ഒരു സത്യം വെളിപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. സംസ്കാരത്തിലൂടെയോ ഓർമകളിലൂടെയോ അല്ലാതെ, നിങ്ങളുടെ ജീവശാസ്ത്രത്തിലൂടെ നിങ്ങൾക്ക് ചില ജനിതകമാറ്റങ്ങൾ പാരമ്പര്യമായി ലഭിച്ചേക്കാം. DNA മാറ്റങ്ങൾ ഇല്ലാതെ തന്നെ ജീവിത ശൈലികളും സമ്മർദ്ദവും (stress) ആഹാരരീതിയും എന്തിനു പറയട്ടെ നിങ്ങളുടെ പൂർവികർക്കേറ്റ മാനസിക ആഘാതങ്ങളും (trauma) അടുത്ത തലമുറയിൽ ചില ജീനുകളൂടെ പ്രവർത്തനത്തിൽ മാറ്റമുണ്ടാക്കിയേക്കാമെന്ന അറിവ് പാരമ്പര്യ എപിജനിറ്റിക്സ് (transgenerational epigenetics) എന്ന അദ്‌ഭുതകരമായ മേഖലയിലേക്കാണ് നമ്മെ എത്തിക്കുന്നത്. 1942ൽ ബ്രിട്ടീഷ് ജൈവ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ കോൺറാഡ് വാഡിങ്ടൺ (Conrad Hal Waddington) ആണ് എപിജനിറ്റിക്സ് എന്ന പദം ആദ്യമായി പ്രയോഗിച്ചത്.

എപ്പിജീനോം പ്രവർത്തിക്കുന്നതെങ്ങനെ ?

DNA ക്രമത്തിനപ്പുറം നിലനിൽക്കുന്ന ഒരു വിവരപാളിയാണ് എപിജിനോം. ജീനുകളെ പ്രവർത്തിപ്പിക്കുകയും പ്രവർത്തനരഹിതമാക്കുകയും ചെയ്യുന്ന രാസടാഗുകളാൽ (molecular tags) നിർമ്മിതമായ ഒരു വിവരപാളി (Information layer) ആണിത്. ഇതിൽ പ്രധാനമായി ഉൾപ്പെടുന്നത്. DNA Methylation, ഹിസ്റ്റോൺ ഭേദഗതികൾ, നോൺ കോഡിങ് RNA എന്നിവയാണ്. ഇവയ്ക്കെല്ലാം ജീനുകളുടെ പ്രവർത്തന നിയന്ത്രണത്തിൽ പങ്കുണ്ട്.

ജീനോമിന്റെ ഭാഗമല്ലാത്ത രാസടാഗുകളും ഹിസ്റ്റോണുകളും വ്യക്തിഗത ജീനുകളുടെ പ്രകടനത്തെ ബാധിക്കുകയും സ്വഭാവത്തെ സ്വാധീനിക്കുകയും ചെയ്യും കടപ്പാട് : *www.genome.gov*

DNA ക്രമങ്ങൾ (DNA sequences) തലമുറകളായി കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു എന്നതാണ് അംഗീകരിക്കപ്പെട്ട പാരമ്പര്യ സിദ്ധാന്തത്തിൻ്റെ അടിത്തറ. എന്നാൽ ഇതോടൊപ്പം എപിജനിറ്റിക്സ് പ്രകാരം ഇതോടൊപ്പം ചില രാസടാഗുകൾ കൂടെ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെന്നുണ്ട് എന്ന് ഇന്ന് നമുക്കറിയാം. അത്തരത്തിലുള്ള ടാഗുകൾ ജീനുകളുടെ പ്രവർത്തനം നിയന്ത്രിക്കുന്നു. ഈ രാസ അടയാളങ്ങൾ രൂപപ്പെടുന്നതിൽ പാരിസ്ഥിതിക സ്വാധീനങ്ങൾ ഉണ്ടാവാം. മാത്രമല്ല, ഇവ തലമുറകളിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടാനുള്ള സാധ്യതയും ശാസ്ത്രലോകം ശരിവെച്ചിട്ടുള്ളതാണ്. ഇങ്ങനെ കൈമാറ്റം ചെയ്യണമെങ്കിൽ ഈ രാസടാഗുകൾ ബീജകോശങ്ങളിൽ ഉണ്ടായിരിക്കണം.

