How early life experience is written into DNA | Moshe Szyf

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Xander de Vries

So it all came to life

Het begon allemaal

in a dark bar in Madrid.

in een donkere bar in Madrid.

I encountered my colleague from McGill, Michael Meaney.

Ik ontmoette mijn collega uit McGill, Michael Meaney.

And we were drinking a few beers,

We dronken een paar biertjes

and like scientists do,

en zoals wetenschappers dat doen,

he told me about his work.

vertelde hij me over zijn werk.

And he told me that he is interested in how mother rats lick their pups

Hij vertelde me dat hij geïnteresseerd is

in de manier waarop moederratten hun jongen likken

na hun geboorte.

after they were born.

And I was sitting there and saying,

Ik zat daar en zei:

"This is where my tax dollars are wasted --

"Daar gaat dus mijn belastinggeld aan op.”

(Laughter)

(Gelach)

on this kind of soft science."

Aan dit soort zachte wetenschap."

And he started telling me

Hij begon me te vertellen

that the rats, like humans,

dat de ratten, net als mensen,

lick their pups in very different ways.

hun jongen op heel verschillende manieren likken.

Some mothers do a lot of that,

Sommige moeders likken veel,

some mothers do very little,

andere heel weinig

and most are in between.

en de meeste er tussenin.

But what's interesting about it

Maar het interessantste is

is when he follows these pups when they become adults --

wat er gebeurt als ze volwassen zijn

like, years in human life, long after their mother died.

-- jaren in menselijk leven -- lang nadat hun moeder is overleden.

They are completely different animals.

Het zijn totaal verschillende dieren.

The animals that were licked and groomed heavily,

De dieren die veel werden gelikt en verzorgd,

the high-licking and grooming,

dus veel-likkers en verzorgers,

are not stressed.

zijn niet gestrest.

They have different sexual behavior.

Ze vertoonden een verschillend seksueel gedrag.

They have a different way of living

Ze hebben een andere manier van leven

than those that were not treated as intensively by their mothers.

dan degenen die niet zo intensief werden behandeld door hun moeders.

So then I was thinking to myself:

Ik dacht bij mezelf:

Is this magic?

“Is dit magie?

How does this work?

Hoe werkt dit?”

As geneticists would like you to think,

Genetici zouden beweren dat het komt

perhaps the mother had the "bad mother" gene

doordat hun moeder misschien een ‘slechte moeder’-gen had

that caused her pups to be stressful,

dat ervoor zorgde dat haar jongen vol stress waren

and then it was passed from generation to generation;

en dat daarna doorgaven generatie na generatie,

it's all determined by genetics.

dat het allemaal bepaald is door de genetica.

Or is it possible that something else is going on here?

Of is er hier iets anders aan de hand?

In rats, we can ask this question and answer it.

Bij ratten kunnen we deze vraag stellen en beantwoorden.

So what we did is a cross-fostering experiment.

We deden een ‘cross-fostering’ experiment.

You essentially separate the litter, the babies of this rat, at birth,

Je haalt de jongen van deze rat bij de geboorte uit elkaar

to two kinds of fostering mothers --

en geeft ze aan twee soorten voedstermoeders --

not the real mothers, but mothers that will take care of them:

niet de echte moeders, maar moeders die hen zullen verzorgen:

high-licking mothers and low-licking mothers.

‘veel-likkende’ moeders en ‘weinig-likkende’ moeders.

And you can do the opposite with the low-licking pups.

Je kunt het tegenovergestelde doen met de weinig-likkende pups.

And the remarkable answer was,

Het opmerkelijke antwoord was

it wasn't important what gene you got from your mother.

dat het niet belangrijk was welk gen je kreeg van je moeder.

It was not the biological mother that defined this property of these rats.

Het was niet de biologische moeder die die eigenschap van de ratten bepaalde.

It is the mother that took care of the pups.

Het is de moeder die zorgde voor de jongen.

So how can this work?

Hoe kan dit?

I am an a epigeneticist.

Ik ben een epigeneticus.

I am interested in how genes are marked

Ik ben geïnteresseerd in hoe genen gemarkeerd zijn

by a chemical mark

door een chemische markering

during embryogenesis, during the time we're in the womb of our mothers,

tijdens de embryogenese, de tijd die we in de baarmoeder doorbrengen,

and decide which gene will be expressed

en die bepaalt welk gen

in welk weefsel wordt uitgedrukt.

in what tissue.

