How early life experience is written into DNA | Moshe Szyf

Tłumaczenie: Agnieszka Dłuska-Paczek Korekta: Marta Grochowalska

So it all came to life

Wszystko zaczęło się w ciemnym barze w Madrycie,

in a dark bar in Madrid.

I encountered my colleague from McGill, Michael Meaney.

w którym przypadkiem spotkałem kolegę z Uniwersytetu McGill,

Michaela Meaneya.

And we were drinking a few beers,

Wypiliśmy parę piw,

and like scientists do,

rozmawiając o pracy, jak to naukowcy.

he told me about his work.

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

Zajmował się kwestią lizania przez szczurze matki

nowo narodzonych młodych.

after they were born.

And I was sitting there and saying,

Zapytałem: "Na to idą nasze podatki?".

"This is where my tax dollars are wasted --

(Laughter)

(Śmiech)

"To ma być nauka?"

on this kind of soft science."

And he started telling me

Zaczął mi opowiadać,

że szczury, podobnie jak ludzie, różnie opiekują się potomstwem.

that the rats, like humans,

lick their pups in very different ways.

Some mothers do a lot of that,

Jedne matki liżą swoje młode częściej,

some mothers do very little,

inne rzadziej,

and most are in between.

a większość plasuje się po środku.

But what's interesting about it

Zastanowiło mnie,

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

że obserwacja miotu do czasu osiągnięcia dojrzałości,

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

takiej jak u ludzi, na długo po śmierci matki,

They are completely different animals.

ujawniła duże różnice.

The animals that were licked and groomed heavily,

Zadbane młode o dobrze wylizanej sierści

the high-licking and grooming,

are not stressed.

nie były zestresowane,

They have different sexual behavior.

miały inne zachowania seksualne i sposób życia niż osobniki,

They have a different way of living

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

którymi matka nie opiekowała się z aż takim oddaniem.

So then I was thinking to myself:

Myślałem sobie:

Is this magic?

"Czy to czary?

How does this work?

Jak to jest?".

As geneticists would like you to think,

Genetyk chciałby, żebyście myśleli,

perhaps the mother had the "bad mother" gene

że być może matka miała gen "złej matki",

który podnosił poziom stresu u młodych

that caused her pups to be stressful,

and then it was passed from generation to generation;

i był przekazywany z pokolenia na pokolenie.

it's all determined by genetics.

Wszystko determinowałaby genetyka.

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

A może w grę wchodzi coś innego?

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

Jeśli chodzi o szczury, możemy odpowiedzieć na to pytanie.

So what we did is a cross-fostering experiment.

Zrobiliśmy eksperyment z podmianą matek.

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

Natychmiast po narodzinach oddziela się miot od matek

to two kinds of fostering mothers --

i oddaje matkom dwojakiego typu.

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

Młodymi zajmie się matka zastępcza.

high-licking mothers and low-licking mothers.

Matki są dwojakie, bardzo i mało opiekuńcze.

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

Wszystkie młode rozdzieliliśmy pomiędzy te dwie matki zastępcze.

And the remarkable answer was,

Odpowiedź okazała się niesamowita.

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

To nie geny otrzymane od matki są ważne.

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

To nie od biologicznej matki zależała odporność na stres u szczurów,

It is the mother that took care of the pups.

ale matki, która zajmowała się młodymi.

So how can this work?

Jak to możliwe?

I am an a epigeneticist.

Jestem epigenetykiem.

I am interested in how genes are marked

Interesuje mnie, jak są znaczone geny

by a chemical mark

przez znaczniki chemiczne w procesie embriogenezy,

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

zachodzącej kiedy przebywamy w brzuchu matki,

and decide which gene will be expressed

oraz który z nich i w jakiej tkance będzie podlegał ekspresji.

in what tissue.

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

Jedne geny podlegają ekspresji w mózgu, a inne w wątrobie czy w oku.

And we thought: Is it possible

Zastanawialiśmy się,

that the mother is somehow reprogramming the gene of her offspring

czy matka może jakoś przeprogramować

geny potomstwa swoim zachowaniem?

through her behavior?

