Epigenetikken snur opp ned på gamle sannheter

- Epigenetikken har gitt oss forskere en ny forståelse av hvordan kjemiske grupper på gener endrer seg, sier Elisabeth Larsen, seniorrådgiver i Bioteknologirådet.

- Er epigenetikk selve svaret på spørsmålet «Arv eller miljø»?

- Det er absolutt ikke hele svaret, men det forklarer mye, sier hun.

Av- og på-knapper

Larsen er forfatteren bak fagartikkelen i dette nummeret av Bioingeniøren; «Epigenetikk - bindeleddet mellom arv og miljø». I den forteller hun hvordan angst kan gå i arv, hvorfor mødre som har opplevd sult kan få barn med anlegg for fedme – og at kvinner som røyker kan få både barn og barnebarn med økt risiko for astma. Mye av dette kan ifølge Larsen forklares med epigenetikk.

Det handler om kjemiske grupper som fester seg til genene som av- og på-knapper og som overstyrer informasjonen i selve DNA-et. Det ser ut som om ytre faktorer, som frykt, sult og røyking, kan påvirke denne aktiveringen – og inaktiveringen.

Best i Norge?

Da Bioingeniøren ville intervjue Larsen, tok hun oss like godt med til sin gamle arbeidsplass på Rikshospitalet, og til et møte med Mari Kaarbø, bioingeniør med doktorgrad i molekylærbiologi. Inntil for to år siden var de to forskerkolleger ved Avdeling for mikrobiologi (MIK) ved Oslo universitetssykehus (OUS), Rikshospitalet. I dag er Kaarbø leder for virologisk forskningsgruppe ved avdelingen.
- Forskermiljøet her på MIK er kjent for å være det beste i Norge når det gjelder epigenetikk, forteller hun ubeskjedent.

Epigenetisk regulering på mRNA-nivå

Det er lenge siden de to har snakket sammen, og Larsen er spent på hvordan det går med Kaarbøs prosjekter. Det ene handler om cytomegalovirus, som svært mange blir smittet av i løpet av livet, og som ligger latent og kan reaktiveres. For de fleste er det uproblematisk, men for immunsupprimerte, for eksempel etter en transplantasjon, kan det være fatalt. Det kan også føre til hjerneskade hos fostre hvis det smitter fra mor til barn under graviditet. Derfor håper Kaarbø og forskergruppa hennes å finne ut hvordan man kan hindre reaktivering av viruset.

- Målet er å finne ut hvordan viruset går fra latens til reaktivering. Vi vet at det skjer ved hjelp av epigenetiske mekanismer, men fremdeles forstår vi ikke helt hvordan. Det er det vi forsøker å finne ut, sier hun - og tilføyer:
- Vi har gjort en viktig oppdagelse, nemlig at det også foregår epigenetisk regulering av cytomegalovirus på mRNA-nivå.

Tidligere trodde man ikke at det foregikk epigenetikk på dette nivået. Det er kunnskap som bare er to – tre år gammel.

Larsen nikker ivrig og spør:
- Men hva med det tekniske? Er det ikke vanskelig å jobbe med mRNA? Det degraderes lett?

- Nei, det går fint. Vi er forsiktige, skifter hansker ofte og passer på at alt vi bruker er RNAse-fritt, svarer Kaarbø.
Hun forklarer at RNAser er enzymer som degraderer RNA. De finnes på huden vår, i vannet og i mikroorganismer i lufta.

- Før vi går videre sjekker vi dessuten alltid at kvaliteten på det ekstraherte RNA-et er god.

Vil fjerne hiv-reservoaret

Det andre «epigenetikk-prosjektet» hennes handler om hiv – og om å utrydde det latente virusreservoaret som hiv-smittede bærer på. For selv om dagens behandling er vellykket og holder infeksjonen i sjakk, er det alvorlige bivirkninger og pasientene blir aldri kvitt viruset. For å klare det, trenger forskerne en bedre forståelse av mekanismene som regulerer hiv-infeksjon.