Different genes are expressed in the brain than in the liver and the eye.

Dat zijn andere genen in de hersenen dan in de lever of het oog.

And we thought: Is it possible

Wij dachten: “Is het mogelijk

that the mother is somehow reprogramming the gene of her offspring

dat de moeder op een of andere manier het gen van haar nakomelingen

door haar gedrag kan herprogrammeren?

through her behavior?

And we spent 10 years,

We werkten er 10 jaar aan

and we found that there is a cascade of biochemical events

en vonden dat er een reeks biochemische gebeurtenissen plaatsvindt

by which the licking and grooming of the mother, the care of the mother,

waarmee het likken en de verzorging van de moeder, de zorg van de moeder,

is translated to biochemical signals

wordt omgezet in biochemische signalen

that go into the nucleus and into the DNA

die doordringen tot de celkern en het DNA

and program it differently.

en het anders programmeren.

So now the animal can prepare itself for life:

Nu kan het dier zich voorbereiden op het leven:

Is life going to be harsh?

gaat het leven hard zijn,

Is there going to be a lot of food?

gaat er voldoende voedsel zijn,

Are there going to be a lot of cats and snakes around,

gaan er een hoop katten en slangen ronddwalen?

or will I live in an upper-class neighborhood

Of zal ik opgroeien in een upper-class wijk

where all I have to do is behave well and proper,

waar ik me slechts goed en correct moet gedragen

and that will gain me social acceptance?

om sociaal geaccepteerd te worden?

And now one can think about how important that process can be

Je kan je dan afvragen hoe belangrijk dat proces nu is

for our lives.

voor onze levens.

We inherit our DNA from our ancestors.

We erven ons DNA van onze voorouders.

The DNA is old.

Het DNA is oud.

It evolved during evolution.

Het ontwikkelde zich tijdens de evolutie.

But it doesn't tell us if you are going to be born in Stockholm,

Maar het vertelt ons niet of je gaat geboren worden in Stockholm,

where the days are long in the summer and short in the winter,

waar de dagen in de zomer lang en in de winter kort zijn,

or in Ecuador,

of in Ecuador,

where there's an equal number of hours for day and night all year round.

waar dag en nacht het hele jaar door even lang zijn.

And that has such an enormous [effect] on our physiology.

Dat heeft zo’n enorm effect op onze fysiologie.

So what we suggest is, perhaps what happens early in life,

Daarom denken we dat vroeg in het leven

those signals that come through the mother,

de signalen die van de moeder komen

tell the child what kind of social world you're going to be living in.

het kind vertellen in wat voor sociale wereld het gaat leven.

It will be harsh, and you'd better be anxious and be stressful,

Als hij zwaar zal zijn, kan je maar beter angstig en stressvol zijn,

or it's going to be an easy world, and you have to be different.

maar in een makkelijke wereld, moet je anders zijn.

Is it going to be a world with a lot of light or little light?

Wordt het een ​​wereld met veel of weinig licht?

Is it going to be a world with a lot of food or little food?

Gaat het om een ​​wereld met veel of weinig eten?

If there's no food around,

Als er geen voedsel is,

you'd better develop your brain to binge whenever you see a meal,

kun je beter je hersenen ontwikkelen om te gaan schrokken als je de kans krijgt

or store every piece of food that you have as fat.

of elk stukje voedsel dat je hebt als vet op te slaan.

So this is good.

Dat is goed.

Evolution has selected this

De evolutie heeft ervoor gekozen

to allow our fixed, old DNA to function in a dynamic way

om ons vaste, oude DNA op een dynamische manier te laten functioneren

in new environments.

in nieuwe omgevingen.

But sometimes things can go wrong;

Maar soms gaat het fout.

for example, if you're born to a poor family

Als je geboren wordt in een arme familie

and the signals are, "You better binge,

krijg je het signaal: je kunt maar beter schrokken,

you better eat every piece of food you're going to encounter."

eet maar elk stuk voedsel dat je gaat tegenkomen.

But now we humans and our brain have evolved,

Maar wij mensen hebben met onze breinen

have changed evolution even faster.

de evolutie versneld.