And we spent 10 years,

W ciągu dziesięciu lat badań

and we found that there is a cascade of biochemical events

odkryliśmy domino reakcji biochemicznych,

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

dzięki którym opieka matki, czyli lizanie potomstwa,

jest przekładana na biochemiczne sygnały docierające do jądra komórki

is translated to biochemical signals

that go into the nucleus and into the DNA

i odmiennie programujące DNA.

and program it differently.

To przygotowuje zwierzę do życia.

So now the animal can prepare itself for life:

Is life going to be harsh?

Czy to życie będzie trudne?

Is there going to be a lot of food?

Czy będzie dużo jedzenia?

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

Czy wokół będzie wiele kotów i węży?

or will I live in an upper-class neighborhood

A może będzie to życie wyższej klasy średniej,

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

dla której najważniejsze jest właściwe zachowanie,

and that will gain me social acceptance?

żeby zyskać społeczne poważanie.

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

Zastanówmy się, jak ważny może być ten proces w naszym życiu.

for our lives.

We inherit our DNA from our ancestors.

Dziedziczymy DNA po przodkach.

The DNA is old.

DNA jest stare, powstało w drodze ewolucji.

It evolved during evolution.

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

Jednak nie mówi o tym, czy urodzimy się w Sztokholmie,

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

gdzie dni są długie latem i krótkie zimą,

or in Ecuador,

czy w Ekwadorze, gdzie przez cały rok dnie i noce są równe,

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

co ma ogromny wpływ na naszą fizjologię.

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

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

Być może to, z czym stykamy się na wczesnym etapie naszego życia,

those signals that come through the mother,

czyli sygnały otrzymywane od matki,

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

mówi o otoczeniu społecznym, w którym mamy żyć.

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

Jeśli ma być ciężko, lepiej bądź niespokojny i zestresowany.

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

Albo zupełnie inny, jeśli życie ma być lekkie.

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

Będzie dużo czy mało słońca?

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

Dużo czy mało pożywienia?

If there's no food around,

Jeśli brakuje pożywienia,

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

lepszy będzie mózg podatny na objadanie się, kiedy jest co jeść,

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

i zdolność do magazynowania tkanki tłuszczowej.

So this is good.

To dobra cecha, wybrana na drodze ewolucji,

Evolution has selected this

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

żeby stare, niezmienne DNA mogło prężnie funkcjonować w nowym środowisku.

in new environments.

But sometimes things can go wrong;

Jednak czasem coś idzie nie tak.

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

Rodząc się w biednej rodzinie, otrzymujesz informację:

and the signals are, "You better binge,

"Lepiej zjadać każde napotkane jedzenie".

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

But now we humans and our brain have evolved,

Tyle, że ludzie się zmienili,

have changed evolution even faster.

prześcignęli ewolucję.

Now you can buy McDonald's for one dollar.

Hamburgera można kupić za dolara,

And therefore, the preparation that we had by our mothers

więc przygotowanie do życia, które otrzymaliśmy od matki,

is turning out to be maladaptive.

okazuje się nieodpowiednie.

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

Miało chronić nas przed głodem,

is going to cause obesity,

a powoduje otyłość, problemy sercowo-naczyniowe

cardiovascular problems and metabolic disease.

i choroby metaboliczne.

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

Koncepcja wpływu doświadczenia na geny,

and especially the early life experience,

zwłaszcza nabywanego we wczesnym dzieciństwie,

can provide us a unifying explanation

może wyjaśnić kwestie zdrowotne.

of both health and disease.

But is true only for rats?

Czy tylko u szczurów?

The problem is, we cannot test this in humans,

Nie da się tego sprawdzić na ludziach,

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

bo narażanie dzieci na szkodę jest nieetyczne.

So if a poor child develops a certain property,

Jeśli ubogie dziecko rozwinie pewną cechę,

we don't know whether this is caused by poverty

nie dowiemy się, czy to z powodu biedy,

czy też złych genów.

or whether poor people have bad genes.

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

Genetycy będą was przekonywać,

że biedni są biedni przez geny.

because their genes make them poor.

Epigeneticists will tell you

Epigenetycy powiedzą wam, że biedni żyją w złym

poor people are in a bad environment or an impoverished environment

lub zubożałym środowisku,

that creates that phenotype, that property.

które tworzy ten fenotyp.

