What is epigenetics? - Carlos Guerrero-Bosagna

Translator: Kelwalin Dhanasarnsombut Reviewer: Rawee Ma

Here's a conundrum:

ปริศนาของเรามีอยู่ว่า:

identical twins originate from the same DNA,

แฝดแท้เกิดมาจากดีเอ็นเอเดียวกัน

so how can they turn out so different

แล้วทำไมพวกเขาจึงแตกต่างกัน

even in traits that have a significant genetic component?

แม้แต่ในลักษณะที่มีองค์ประกอบ ทางพันธุกรรมอย่างมีนัยสำคัญ

For instance, why might one twin get heart disease at 55,

ยกตัวอย่างเช่น ทำไมแฝดคนหนึ่ง ถึงเป็นโรคหัวใจตอนอายุ 55

while her sister runs marathons in perfect health?

ในขณะที่น้องสาวของเขาที่วิ่งมาราธอน มีสุขภาพที่สมบูรณ์แข็งแรง

Nature versus nurture has a lot to do with it,

ธรรมชาติและการเลี้ยงดู มีบทบาทสำคัญอย่างมากต่อสิ่งนี้

but a deeper related answer can be found within something called epigenetics.

คำตอบที่ลึกซึ้งกว่านั้น สามารถถูกพบได้ ในสิ่งที่เรียกว่า เอพิเจเนติกส์

That's the study of how DNA interacts

มันคือการศึกษาว่า ดีเอ็นเอมีปฏิสัมพันธ์

with the multitude of smaller molecules found within cells,

กับโมเลกุลเล็ก ๆ ทั้งหลายในเซลล์ได้อย่างไร

which can activate and deactivate genes.

ซึ่งมันสามารถกระตุ้นหรือยับยั้งยีนได้

If you think of DNA as a recipe book,

ถ้าคุณลองจินตนาการเปรียบเทียบดีเอ็นเอ กับตำราอาหาร

those molecules are largely what determine what gets cooked when.

โมเลกุลส่วนใหญ่เหล่านั้นคือสิ่งที่กำหนดว่า อะไรจะถูกปรุงตอนไหน

They aren't making any conscious choices themselves,

พวกมันไม่ได้ทำการตัดสินใจด้วยตัวมันเอง

rather their presence and concentration within cells makes the difference.

แต่การปรากฏอยู่และความเข้มข้นของพวกมัน ภายในเซลล์ต่างหากที่สร้างความแตกต่าง

So how does that work?

แล้วมันทำงานได้อย่างไร

Genes in DNA are expressed when they're read and transcribed into RNA,

ยีนในดีเอ็นเอถูกแสดงออกเมื่อพวกมันถูกอ่าน และลอกรหัสไปเป็นอาร์เอ็นเอ

which is translated into proteins by structures called ribosomes.

ซึ่งจะถูกแปลรหัสไปเป็นโปรตีน โดยโครงสร้างที่ชื่อว่า ไรโบโซม

And proteins are much of what determines a cell's characteristics and function.

และโปรตีนก็เป็นส่วนสำคัญ ในการกำหนดลักษณะและหน้าที่ของเซลล์

Epigenetic changes can boost or interfere with the transcription of specific genes.

การเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์สามารถเร่ง หรือรบกวนการลอกรหัสของบางยีน

The most common way interference happens is that DNA,

วิธีการรบกวนที่พบได้ทั่วไปที่สุด ก็คือดีเอ็นเอ

or the proteins it's wrapped around,

หรือโปรตีนที่มันพันไปโดยรอบ

gets labeled with small chemical tags.

ถูกติดฉลากด้วยฉลากสารเคมีเล็ก ๆ

The set of all of the chemical tags that are attached to the genome

ชุดของฉลากสารเคมีทั้งหมด ที่ติดอยู่กับจีโนม

of a given cell

ของเซลล์หนึ่ง ๆ

is called the epigenome.