Now you can buy McDonald's for one dollar.

Je kunt nu bij McDonald's voor één dollar eten kopen.

And therefore, the preparation that we had by our mothers

En nu blijkt de voorbereiding die we van onze moeders kregen

is turning out to be maladaptive.

averechts te werken.

The same preparation that was supposed to protect us from hunger and famine

Dezelfde voorbereiding die ons moest beschermen tegen honger en hongersnood

is going to cause obesity,

leidt nu tot overgewicht,

cardiovascular problems and metabolic disease.

cardiovasculaire problemen en stofwisselingsziekten.

So this concept that genes could be marked by our experience,

Het idee dat genen door onze ervaring kunnen worden gemarkeerd,

and especially the early life experience,

en dan vooral de vroege levenservaring,

can provide us a unifying explanation

kan ons een verbindende verklaring geven

of both health and disease.

voor zowel gezondheid als ziekte.

But is true only for rats?

Maar geldt dat alleen voor ratten?

The problem is, we cannot test this in humans,

Het probleem is dat we dit niet kunnen testen bij de mens

because ethically, we cannot administer child adversity in a random way.

omdat we ethisch gezien kinderen niet even wat tegenslag kunnen bezorgen.

So if a poor child develops a certain property,

Als dus een arm kind een bepaalde eigenschap ontwikkelt,

we don't know whether this is caused by poverty

weten we niet of armoede de oorzaak is

or whether poor people have bad genes.

of dat arme mensen slechte genen hebben.

So geneticists will try to tell you that poor people are poor

Genetici zullen je proberen te vertellen dat arme mensen arm zijn

because their genes make them poor.

omdat hun genen hen arm maken.

Epigeneticists will tell you

Epigenetici zullen je vertellen

poor people are in a bad environment or an impoverished environment

dat arme mensen in een slecht of verarmd milieu verkeren

that creates that phenotype, that property.

dat dat fenotype, die eigenschap schept.

So we moved to look into our cousins, the monkeys.

Daarom zijn we gaan kijken naar onze neven, de apen.

My colleague, Stephen Suomi, has been rearing monkeys

Mijn collega, Stephen Suomi,

heeft apen opgevoed op twee verschillende manieren.

in two different ways:

randomly separated the monkey from the mother

Op willekeurige wijze scheidde hij apen van hun moeder

and reared her with a nurse

en bracht ze groot met een verzorgster

and surrogate motherhood conditions.

als een soort stiefmoeder.

So these monkeys didn't have a mother; they had a nurse.

Deze apen hadden geen moeder; ze hadden een verzorgster

And other monkeys were reared with their normal, natural mothers.

Andere apen werden grootgebracht met hun normale, natuurlijke moeders.

And when they were old, they were completely different animals.

Eenmaal oud werden ze totaal verschillende dieren.

The monkeys that had a mother did not care about alcohol,

De apen met een moeder gaven niet om alcohol,

they were not sexually aggressive.

waren niet seksueel agressief.

The monkeys that didn't have a mother were aggressive, were stressed

De apen zonder moeder waren agressief en gestrest en waren alcoholisten.

and were alcoholics.

So we looked at their DNA early after birth, to see:

We keken naar hun DNA vroeg na de geboorte, om te zien

Is it possible that the mother is marking?

of de moeders een markering aanbrachten?

Is there a signature of the mother in the DNA of the offspring?

Is er een teken van de moeder in het DNA van het nageslacht?

These are Day-14 monkeys,

Dit zijn 14 dagen oude apen

and what you see here is the modern way by which we study epigenetics.

en dit is de moderne manier waarop we epigenetica bestuderen.

We can now map those chemical marks, which we call methylation marks,

We kunnen die chemische merken, die we methylatiemerken noemen

in kaart brengen op DNA bij een resolutie van één enkele nucleotide.

on DNA at a single nucleotide resolution.

We can map the entire genome.

We kunnen het volledige genoom in kaart brengen.

We can now compare the monkey that had a mother or not.

We kunnen nu de apen vergelijken.

And here's a visual presentation of this.

Hier is een visuele presentatie ervan.

What you see is the genes that got more methylated are red.

De meer gemethyleerde genen zijn rood.

The genes that got less methylated are green.

De minder gemethyleerde zijn groen.