ഒരു ജീൻ ഒരു ലൈറ്റ് സ്വിച്ച് ആണെന്ന് വിചാരിക്കൂ. അതിന്റെ മുകളിൽ “ഓൺ ആക്കേണ്ടത്” അല്ലെങ്കിൽ “ഓഫ് ആക്കേണ്ടത്”എന്ന സ്റ്റിക്കി നോട്ട് പോലെ പ്രവർത്തിക്കുന്നതാണ് ഈ എപിജനിറ്റിക് അടയാളങ്ങൾ. ഇതിൽ ചില സ്റ്റിക്കി നോട്ടുകൾ അല്ലെങ്കിൽ അടയാളങ്ങൾ തലമുറകൾ കടന്നു പോകുമ്പോഴും നിലനിൽക്കുന്നു. സാധാരണയായി ബീജകോശങ്ങൾ ഉണ്ടാവുന്ന സമയത്ത് മെതിലേഷൻ (Methylation) പോലുള്ള എപ്പിജനറ്റിക് ടാഗുകൾ നീക്കം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. പക്ഷെ, ചിലപ്പോൾ അവ നീക്കം ചെയ്യാതെ അടുത്ത തലമുറയിലേക്ക് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. അപൂർവ്വമായി അതിൻ്റെ അടുത്ത തലമുറയിലേക്കും അത്യപൂർവ്വമായി നാലാം തലമുറയിലേക്കു ഇവയിൽ ചിലത് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെട്ടേക്കാം.

പാരിസ്ഥിതികാനുഭവങ്ങൾ ജീനുകളെ എങ്ങനെ സ്വാധീനിക്കുന്നു?

സാധാരണയായി പ്രത്യുദ്പാദന സമയത്ത്, മാതാപിതാക്കളുടെ എപിജനിറ്റിക് ഓർമകളെല്ലാം (epigenetic memory) മായ്ച്ചു കളയപ്പെടുന്നു. ഇതിനെ എപിജനിറ്റിക് റീപ്രോഗ്രാമിങ്ങ് എന്ന് പറയുന്നു. എന്നാൽ ചില കോശങ്ങളിൽ, ഉദാഹരണമായി, ബീജകോശങ്ങളിൽ,എപിജനിറ്റിക് അടയാളങ്ങൾ നശിച്ചു പോകാതെ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നു. ഇവ പിറക്കുന്ന കുഞ്ഞിന്റെ വളർച്ചയെയും ഗുണസവിഷേതകളെയും ബാധിച്ചേക്കാം.ഉദാഹരണത്തിന് ഗർഭിണിയായ അമ്മക്ക് അനുഭവപ്പെടുന്ന സമ്മർദ്ദം (Stress) കുട്ടികളുടെ സമ്മർദ്ദപ്രതികരണത്തെ ബാധിക്കുന്നു. Dutch Hunger Winter (1944 -1945 ) പോലെയുള്ള ആഹാരക്ഷാമം അനുഭവിച്ച മുത്തശ്ശിമാരുടെ പിൻതലമുറകളിൽ മെറ്റബോളിക് രോഗങ്ങൾ കണ്ടിട്ടുണ്ട്. അതുപോലെ എൻഡോക്രൈൻ ഡിസ്റപ്റ്റർ (Endocrine disruptor) പോലെയുള്ള വിഷബാധയേറ്റവരുടെ പിൻതലമുറയിൽ വന്ധ്യതാ രോഗങ്ങളും കണ്ടുവരുന്നുണ്ട്.