เรียกว่า เอพิจีโนม

Some of these, like a methyl group, inhibit gene expression

พวกมันบางตัว อย่างเช่น หมู่เมธิล ยับยั้งการแสดงออกของยีน

by derailing the cellular transcription machinery

โดยการเบี่ยงกลไกการลอกรหัสของเซลล์

or causing the DNA to coil more tightly,

หรือทำให้ดีเอ็นเอขดแน่นขึ้น

making it inaccessible.

ทำให้มันไม่สามารถถูกเข้าถึงได้

The gene is still there, but it's silent.

ยีนยังอยู่ตรงนั้น แต่มันไม่ทำงาน

Boosting transcription is essentially the opposite.

การเร่งการลอกรหัสนั้นตรงข้ามในส่วนสำคัญ

Some chemical tags will unwind the DNA, making it easier to transcribe,

บางฉลากเคมีจะคลายเกลียวดีเอ็นเอ ทำให้มันง่ายต่อการลอกรหัส

which ramps up production of the associated protein.

ซึ่งเร่งการผลิตโปรตีนที่เกี่ยวข้อง

Epigenetic changes can survive cell division,

การเปลี่ยนเอพิเจเนติกส์ ถูกรักษาไว้หลังจากการแบ่งเซลล์

which means they could affect an organism for its entire life.

ซึ่งหมายความว่า มันยังคงมีผล ต่อสิ่งมีชีวิตไปตลอดชีวิตของมัน

Sometimes that's a good thing.

บางครั้ง มันก็เป็นเรื่องดี

Epigenetic changes are part of normal development.

การเปลี่ยนเอพิเจเนติกส์เป็นส่วนหนึ่ง ของการเจริญเติบโต

The cells in an embryo start with one master genome.

เซลล์ในเอ็มบริโอเริ่มต้น ด้วยจีโนมหลักจีโนมเดียว

As the cells divide, some genes are activated

เมื่อเซลล์แบ่งตัว บางยีนถูกกระตุ้นให้ทำงาน

and others inhibited.

และบางยีนถูกยับยั้งการทำงาน

Over time, through this epigenetic reprogramming,

เมื่อเวลาผ่านไป ด้วยกระบวนการจัดระบบใหม่ เชิงเอพิเจเนติกส์นี้

some cells develop into heart cells,

บางเซลล์จะเจริญไปเป็นเซลล์หัวใจ

and others into liver cells.

และเซลล์อื่นอาจกลายไปเป็นเซลล์ตับ

Each of the approximately 200 cell types in your body

เซลล์ประมาณ 200 ชนิดในร่างกายของคุณ

has essentially the same genome

แต่ละชนิดมีจีโนมเหมือนกันในส่วนสำคัญ

but its own distinct epigenome.

แต่มีเอพิจีโนมที่ต่างกันออกไป

The epigenome also mediates a lifelong dialogue

เอพิจีโนมยังกำกับการสื่อสาร

between genes and the environment.

ระหว่างยีนกับสิ่งแวดล้อมไปตลอดชีวิต

The chemical tags that turn genes on and off

ฉลากสารเคมีที่เปิดและปิดยีน

can be influenced by factors including diet,

ถูกเปลี่ยนไปตามปัจจัยที่รวมถึง การบริโภค

chemical exposure,

การสัมผัสต่อสารเคมี

and medication.

และการใช้ยา

The resulting epigenetic changes can eventually lead to disease,

ผลจากการเปลี่ยนเอพิเจเนติกส์ สุดท้ายแล้วสามารถนำไปสู่การเกิดโรค

if, for example, they turn off a gene that makes a tumor-suppressing protein.

ยกตัวอย่างเช่น ถ้าหากมันปิดการทำงาน ของยีนที่สร้างโปรตีนยับยั้งการเกิดเนื้องอก

Environmentally-induced epigenetic changes are part of the reason

การเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์ที่ถูกเหนี่ยวนำ โดยสิ่งแวดล้อมเป็นเหตุผลส่วนหนึ่ง

why genetically identical twins can grow up to have very different lives.

ว่าทำไมแฝดที่มียีนเหมือนกัน ถึงเติบโตขึ้นมาโดยมีชีวิตที่แตกต่างกันมาก

As twins get older, their epigenomes diverge,

เมื่อแฝดทั้งคู่อายุมากขึ้น เอพิจีโนมของพวกเขาก็ยิ่งแตกต่าง

affecting the way they age and their susceptibility to disease.