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

Zaczęliśmy badać naszych małpich kuzynów.

My colleague, Stephen Suomi, has been rearing monkeys

Stephen Suomi, mój kolega, hodował małpy na dwa sposoby.

in two different ways:

randomly separated the monkey from the mother

Część z nich została losowo oddzielona od matek

and reared her with a nurse

i wychowana przez opiekunkę jak przez zastępczą matkę.

and surrogate motherhood conditions.

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

Te małpy zamiast matki miały opiekunkę.

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

Druga część została wychowana przez ich własne matki.

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

Kiedy dorosły, całkowicie się różniły.

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

Małpy mające matkę nie zwracały uwagi na alkohol

they were not sexually aggressive.

ani nie były agresywne seksualnie.

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

Małpy wychowane bez matki były agresywne, zestresowane

and were alcoholics.

i uzależnione od alkoholu.

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

Tuż po ich urodzeniu przyjrzeliśmy się ich DNA,

Is it possible that the mother is marking?

żeby sprawdzić, czy to możliwe, że matka znakuje swoje dziecko.

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

Jest znacznik matki w DNA potomstwa.

These are Day-14 monkeys,

Na przykładzie tych 14 małp widzimy,

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

jak prowadzone są nowoczesne badania epigenetyczne.

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

Potrafimy znaleźć chemiczne znaczniki, które nazywamy znacznikami metylacji,

na pojedynczym nukleotydzie DNA i zmapować tak cały genom.

on DNA at a single nucleotide resolution.

We can map the entire genome.

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

Możemy porównać małpy mające i niemające matki.

And here's a visual presentation of this.

Oto wizualne przedstawienie.

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

Na czerwono zaznaczono bardziej zmetylowane geny,

na zielono, mniej zmetylowane.

The genes that got less methylated are green.

You can see many genes are changing,

Wiele genów ulega zmianie,

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

bo brak matki ma wpływ

it affects the whole way;

na wszystko.

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

Wysyła sygnały o tym, jak będzie wyglądał świat,

when you become an adult.

kiedy młode dorośnie.

And you can see the two groups of monkeys

Widać, jak bardzo odmienne są te dwie grupy małp.

extremely well-separated from each other.

How early does this develop?

Jak wcześnie się to dzieje?

These monkeys already didn't see their mothers,

Te małpy nie widziały matki,

więc miały już doświadczenie społeczne.

so they had a social experience.

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

Czy można już w chwili narodzin odczuć status społeczny?

So in this experiment, we took placentas of monkeys

W tym eksperymencie

zbadaliśmy łożyska małp o różnej pozycji społecznej.

that had different social status.

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

Co ciekawe, u wszelkich istot żywych

they will structure themselves by hierarchy.

ma ona strukturę hierarchiczną.

Monkey number one is the boss;

Małpa numer jeden to szef.

monkey number four is the peon.

Małpa numer cztery to szeregowy.

You put four monkeys in a cage,

Kiedy wsadzimy cztery małpy do klatki, zawsze znajdzie się szef

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

i szeregowy.

And what's interesting is that the monkey number one

Co ciekawe, małpa numer jeden będzie o wiele zdrowsza

is much healthier than monkey number four.

niż małpa numer cztery.

And if you put them in a cage,

W klatce małpa numer jeden będzie jadła mniej

monkey number one will not eat as much.

niż małpa numer cztery.

Monkey number four will eat [a lot].

And what you see here in this methylation mapping,

Na tym obrazie metylacji widać, jak oddzielenie od matki

a dramatic separation at birth

wpływa na zwierzęta o statusie społecznym

of the animals that had a high social status

wysokim i niskim.

versus the animals that did not have a high status.

So we are born already knowing the social information,

Rodzimy się już z informacją o statusie społecznym.

and that social information is not bad or good,

Ta informacja jest neutralna

it just prepares us for life,

i przygotowuje nas do życia,

because we have to program our biology differently

bo trzeba zaprogramować swoją biologię

w zależności od statusu.

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

But how can you study this in humans?

Jak można zbadać to u ludzi?

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

Niedozwolone są eksperymenty narażające ludzi na szkodę.