ഭ്രൂണത്തിൽ DNA ശുദ്ധമാണ്. എന്നാൽ കോശങ്ങൾക്ക് രൂപാന്തരം സംഭവിക്കുമ്പോൾ എപിജനിറ്റിക് അടയാളങ്ങൾ, അവ എങ്ങനെ രൂപപ്പെടണം എന്നത് നിശ്ചയിക്കുന്നു. മാംസകോശമോ, നാഡികോശമോ, രക്ത കോശമോ ആയി രൂപാന്തരം പ്രാപിക്കണം എന്നത് തീരുമാനിക്കുന്നത് ഈ രാസ അടയാളങ്ങൾ ആണ്. ഈ അടയാളങ്ങൾ പരിതഃസ്ഥിതിക്കനുസരിച്ച് പ്രതികരിക്കുന്നു എന്നത് കൗതുകകരമായ ഒരു വസ്തുത ആണ്. അമ്മയുടെ ഭക്ഷണ രീതിയും അമ്മ അനുഭവിക്കുന്ന സമ്മർദങ്ങളും വിറ്റാമിനുകളും വിഷവസ്തുക്കളും പ്ലാസന്റ വഴി ഭ്രൂണത്തിലെ ക്രോമാറ്റിനിൽ എത്തിപ്പെടുകയും രാസപരമായി അവിടെ പതിയുകയും ചെയ്യുന്നു. പാരമ്പര്യസിദ്ധാന്തത്തിനു പുതിയ ഒരു കാഴ്ചപാട് നൽകുന്ന ഒരു വസ്തുതയാണ് ഇത്. എപിജനിറ്റിക്‌സ് അടയാളങ്ങൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടാം എന്നുള്ളതിനാൽ സാവകാശം ആയുള്ള DNA മ്യൂട്ടേഷനുകൾക്കു മുൻപ് തന്നെ ജീവികൾക്ക് മാറ്റം വരാൻ സാധ്യതയുണ്ട്. ഇത് പരിസ്ഥിതിമാറ്റങ്ങൾക്കനുസരിച്ച് അതിവേഗം ജീവികളുടെ ജൈവമാറ്റം സാധ്യമാക്കുന്നു. ഇത് ചുരുങ്ങിയ കാലയളവിൽ ദൈർഘ്യമുള്ള ജനറ്റിക് മാറ്റങ്ങളിലേക്കുള്ള ഒരു പാലമായി വർത്തിക്കുന്നു. ചില ഗവേഷകർ പറയുന്നത് എപിജനിറ്റിക് പാരമ്പര്യകൈമാറ്റം (epigenetic inheritance) പരിണാമത്തെ സ്വാധീനിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ടെന്നാണ്.

പാരമ്പര്യ എപ്പിജനിറ്റിക്സ്: സസ്യങ്ങളിൽ മുതൽ മനുഷ്യരിൽ വരെ

എപിജനറ്റിക് പാരമ്പര്യകൈമാറ്റം ആദ്യമായി രേഖപ്പെടുത്തിയത് സസ്യങ്ങളിൽ ആണ്. 1990 ൽ നടന്ന ഒരു പഠനത്തിൽ, DNA ശ്രേണികളുടെ മാറ്റങ്ങൾ ഇല്ലാതെതന്നെ ചില സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടാൻ സാധ്യതയുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തുകയുണ്ടായി.

മനുഷ്യരിൽ ഇത്തരത്തിലുള്ള പാരമ്പര്യകൈമാറ്റം സംബന്ധിച്ചു ശക്തമായ തെളിവുകൾ ഇപ്പോഴും വിരളമാണ്. എന്നാലും ചില ഉദാഹരണങ്ങൾ പുറത്തുവരുന്നുണ്ട്. സസ്യങ്ങളിലും പുഴുക്കളിലും ചില സസ്തനികളിലും തർക്കരഹിതമായിത്തന്നെ ഈ രീതിയിലുള്ള പാരമ്പര്യ കൈമാറ്റം തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളതാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, അഗൗട്ടി എലികൾ (Agouti Mice ) ജന്മനാ മഞ്ഞയും ഫാറ്റി ആയും കാണപ്പെടുമ്പോഴും, അവയുടെ അമ്മമാർ മീതൈൽ ഡോണർ (Methyl Donor) പോലെയുള്ള ഭക്ഷണം കഴിച്ചാൽ അവയുടെ കുട്ടികൾ ചെറുതും കറുപ്പും ആയിരിക്കും. ഇതിനു കാരണം, ഭക്ഷണത്താൽ ലഭിച്ച മീതൈൽ ഗ്രൂപ്പുകൾ ഒരു പ്രധാന ജീനിനെ ‘സ്വിച്ച് ഓഫ്’ ചെയ്യുന്നതിനാലാണ്.

