Voivatko isän elintavat ja stressi periytyä ylisukupolvisesti?

Mitä on epigenetiikka?

Perintötekijät eli geenit ovat kromosomeissa ja perimä ”koodina” DNA-molekyylissä. Jälkeläisen perimä määräytyy hedelmöittymisen hetkellä, kun uusi yksilö saa puolet geeneistään isältä ja puolet äidiltä. Geneettisessä perimässä vain ne geenit, joita on munasolussa ja siittiössä, ratkaisevat sen, mitä perittyjä ominaisuuksia yksilö saa. Geneettisessä periytymisessä ympäristön aiheuttamat muutokset vanhemmissa eivät sellaisenaan periydy, ellei tapahdu mutaatioita geenitasolla.

Genetiikan tutkimuksessa on kuitenkin viime vuosina huomattu, että on olemassa myös periytymistä, johon ympäristö vaikuttaa. Tätä periytymistä kutsutaan epigeneettiseksi periytymiseksi. Epigenetiikka tutkii geenien toiminnan säätelijöitä, jotka voivat muuttua ympäristön vaikutuksesta, mutta eivät muuta DNA:n emäsjärjestystä. Etuliite ”epi” tulee kreikan kielestä ja voidaan suomentaa ”päällä”. Geenien pinnalla on huomattu olevan epigeenisiä merkkejä, jotka vaikuttavat siihen, milloin ja paljonko geneettistä koodia luetaan.

Geenien toimintaa siis ohjataan epigeneettisellä säätelyllä. Ihmisen kaikissa soluissa on sama geneettinen perimä, mutta erilaisia epigeneettisiä koodeja. Näin muodostuu kehon noin 200 eri tavoin toimivaa solutyyppiä.

Epigeneettistä muuntelua voi tapahtua ympäristön vaikutuksesta milloin tahansa elämän aikana ja se voi periytyä seuraaviin sukupolviin. Epigeneettinen geenien muokkaantuminen sopeuttaa yksilön selviytymään muuttuvassa ympäristössä. Toisaalta epigeneettisten muutosten on todettu vaikuttavan monien sairauksien syntyyn ja periytymiseen (mm. syöpätaudit ja II tyypin diabetes).

Kuva: Shutterstock

Voivatko isän elintavat ja stressi periytyä epigeneettisesti?

Uudessa isien epigenetiikka -osatutkimuksessamme lähdetään tutkimusryhmän kanssa seikkailulle epigenetiikan mielenkiintoiseen ja toistaiseksi melko tutkimattomaan maailmaan. Viime vuosina hiiritutkimuksissa on saatu löydöksiä, joissa on havaittu isähiirien elintapojen ja stressin vaikuttavan jälkeläisten aivojen kehitykseen, käyttäytymiseen sekä sairauksien kehittymiseen. Tutkimuksissa on todettu muutosten periytyvän ylisukupolvisesti eli muutokset näkyvät useamman sukupolven päähän. Esimerkiksi stressatun isähiiren jälkeläisten aivojen kehityksessä on havaittu muutoksia ja isähiiren ravinnon sisällön on havaittu vaikuttavan jälkeläisten aineenvaihduntaan ja metaboliaan.

Isien epigenetiikka -osatutkimuksessa tutkitaan sukusolujen epigeneettisiä mekanismeja ja verrataan saatuja tuloksia lapsen aivojen kehitykseen, lapsen stressinsäätelyjärjestelmän kehittymiseen sekä lapsen yleiseen terveyteen ja kehittymiseen. Jotta sukusoluja päästään tutkimaan, on isiltä kerättävä spermanäytteet. Spermasta puhdistetaan sukusolut ja ne pakastetaan odottamaan RNA-sekvenssikartoitusta sekä DNA-metylaatiotutkimusta. Nämä ovat tällä hetkellä tunnettuja epigeneettisiä malleja, jotka on valittu tähän tutkimukseen. Mainittakoon tässä vielä, että sukusoluja ei puhdistuksen jälkeen pysty mitenkään käyttämään ”elävinä”.

Näiden epigeneettisten mallien tutkimus ihmisen sukusoluista on uutta tutkimusaluetta koko maailmassa. Uusien mallien ja mekanismien tutkiminen on aina hyvin mielenkiintoista, mutta samalla myös hyvin haastavaa. Tärkeätä onkin lähteä tähän laajaan tutkimusmatkaan avoimin mielin, rauhallisesti edeten ja uteliaana tuloksia odotellen ja analysoiden.

Tähän mennessä isien epigenetiikka -osatutkimuksessa on toteutunut pilottivaihe ja noin 30 näytettä on tutkittu ja vastausten analysointi on käynnissä. Tänä vuonna isien tutkimuskäynnit on aloitettu laajemmin. Isät kutsutaan noin tunnin kestävälle tutkimuskäynnille, jonne he tuovat mukanaan tuoreen spermanäytteen. Tutkimuskäynnillä otetaan myös verinäytteet, hiusnäyte sekä mitataan paino, pituus ja verenpaine. Lisäksi isät täyttävät kyselylomakkeet, joissa selvitetään isän elintapoja, terveydentilaa ja stressitekijöitä tutkimushetkellä sekä tutkittavan lapsen hedelmöittymisen ajankohtana. Isät ovat vastanneet jo aiemmin kyselyyn, jossa on kysytty isän oman lapsuuden aikaisia elämäntapahtumia.