ซึ่งส่งผลต่อการชราภาพของพวกเขา และความไวต่อโรคของพวกเขา

Even social experiences can cause epigenetic changes.

แม้ว่าประสบการณ์ทางสังคม อาจทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์

In one famous experiment,

ในการทดลองอันโด่งดังการทดลองหนึ่ง

when mother rats weren't attentive enough to their pups,

เมื่อแม่หนูไม่ได้ให้การดูแลลูก ๆ ของมัน อย่างเพียงพอ

genes in the babies that helped them manage stress were methylated

ยีนในลูกหนูที่ช่วยให้พวกมัน จัดการกับความเครียดถูกเติมหมู่เมธิล

and turned off.

และปิดการทำงาน

And it might not stop with that generation.

และมันอาจไม่ได้หยุดอยู่แต่ที่หนูรุ่นนั้น

Most epigenetic marks are erased when egg and sperm cells are formed.

ร่องรอยเอพิเจเนติกส์ส่วนใหญ่ ถูกลบไปเมื่อไข่และสเปิร์มรวมุตัวกัน

But now researchers think that some of those imprints survive,

แต่ตอนนี้ นักวิจัยคิดว่าบางร่องรอยเหล่านั้น สามารถรอดต่อไปได้อีก

passing those epigenetic traits on to the next generation.

และส่งต่อลักษณะทางเอพิเจเนติกต่อไป ยังรุ่นลูกหลาน

Your mother's or your father's experiences as a child,

ประสบการณ์วัยเด็กของแม่หรือพ่อของคุณ

or choices as adults,

หรือการตัดสินใจเมื่อเป็นผู้ใหญ่

could actually shape your own epigenome.

อาจปรับแต่งเอพิจีโนมของคุณ

But even though epigenetic changes are sticky,

แต่แม้ว่าการเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์ จะติดหนึบไม่ยอมไปไหนง่าย ๆ

they're not necessarily permanent.

พวกมันก็ไม่จำเป็นจะต้องอยู่อย่างถาวร

A balanced lifestyle that includes a healthy diet,

การใช้ชีวิตอย่างสมดุลที่รวมถึง การบริโภคเพื่อสุขภาพ

exercise,

การออกกำลังกาย

and avoiding exposure to contaminants

และการหลีกเลี่ยงต่อการสัมผัสสิ่งเจือปน

may in the long run create a healthy epigenome.

อาจช่วยสร้างเอพิจีโนมที่สมบูรณ์แข็งแรง ในระยะยาว

It's an exciting time to be studying this.

ตอนนี้เป็นช่วงเวลาที่น่าตื่นเต้น ในการศึกษาเอพิเจเนติกส์

Scientists are just beginning to understand

นักวิทยาศาสตร์เพิ่งจะเริ่มเข้าใจ

how epigenetics could explain mechanisms of human development and aging,

ว่าเอพิเจเนติกส์จะอธิบายกลไกการพัฒนา และการแก่ชราของมนุษย์ได้อย่างไร

as well as the origins of cancer,

เช่นเดียวกับจุดกำเนิดของมะเร็ง

heart disease,

โรคหัวใจ

mental illness,

โรคทางประสาท

addiction,

การเสพติด

and many other conditions.

และอาการอื่น ๆ

Meanwhile, new genome editing techniques are making it much easier

ตอนนี้ เทคโนโลยีใหม่ในการแก้ไขจีโนม ทำให้มันง่ายขึ้นมากต่อการบ่งบอก

to identify which epigenetic changes really matter for health and disease.

ว่าการเปลี่ยนแปลงเอพิเจเนติกส์ไหน ที่สำคัญต่อสุขภาพและการเกิดโรค

Once we understand how our epigenome influences us,

เมื่อเราเข้าใจแล้วว่าเอพิจีโนมของเรา มีอิทธิพลต่อเราอย่างไร

we might be able to influence it, too.

เราอาจจะสามารถมีอิทธิพลเหนือมันได้เช่นกัน