ന്യൂ യോർക്കിലെ മൌണ്ട് സീനായ് സ്കൂൾ ഓഫ് മെഡിസിനിലെ ഗവേഷകരായ റേച്ചൽ യഹൂദയും സംഘവും വെളിപ്പെടുത്തുന്നത് ഹോളോകോസ്സ്റ്റിനു ശേഷം പോസ്റ്റ് ട്രൗമാറ്റിക് സ്ട്രെസ് ഡിസോർഡർ (PTSD) അനുഭവിച്ച അമ്മമാരുടെ കുട്ടികളിൽ സമ്മർദ സംബന്ധമായ അസുഖങ്ങൾ കണ്ടുവരുന്നതായാണ്. ഈ മാറ്റങ്ങൾ ഗർഭാവസ്ഥയിൽ രൂപപ്പെട്ടതാവാം എന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു.ഈ രീതിയിൽ മാനസിക ആഘാതം ഏല്പിക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ ജൈവികമായി തലമുറകൾ കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടാം.

ഇന്ത്യയിൽ, മുംബൈ മാതൃത്വ പോഷകാഹാര പദ്ധതി (MMNP) ആയ Project SARAS ന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ, എപിജനറ്റിക് മാറ്റങ്ങളിലൂടെ പോഷകാഹാരത്തിന്റെ ദീർഘകാല സ്വാധീനം മക്കളുടെ ആരോഗ്യത്തിനെ എങ്ങനെ ബാധിക്കുന്നു എന്നതിന് ഉപോദ്ബലകമാകുന്ന ഒന്നാണ്. Project SARAS ൻറെ തുടർ പദ്ധതിയായ Project EMPHASIS, MMNP യുടെ കണ്ടെത്തുലുകളെ ആഴത്തിൽ പഠിക്കുന്നു.

പരിസ്ഥിതി സ്വാധീനങ്ങളും കാൻസർ സാധ്യതകളും

കാൻസർ ഗവേഷണത്തിലും ട്രാൻസ്ജനറേഷൻ എപിജനിറ്റിക്സ് ഉയർന്ന ശ്രദ്ധ പിടിച്ചു പറ്റിയിട്ടുണ്ട്. പരിസ്ഥിതി സാഹചര്യങ്ങൾ മൂലം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്ന എപിജനിറ്റിക് മാറ്റങ്ങൾ പുതിയ തലമുറകളിൽ കാൻസർ സാധ്യത വർധിപ്പിക്കാൻ ഇടയാക്കും എന്നാണ് പുതിയ ഗവേഷണങ്ങൾ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. എന്നാൽ മനുഷ്യരിൽ ട്രാൻസ്ജനറേഷൻ എപ്പിജിനെറ്റിക്സ് വഴി കാൻസർ സാധ്യത വർധിക്കുന്നതിന് തെളിവുകൾ പരിമിതമാണ്.

എപിജനിറ്റിക് അടയാളങ്ങൾ ശാശ്വതമല്ല, നേരെമറിച്ച്, നല്ല ഭക്ഷണരീതി, വ്യായാമം, സമ്മർദനിയന്ത്രണം എന്നിവ പോലെയുള്ള ജീവിതശൈലി മാറ്റങ്ങൾ മുഖേന അല്ലെങ്കിൽ HDAC inhibitors മരുന്നുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ഹാനികരമായ അടയാളങ്ങൾ മാറ്റാനോ മായ്ക്കാനോ കഴിയും.

നമ്മുടെ ജീനുകൾ നമ്മുടെ തലയിലെഴുത്താണെന്ന വിശ്വാസത്തിന്റെ അടിത്തറ ഇളക്കുന്നതാണ് മേല്പറഞ്ഞ കണ്ടെത്തലുകൾ.

അധിക വായനക്ക് :

Molecular mechanisms of transgenerational epigenetic inheritance, Nature Reviews – Genetics, https://doi.org/10.1038/s41576-021-00438-5
Introduction to Epigenetics, Book by Renato Paro et.al., Springer Publications