บทความนี้จะขอพูดถึง Epigenetic หรือภาวะนอกเหนือจากพันธุกรรม เนื่องจากหลายๆ ท่านคงเคยได้ยินกันมาบ้างแล้วว่า Epigenetic นั้น ส่งผลต่อสุขภาพได้ และสามารถปรับแต่งได้ตามไลฟ์สไตล์ที่เปลี่ยนไป ซึ่งวันนี้เราจะไขข้อข้องใจว่า แท้จริงแล้วคำว่า Epigenetic มันคืออะไรกันแน่?

ก่อนที่เราจะไปเรื่องของ Epigenetic เราจะต้องรู้จักกับ genetic (DNA) รวมไปถึงการแสดงออกของยีน (Gene expresion) กันเสียก่อน นั่นก็คือจากความเชื่อตามหลักชีววิทยาระดับโมเลกุล (central dogma molecular biology) ยีนเป็นส่วนของดีเอ็นเอที่สามารถถอดรหัสต่อไปเป็นอาร์เอ็นเอนำรหัส (messenger RNA) และแปลรหัสต่อไปเป็นโปรตีน ซึ่งโปรตีนนี้เองจะมีความหลากหลายมาก โปรตีนที่เรียงร้อยต่อสายกันไปแต่ละรูปแบบ จะถูกออกแบบมาเพื่องานที่เฉพาะต่างๆ กันออกไป ขึ้นอยู่กับคุณสมบัติและหน้าตาของโปรตีนเหล่านั้น เช่น ไปเป็นน้ำย่อย ไปเป็นกล้ามเนื้อ ไปเป็นเล็บ เป็นต้น

Epigenetic คืออะไร มีการเปลี่ยนแปลงอย่างไรบ้าง?

สรุปโดยย่อก็คือรหัสของ DNA จะเป็นต้นแบบของการสร้างโปรตีน คำว่า genetic ก็หมายถึงลำดับเบสของสาย DNA ส่วนคำว่า Epigenetic นั้นหมายถึงภาวะอื่นๆ ที่อยู่นอกเหนือจากลำดับเบสเหล่านี้ ซึ่งจะเห็นได้ว่ากว่าที่ DNA จะถูกอ่านรหัสจนกระทั่งแปลงมาเป็นโปรตีน ที่ร่างกายเรานำมาใช้งานได้นั้นจะผ่านหลายกระบวนการ กว่าที่จะเป็นโปรตีนสมบูรณ์แบบอย่างที่ร่างกายเราต้องการ โดยกระบวนการทั้งหลายเหล่านี้จะถูกควบคุมด้วยภาวะที่ชื่อว่า Epigenetic นั่นเอง

ภาวะ Epigenetic นี้มักจะเกิดการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอด ตั้งแต่เปลี่ยนไปตามการเจริญเติบโต เปลี่ยนแปลงตามสิ่งแวดล้อมที่เราเผชิญ เปลี่ยนไปตามโรคภัยไข้เจ็บที่เราเป็น เปลี่ยนไปตามยาที่ถูกออกแบบมาเพื่อเปลี่ยนแปลง Epigenetic โดยเฉพาะ และ Epigenetic นี้ ยังสามารถถ่ายทอดให้รุ่นลูกหลานได้เช่นกันหากเกิดขึ้นที่เซลล์สืบพันธุ์

ภาวะ Epigenetic แบ่งออกเป็น 5 อย่าง ได้แก่

• DNA methylation
• Histone modification
• Chromatin remodeling
• non-coding RNA
• Chromosome Territories

1. Methylation

ภาวะแรกที่ถูกพูดถึงกันมากที่สุดนั่นก็คือ DNA methylation คำว่า methylation หมายความว่ามีการเติมหมู่ methyl(-CH3) หรือเป็นการเติมเคมีที่มีรูปร่างหน้าตาดังภาพด้านล่างนี้ เข้าไปที่บริเวณลำดับเบส C (cytosine) ของ DNA โดยตำแหน่งที่มักจะเกิด DNA methylation ได้บ่อย ก็คือส่วนที่เป็น promoter หรือ enhancer ซึ่งหากมีการเติมหมู่ methyl นี้เข้าไปมากๆ ที่ตำแหน่งดังกล่าวก็จะทำให้ยีนนั้นเกิด transcription น้อยลง หรือการแสดงออกของยีนนั้นๆ ลดลง (แปลรหัสไปเป็นโปรตีนน้อยลง) นั่นเองครับ 

ในทางตรงกันข้าม หากเกิดภาวะ DNA hypomethylation หมายถึงเกิดการนำเอาหมู่ methyl ออกจากลำดับเบส C (cytosine) ก็อาจจะเป็นการกระตุ้นทำให้เกิดการแสดงออกของยีนนั้นได้มากยิ่งขึ้น