Kaarbø forteller om et gjennombrudd som forskningsgruppa hennes hadde for et par år siden. De oppdaget at det foregår epigenetisk regulering av genomet til hiv ved at en bestemt kjemisk gruppe bindes til virus-RNAet. Da var det ingen som hadde påvist akkurat det, men før hun og kollegene rakk å publisere resultatene, kom en annen forskergruppe dem i forkjøpet.

- Nå har vi imidlertid påvist andre typer modifikasjoner på hiv-genomet - noe helt nytt.

- Dere får skynde dere å publisere da, skyter Larsen inn.

Kaarbøs forskning er bare en bit i det store puslespillet. Dagens behandling av HIV-infeksjon, som gjør at pasienter kan leve et tilnærmet normalt liv, er resultater av viktige funn i basalforskningen.

- Først når vi har full forståelse av hvordan hiv-infeksjon reguleres i cellene, kan det utvikles medikamenter som fører til helbredelse, mener hun.

Men hva er egentlig epigenetikken i dette? Kaarbøs mål er å identifisere hvilke kjemiske grupper som holder hiv-viruset latent, og så hemme enzymene som setter på de kjemiske gruppene. Hvis viruset kan reaktiveres på en slik måte, kan det kanskje være med på å fjerne det latente reservoaret.

- Men dette er komplekst! Mye forskning gjenstår.

Larsens forskning

Elisabeth Larsen forsker ikke lenger selv. Jobben hennes i Bioteknologirådet er å formidle andres forskning. Hun har en master i biokjemi og en doktorgrad i molekylærbiologi, og hun hadde noen års forskererfaring fra USA før hun kom tilbake til Norge og OUS. I USA forsket hun på embryonale stamceller.

- Det var før det ble lov i Norge. Men i 2008, da det ble åpnet for slik forskning her også, reiste jeg hjem og fikk muligheten til å lede en liten forskningsgruppe på OUS, forteller hun.

- Har noen forsket på epigenetikken til in-vitro-fertiliserte embryoer? undrer Kaarbø.

- De lever jo sine første dager in vitro. Vet man om det påvirker dem senere i livet?

Det er en interessant tanke, medgir Larsen. Hun forteller at barn som er resultat av IVF, har litt større sjanse for å få mentale funksjonshemninger enn andre barn. Men forskjellene er svært små.

- De embryoene som overlever etter IVF er stort sett veldig robuste, forklarer hun.

Larsens epigenetiske forskningsprosjekter har ellers stort sett dreid seg om nerveceller. Blant annet om Huntingtons sykdom. Hun og forskerkollegene fant ut at «huntington-genet» er mer enn normalt sensitivt for oksidasjon.

- Man kan tenke seg at sykdomsforløpet kan bli mildere hvis man klarer å hindre oksidativt stress, for eksempel ved å unngå røyking. Også risikoen for sykdommer som Alzheimers og Parkinson øker ved røyking, og en årsak til det kan være at epigenetikken endrer seg i hjerneceller når det er mange oksygenradikaler tilstede, forklarer hun.

Nye markører?

Larsen og Kaarbø tror epigenetikk kommer til å bli enda viktigere i framtida. Fremdeles er det mye som gjenstår av forskningen, det er tross alt ikke mange årene siden mange var skeptiske til hele det epigenetiske prosjektet.

- Det er først de siste to – tre årene at forskningen virkelig har skutt fart. Nå vet vi at dette er viktig, sier Larsen.

Kaarbø tror at forskning innenfor epigenetikk kan føre med seg nye biomarkører og dermed nye oppgaver for bioingeniører.

- Biomarkører som påviser aktuelle metyleringsgrupper vil helt sikkert komme, mener hun.

Epigenetikk - bindeleddet mellom arv og miljø