You can see many genes are changing,

Je kunt zien dat vele genen aan het veranderen zijn,

because not having a mother is not just one thing --

omdat geen moeder hebben niet zomaar één ding is --

it affects the whole way;

het beïnvloedt de hele levensweg.

it sends signals about the whole way your world is going to look

Het vertelt over hoe je wereld er zal gaan uitzien

when you become an adult.

wanneer je opgroeit tot volwassene.

And you can see the two groups of monkeys

Je kunt zien hoe de twee groepen apen

extremely well-separated from each other.

zeer goed van elkaar te onderscheiden zijn.

How early does this develop?

Hoe vroeg ontwikkelt zich dit?

These monkeys already didn't see their mothers,

Deze apen zagen hun moeders niet, dus hadden ze al een sociale ervaring.

so they had a social experience.

Do we sense our social status, even at the moment of birth?

Voelen we onze sociale status zelfs al aan op het moment van geboorte?

So in this experiment, we took placentas of monkeys

In dit experiment namen we placenta's van apen

that had different social status.

met een verschillende sociale status.

What's interesting about social rank is that across all living beings,

Het interessante aan sociale rang is dat alle levende wezens

they will structure themselves by hierarchy.

zich structureren door hiërarchie.

Monkey number one is the boss;

Aap nummer één is de baas,

monkey number four is the peon.

aap nummer vier is de sukkelaar.

You put four monkeys in a cage,

Je zet vier apen in een kooi,

there will always be a boss and always be a peon.

er zal er altijd een de baas zijn en altijd een de sukkelaar.

And what's interesting is that the monkey number one

Wat interessant is, is dat aap nummer één

is much healthier than monkey number four.

veel gezonder is dan aap nummer vier.

And if you put them in a cage,

Als je ze in een kooi zet,

monkey number one will not eat as much.

zal aap nummer één niet zo veel eten.

Monkey number four will eat [a lot].

Aap nummer vier zal juist veel eten.

And what you see here in this methylation mapping,

Je ziet hier in deze methylatiekaart

a dramatic separation at birth

een enorm onderscheid bij de geboorte van de dieren met een hoge sociale status

of the animals that had a high social status

versus the animals that did not have a high status.

ten opzichte van dieren die geen hoge status hebben.

So we are born already knowing the social information,

We worden geboren met die sociale informatie

and that social information is not bad or good,

en dit is op zich niet goed of slecht,

it just prepares us for life,

het bereidt ons gewoon voor op het leven

because we have to program our biology differently

omdat we onze biologie anders moeten programmeren

if we are in the high or the low social status.

als we de hoge of juist de lage sociale status hebben.

But how can you study this in humans?

Maar hoe kun je dit onderzoeken bij de mens?

We can't do experiments, we can't administer adversity to humans.

We kunnen geen experimenten doen, we mogen mensen geen tegenspoed bezorgen.

But God does experiments with humans,

Maar God doet experimenten met mensen

and it's called natural disasters.

onder de vorm van natuurrampen.

One of the hardest natural disasters in Canadian history

Een van de zwaarste natuurrampen in de geschiedenis van Canada

happened in my province of Quebec.

gebeurde in mijn provincie Quebec.

It's the ice storm of 1998.

Het was de ijsstorm van 1998.

We lost our entire electrical grid because of an ice storm

We verloren ons hele elektriciteitsnet door een ijsstorm

when the temperatures were, in the dead of winter in Quebec,

toen de temperaturen in het holst van de winter in Quebec

minus 20 to minus 30.

-20 tot -30 waren.

And there were pregnant mothers during that time.

Er waren toen vrouwen zwanger.

And my colleague Suzanne King followed the children of these mothers

Mijn collega Suzanne King volgde de kinderen van die moeders

for 15 years.

gedurende 15 jaar.

And what happened was, that as the stress increased --

Wat gebeurde er als de stress verhoogde --

and here we had objective measures of stress:

en hier hadden we objectieve metingen van stress.

How long were you without power? Where did you spend your time?

Hoe lang zat je zonder stroom? Waar bracht je je tijd door?

Was it in your mother-in-law's apartment or in some posh country home?

Was het in je schoonmoeders appartement of in een of ander chique landhuis?

So all of these added up to a social stress scale,

Dat droeg allemaal bij aan sociale stress

and you can ask the question:

en je kunt je de vraag stellen:

How did the children look?

wat deed dit met de kinderen?