2. Histone modification

Histone คือโปรตีนชนิดหนึ่ง ที่ทำหน้าที่ในการม้วนสาย DNA ให้ขดเป็นวงกลมอย่างมีระเบียบ (nucleosome) การเกิด histone modification หมายถึงการเปลี่ยนแปลงรูปแบบของโปรตีน histone โดยการเพิ่มหมู่เคมีบางอย่างเข้าไปหรือเอาหมู่เคมีบางอย่างออกมา เช่น methylation, acetylation, ubiquitylation, phosphorylation และ อื่นๆ การที่เกิด histone modification ขึ้นจะไปส่งผลต่อความสามารถในการจับระหว่างโปรตีน histone กับสายของ DNA หรือไปส่งผลต่อโปรตีนอื่นๆ ที่ทำหน้าที่จับกลุ่มก้อนของ chromatin ผลที่ตามมาจากการเกิด histone modification จะทำให้ transcription ได้มากขึ้นหรือน้อยลงนั้น ขึ้นอยู่กับชนิดและการผสมผสานของ histone modification นั้นๆ

www.genome.gov

3. Chromatin remodeling

เกิดจากการทำงานของกลุ่มโปรตีนที่มีชื่อว่า ATP-dependent chromatin remodeling complexes เข้ามาทำงาน ส่งผลให้ DNA ที่เดิมทีเกาะกับ histone protein หดกันเป็นก้อน nucleosome อย่างหนาแน่น หรือที่เรียกว่า heterochromatin นั้นถูกยืดตัวออกอยู่กับแบบห่างๆ หรือที่เรียกว่า euchromatin การยืดหดแบบนี้ก็ส่งผลทำให้การถอดรหัส (transciption) เปลี่ยนไปได้เช่นกัน

https://vivadifferences.com/euchromatin-vs-heterochromatin/

4. non-coding RNA

RNA คือรหัสที่ถูกคัดลอกออกมาจากสายของ DNA บางส่วน คำว่า non-coding RNA นั้นหมายถึง RNA ส่วนที่ไม่ถูกแปลงรหัสให้กลายเป็นโปรตีน แต่ non-coding RNA เหล่านี้เราพบว่ามีส่วนในการควบคุมกระบวนการแสดงออกของยีนเช่นกัน เช่น ncRNA, microRNAs

5. Chromosome territories

คำว่า Chromosome territories นั้นหมายถึงตำแหน่งที่อยู่ของโครโมโซม ภายในนิวเคลียสของเซลล์ โดยปกติแล้วโครโมโซมของเราไม่ได้อยู่กระจัดกระจายแบบไร้ระบบ แต่มันจะมีตำแหน่งที่อยู่ชัดเจนภายในนิวเคลียส หากโครโมโซมมีการเปลี่ยนตำแหน่งที่ผิดไปจากเดิม จะส่งผลต่อการแสดงออกของยีนที่เปลี่ยนไปเช่นเดียวกัน

Bolzer et al.(2005)

เป็นอย่างไรกันบ้างครับเพื่อนๆ หวังว่าจะได้เข้าใจเรื่องของ Epigenetic กันมากยิ่งขึ้นนะครับ โดยสรุปก็คือ Epigenetic คือการที่มีการเปลี่ยงแปลงนอกเหนือจากลำดับเบสบน DNA แล้วส่งผลต่อการแสดงออกของยีนที่เปลี่ยนไป (หรือมีการสร้างโปรตีนที่เปลี่ยนไปทั้งมากขึ้นและน้อยลง) อันเป็นกลไกลที่ร่างกายของสิ่งมีชีวิตใช้ตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมนั่นเอง โดยคนเราอาจจะไม่สามารถเปลี่ยน DNA ที่มีมาตั้งแต่กำเนิดได้ แต่เราสามารถเปลี่ยนแปลง Epigenetic ให้เป็นไปในแนวทางที่ดีขึ้นได้

ทั้งนี้หากท่านใดต้องการรู้ความลับทางสุขภาพของตนเอง ที่แฝงอยู่ใน DNA เพื่อวิเคราะห์สุขภาพ และแนวโน้มความเสี่ยงโรคต่างๆ ตลอดจนแนวทางในการดูแลตัวเอง สามารถเลือกใช้บริการ Geneus DNA เพื่อปลดล็อคศักยภาพทางสุขภาพของตัวเองได้

Reference :

https://www.uptodate.com/contents/principles-of-epigenetics?search=epigenetic&source=search_result&selectedTitle=1~150&usage_type=default&display_rank=1#H197828167

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC5618938/

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC7252203/