Jednak Bóg eksperymentuje na nas, co nazywa się klęskami żywiołowymi.

But God does experiments with humans,

and it's called natural disasters.

One of the hardest natural disasters in Canadian history

Jedna z największych klęsk w kanadyjskiej historii

wydarzyła się w Quebecu, mojej prowincji.

happened in my province of Quebec.

It's the ice storm of 1998.

Burza lodowa w 1998 roku

We lost our entire electrical grid because of an ice storm

zniszczyła sieć energetyczną w samym środku zimy,

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

a temperatury spadały do -30 stopni.

minus 20 to minus 30.

And there were pregnant mothers during that time.

Wiele kobiet było w ciąży.

And my colleague Suzanne King followed the children of these mothers

Wraz z Suzanne King obserwowaliśmy ich dzieci

for 15 years.

przez piętnaście lat.

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

Badaliśmy wpływ wzrostu poziomu stresu,

and here we had objective measures of stress:

mając obiektywne kryteria.

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

Jak długo nie było prądu,

gdzie przebywano,

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

w mieszkaniu teściowej czy wiejskiej posiadłości?

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

Sumując te informacje i poziom stresu społecznego,

and you can ask the question:

można zastanowić się, jakie były te dzieci.

How did the children look?

And it appears that as stress increases,

Okazuje się, że wzrost stresu sprzyja rozwojowi autyzmu,

the children develop more autism,

they develop more metabolic diseases

chorób metabolicznych i autoimmunologicznych.

and they develop more autoimmune diseases.

We would map the methylation state,

Po określeniu poziomu metylacji widać,

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

że zielone geny stają się czerwone, kiedy poziom stresu wzrasta,

the red genes becoming green as stress increases,

a czerwone stają się zielone.

an entire rearrangement of the genome in response to stress.

Cały genom reaguje na stres.

[Czy jeśli można zaprogramować geny, można to cofnąć?]

So if we can program genes,

Skoro można zaprogramować geny

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

i nie jesteśmy niewolnikami ich historii,

that they could be programmed, can we deprogram them?

to czy proces ten jest odwracalny?

Because epigenetic causes can cause diseases like cancer,

Epigenetyczne podłoże może mieć zarówno nowotwór,

metabolic disease

jak i choroby metaboliczne i psychiczne.

and mental health diseases.

Let's talk about cocaine addiction.

Przeanalizujmy uzależnienie od kokainy.

Cocaine addiction is a terrible situation

To straszny nałóg,

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

który może prowadzić do śmierci.

We asked the question:

Czy jeśli przeprogramujemy uzależniony mózg,

Can we reprogram the addicted brain

to make that animal not addicted anymore?

zwierzę przestanie być uzależnione?

We used a cocaine addiction model

Znając schemat uzależnienia, zrekonstruujemy ten proces u ludzi.

that recapitulates what happens in humans.

In humans, you're in high school,

Chodzicie do szkoły średniej i ktoś proponuje wam kokainę.

some friends suggest you use some cocaine,

you take cocaine, nothing happens.

Bierzecie i nic złego się nie dzieje.

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

Po kilku miesiącach coś przypomina wam ten pierwszy raz,

a pusher pushes cocaine,

diler dostarcza kokainę i uzależniacie się.

and you become addicted and your life has changed.

Zmienia się wasze życie.

In rats, we do the same thing.

Ze szczurami jest tak samo.

My colleague, Gal Yadid,

Mój kolega Gal Yadid przyzwyczaja je do kokainy,

he trains the animals to get used to cocaine,

then for one month, no cocaine.

a potem na miesiąc wstrzymuje jej podawanie,

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

po czym przypomina im okoliczności, w których spróbowały jej pierwszy raz,

za pomocą sygnału i kolorów klatki,

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

And they go crazy.

i szczury szaleją.

They will press the lever to get cocaine

Żeby dostać się do kokainy, naciskają dźwignię, aż padną.

until they die.