Väitöskirjatutkijana koordinoin isien epigenetiikka -osatutkimusta ja olen ollut pilottivaiheessa mukana myös tutkimuskäynneillä. Nuorisopsykiatriaan erikoistuvana lääkärinä pääsy mukaan tähän tutkimusprojektiin on todellakin suuri seikkailu. Toivon, että tällä tutkimuksella saamme tärkeää lisätietoa niin epigeneettisestä periytymisestä kuin aivojen kehityksestä ja toiminnasta. Kun tieto aivoista lisääntyy, myös lasten ja nuorten mielenterveyden edistämisen toimenpiteitä sekä psykiatrista hoitoa voidaan kehittää.

Lue aiheesta myös Ylen artikkelista: Isovanhempiemme huonot kokemukset voivat näkyä geenitasolla epigeneettisinä vaikutuksina jopa kolmanteen sukupolveen saakka

Annukka Ahonen, väitöskirjatutkija

Kan pappans levnadsvanor och stress ärvas över generationer?

Vad är epigenetik?

Arvsfaktorerna, dvs. generna, finns i kromosomerna och arvsmassan som ”kod” i DNA-molekylen. Avkomlingens arvsmassa bestäms vid befruktningen, när den nya individen får hälften av sina gener av fadern och hälften av modern. I det genetiska arvet avgör endast de gener som finns i äggcellen och spermien vilka ärftliga egenskaper individen får. Vid genetisk nedärvning ärvs inte de förändringar i föräldrarna som miljön orsakat som sådana, om det inte sker mutationer på gennivå.

I den genetiska forskningen har man dock under de senaste åren lagt märke till att det även finns ärftlighet som kan påverkas av miljön. Denna ärftlighet kallas epigenetisk nedärvning. Epigenetiken undersöker genreglerare som kan förändras på grund av miljöpåverkan, men som inte ändrar DNA-basordningen. Prefixet ”epi” kommer från grekiskan och kan översättas med ”på”. Man har observerat att det finns epigena markörer på genernas yta, som påverkar när och hur mycket den genetiska koden läses.

Genernas funktion styrs alltså genom epigenetisk reglering. Människans alla celler har samma genetiska arvsmassa, men olika epigenetiska koder. På så sätt bildas cirka 200 celltyper som fungerar på olika sätt i kroppen.

Epigenetisk modifiering kan ske när som helst under livet på grund av miljöpåverkan och den kan gå i arv till följande generationer. Den epigenetiska genmodifieringen anpassar individen till att klara sig i en föränderlig miljö. Å andra sidan har epigenetiska förändringar konstaterats påverka uppkomsten och ärftligheten av många sjukdomar (bl.a. cancersjukdomar och diabetes typ II).

Kan pappans levnadsvanor och stress ärvas epigenetiskt?

I vår nya delstudie om pappornas epigenetik går vi tillsammans med en forskningsgrupp ut på äventyr i epigenetikens intressanta och tills vidare ganska outforskade värld. Under de senaste åren har man i undersökningar med möss fått fram fynd där man observerat att muspappornas levnadsvanor och stress påverkar hjärnans utveckling, beteendet och utvecklingen av sjukdomar hos avkomman. I undersökningarna har man konstaterat att förändringarna syns flera generationer bort. Till exempel har man observerat förändringar i hjärnans utveckling hos avkomman till en stressad pappamus och man har observerat att innehållet i pappamusens foder påverkar avkomlingarnas ämnesomsättning och metabolism.

I delstudien om pappornas epigenetik undersöks könscellernas epigenetiska mekanismer och resultaten jämförs med resultat gällande utvecklingen av barnets hjärna, utvecklingen av barnets stressregleringssystem samt barnets allmänna hälsa och utveckling. För att man ska kunna undersöka könscellerna måste man samla in spermaprover av papporna. Ur sperman rengörs könscellerna och de fryses ner i väntan på RNA-sekvenskartläggning och DNA-metyleringsundersökning. Dessa är för närvarande kända epigenetiska modeller som har valts ut för denna studie. Det bör nämnas att könscellerna efter rengöring inte på något sätt kan användas som ”levande”.

Undersökningen av dessa epigenetiska modeller av mänskliga könsceller är ett nytt forskningsområde i hela världen. Det är alltid intressant att undersöka nya modeller och mekanismer, men samtidigt också mycket utmanande. Det är viktigt att anträda denna omfattande forskningsresa med öppet sinne, i lugn takt och med nyfiken väntan på och analys av resultaten.

Hittills har pilotskedet av deltstudien genomförts och cirka 30 prover har undersökts och en analys av svaren pågår. I år har pappornas undersökningsbesök inletts i större utsträckning. Papporna kallas till ett cirka en timme långt undersökningsbesök, dit de tar med sig ett färskt spermaprov. Vid undersökningsbesöket tas också blodprov, hårprov och man mäter vikt, längd och blodtryck. Dessutom fyller papporna i frågeformulär där man utreder pappans levnadsvanor, hälsotillstånd och stressfaktorer vid tidpunkten för undersökningen samt vid tidpunkten för det undersökta barnets befruktning. Papporna har redan tidigare svarat på en enkät där man frågat om händelser under pappans egen barndom.

Som doktorandforskare koordinerar jag delstudien om pappornas epigenetik och jag har också deltagit i undersökningsbesöken i pilotskedet. Som läkare under specialistutbildning inom ungdomspsykiatri är det verkligen ett stort äventyr att delta i detta forskningsprojekt. Jag hoppas att vi med denna studie får viktig information om såväl epigenetisk nedärvning som hjärnans utveckling och funktion. När kunskapen om hjärnan ökar kan också åtgärderna för att främja barns och ungas psykiska hälsa samt den psykiatriska vården utvecklas.

Annukka Ahonen, doktorandforskare