And it appears that as stress increases,

Het lijkt erop dat als de spanning toeneemt,

the children develop more autism,

de kinderen meer autisme ontwikkelen,

they develop more metabolic diseases

meer stofwisselingsziekten

and they develop more autoimmune diseases.

en meer auto-immuunziekten.

We would map the methylation state,

We brachten de methylatietoestand in kaart

and again, you see the green genes becoming red as stress increases,

en zagen weer hoe de groene genen rood kleuren naarmate de stress toeneemt

the red genes becoming green as stress increases,

en de rode genen groen als de stress toeneemt,

an entire rearrangement of the genome in response to stress.

een volledige herschikking van het genoom als reactie op stress.

So if we can program genes,

Als we genen kunnen programmeren,

if we are not just the slaves of the history of our genes,

als we niet alleen slaven van de geschiedenis van onze genen zijn,

that they could be programmed, can we deprogram them?

als ze kunnen worden geprogrammeerd, kunnen we ze dan ook herprogrammeren?

Because epigenetic causes can cause diseases like cancer,

Omdat epigenetische oorzaken kunnen leiden tot ziekten als kanker,

metabolic disease

stofwisselingsziekten

and mental health diseases.

en ziekten van geestelijke gezondheid.

Let's talk about cocaine addiction.

Laten we praten over cocaïneverslaving.

Cocaine addiction is a terrible situation

Cocaïneverslaving is een vreselijke situatie

that can lead to death and to loss of human life.

die kan leiden tot de dood en het verlies van mensenlevens.

We asked the question:

We stelden de vraag:

Can we reprogram the addicted brain

kunnen we verslaafde hersenen herprogrammeren

to make that animal not addicted anymore?

zodat zij niet meer verslaafd zijn?

We used a cocaine addiction model

We gebruikten een model voor cocaïneverslaving

that recapitulates what happens in humans.

dat nabootst wat er gebeurt bij de mens.

In humans, you're in high school,

Als mens zit je op de middelbare school,

some friends suggest you use some cocaine,

een paar vrienden raden je wat cocaïne aan,

you take cocaine, nothing happens.

je neemt cocaïne, er gebeurt niets.

Months pass by, something reminds you of what happened the first time,

Maanden gaan voorbij, iets doet je denken aan wat er de eerste keer gebeurd is,

a pusher pushes cocaine,

een dealer bezorgt je cocaïne,

and you become addicted and your life has changed.

je raakt verslaafd en je leven is veranderd.

In rats, we do the same thing.

Bij ratten doen we hetzelfde.

My colleague, Gal Yadid,

Mijn collega, Gal Yadid,

he trains the animals to get used to cocaine,

gewent dieren aan cocaïne,

then for one month, no cocaine.

vervolgens krijgen ze een maand lang geen cocaïne.

Then he reminds them of the party when they saw the cocaine the first time

Dan herinnert hij ze aan het feestje toen ze voor het eerste cocaïne kregen

by cue, the colors of the cage when they saw cocaine.

met als signaal de kleuren van de kooi toen ze die cocaïne kregen.

And they go crazy.

Ze gaan over de rooie.

They will press the lever to get cocaine

Ze duwen op de hendel om cocaïne te krijgen

until they die.

tot ze doodgaan.

We first determined that the difference between these animals

We hebben eerst vastgesteld dat het verschil tussen deze dieren

is that during that time when nothing happens,

is dat in de tijd dat er niets gebeurt,

there's no cocaine around,

en er geen cocaïne is,

their epigenome is rearranged.

hun epigenoom herschikt wordt.

Their genes are re-marked in a different way,

Hun genen worden op een andere manier gemarkeerd,

and when the cue comes, their genome is ready

en wanneer het signaal komt, is hun genoom er klaar voor

to develop this addictive phenotype.

om dit fenotype van verslaving te ontwikkelen.

So we treated these animals with drugs that either increase DNA methylation,

Dus behandelden we deze dieren

met geneesmiddelen die ofwel DNA-methylatie verhogen,

which was the epigenetic marker to look at,

de waar te nemen epigenetische markering,

or decrease epigenetic markings.

ofwel de epigenetische markeringen verlaagden.