We first determined that the difference between these animals

Po raz pierwszy odkryliśmy pewną różnicę u zwierząt.

is that during that time when nothing happens,

Kiedy brakuje kokainy i nic się nie dzieje,

there's no cocaine around,

their epigenome is rearranged.

epigenom ulega przekształceniom,

Their genes are re-marked in a different way,

a geny zostają inaczej oznakowane.

and when the cue comes, their genome is ready

Kiedy pojawi się sygnał,

ich genom wytworzy fenotyp osobnika uzależnionego.

to develop this addictive phenotype.

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

Podaliśmy szczurom leki, które bądź wzmagały metylację DNA,

which was the epigenetic marker to look at,

czyli obserwowany znacznik epigenetyczny,

or decrease epigenetic markings.

bądź ją obniżały.

And we found that if we increased methylation,

Jak się okazało,

wzrost metylacji znacząco nasilał pragnienie spożycia kokainy,

these animals go even crazier.

They become more craving for cocaine.

But if we reduce the DNA methylation,

jednak przy jej obniżeniu nałóg znikał.

the animals are not addicted anymore.

We have reprogrammed them.

Tak przeprogramowaliśmy szczury.

And a fundamental difference between an epigenetic drug

Między zwykłym a epigenetycznym lekiem zasadnicza różnica jest taka,

and any other drug

is that with epigenetic drugs,

że leki epigenetyczne

we essentially remove the signs of experience,

w zasadzie wymazują posiadane doświadczenie,

and once they're gone,

a po ich odstawieniu choroba nie powróci,

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

chyba że powtórzy się pierwotne doświadczenie.

The animal now is reprogrammed.

Tak wygląda przeprogramowanie.

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

Kiedy zbadaliśmy zwierzęta po 30, 60 dniach,

which is in human terms many years of life,

które w warunkach ludzkich równałyby się latom,

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

szczury wciąż były wolne od nałogu w skutek epigenetycznej terapii.

So what did we learn about DNA?

Dowiedzieliśmy się o DNA, że nie jest zwykłą sekwencją liter

DNA is not just a sequence of letters;

it's not just a script.

ani scenariuszem.

DNA is a dynamic movie.

DNA to dynamiczny film.

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

Doświadczenia są stale wpisywane w ten interaktywny film.

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

To jak oglądanie filmu o waszym DNA, czyli życiu, trzymając pilota w ręku.

with your remote control.

You can remove an actor and add an actor.

Możecie usuwać i dodawać aktorów.

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

Pomimo deterministycznej natury genów

you have control of the way your genes look,

mamy kontrolę nad tym, jak wyglądają nasze geny.

and this has a tremendous optimistic message

Jest to niezwykle optymistyczna wiadomość.

for the ability to now encounter some of the deadly diseases

Pojawia się możliwość spojrzenia na niektóre śmiertelne choroby,

takie jak nowotwór czy choroby psychiczne,

like cancer, mental health,

with a new approach,

w nowy sposób,

jak na błędną adaptację,

looking at them as maladaptation.

And if we can epigenetically intervene,

którą można odwrócić dzięki epigenetycznej interwencji,

[we can] reverse the movie by removing an actor

usuwając z filmu aktora i tworząc nową narrację.

and setting up a new narrative.

So what I told you today is,

Podsumowując,

our DNA is really combined of two components,

DNA to połączenie dwóch warstw informacji.

two layers of information.

One layer of information is old,

Jedna jest stara

evolved from millions of years of evolution.

i ewoluowała przez miliony lat.

It is fixed and very hard to change.

Jest stała i trudno ją zmienić.

The other layer of information is the epigenetic layer,

Druga warstwa informacji jest epigenetyczna,

which is open and dynamic

otwarta i dynamiczna.

and sets up a narrative that is interactive,

Tworzy interaktywną narrację,

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

co w dużej mierze pozwala nam kontrolować swój los,

to help the destiny of our children

los naszych dzieci

and to hopefully conquer disease

oraz daje nadzieję na zwalczenie chorób

and serious health challenges

i rozwiązanie ważnych kwestii zdrowotnych,

that have plagued humankind for a long time.

które dotykają ludzkość od dłuższego czasu.

So even though we are determined

Mimo że determinują nas geny,

by our genes,

we have a degree of freedom

istnieje pewien stopień wolności,

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

dzięki której możemy wziąć odpowiedzialność za swoje życie.

Thank you.

Dziękuję.

(Applause)

(Brawa)