And we found that if we increased methylation,

Het bleek dat als we de methylatie verhoogden,

these animals go even crazier.

deze dieren zelfs nog gekker werden.

They become more craving for cocaine.

Ze gingen nog meer verlangen naar cocaïne.

But if we reduce the DNA methylation,

Maar als we de DNA-methylatie verminderden,

the animals are not addicted anymore.

raakten de dieren van hun verslaving af.

We have reprogrammed them.

We hadden ze gedeprogrammeerd.

And a fundamental difference between an epigenetic drug

Een fundamenteel verschil tussen een epigenetisch geneesmiddel

en alle andere geneesmiddelen

and any other drug

is that with epigenetic drugs,

is dat we met epigenetische geneesmiddelen

we essentially remove the signs of experience,

we in wezen de tekenen van de ervaring verwijderen,

and once they're gone,

en zodra ze weg zijn,

they will not come back unless you have the same experience.

komen ze niet meer terug, tenzij je dezelfde ervaring hebt.

The animal now is reprogrammed.

Het dier is nu geherprogrammeerd.

So when we visited the animals 30 days, 60 days later,

Toen we de dieren 30 dagen, 60 dagen later gingen bekijken

which is in human terms many years of life,

-- in menselijke termen is dat jaren later --

they were still not addicted -- by a single epigenetic treatment.

waren ze nog altijd niet verslaafd en dat door één enkele epigenetische behandeling.

So what did we learn about DNA?

Wat hebben we nu geleerd over DNA?

DNA is not just a sequence of letters;

DNA is niet alleen maar een reeks letters;

it's not just a script.

het is niet alleen maar een script.

DNA is a dynamic movie.

DNA is een dynamische film.

Our experiences are being written into this movie, which is interactive.

Onze ervaringen worden geschreven in deze film, die interactief is.

You're, like, watching a movie of your life, with the DNA,

Met DNA kijk je naar een film van je leven

with your remote control.

als met een afstandsbediening.

You can remove an actor and add an actor.

Je kan acteurs verwijderen of toevoegen.

And so you have, in spite of the deterministic nature of genetics,

Ondanks de deterministische aard van de genetica,

you have control of the way your genes look,

heb je controle over de manier waarop je genen eruitzien.

and this has a tremendous optimistic message

Hierin zit een enorm optimistische boodschap

for the ability to now encounter some of the deadly diseases

over de mogelijkheid om nu dodelijke ziekten tegen te gaan

like cancer, mental health,

zoals kanker, geestelijke gezondheid,

with a new approach,

met een nieuwe aanpak,

looking at them as maladaptation.

door ze te bekijken als maladaptatie.

And if we can epigenetically intervene,

Als we epigenetisch kunnen ingrijpen,

[we can] reverse the movie by removing an actor

kunnen we de film terugspoelen en door het verwijderen van een acteur

and setting up a new narrative.

een nieuw verhaal opzetten.

So what I told you today is,

Wat ik jullie vandaag heb verteld

our DNA is really combined of two components,

is dat ons DNA feitelijk een combinatie van twee componenten is,

two layers of information.

twee informatielagen.

One layer of information is old,

De ene informatielaag is oud,

evolved from millions of years of evolution.

ontwikkeld in miljoenen jaren evolutie.

It is fixed and very hard to change.

Ze is vast en zeer moeilijk te veranderen.

The other layer of information is the epigenetic layer,

De andere informatielaag is de epigenetische laag,

which is open and dynamic

die open en dynamisch is

and sets up a narrative that is interactive,

en een verhaal creëert dat interactief is,

that allows us to control, to a large extent, our destiny,

dat ons in staat stelt om grotendeels ons eigen lot te bepalen,

to help the destiny of our children

het lot van onze kinderen te helpen

and to hopefully conquer disease

en hopelijk de ziektes en ernstige gezondheidsproblemen te overwinnen

and serious health challenges

that have plagued humankind for a long time.

die de mensheid voor een lange tijd hebben geteisterd.

So even though we are determined

Ook al zijn wij door onze genen bepaald

by our genes,

we have a degree of freedom

toch hebben we een zekere mate van vrijheid

that can set up our life to a life of responsibility.

die van ons leven een leven van verantwoordelijkheid kan maken.

Thank you.

Bedankt.

(Applause)

(Applaus)