Jedzenie wpływa na geny?

Materiał genetyczny roślin, które zjadamy, nie ulega całkowitej degradacji w naszym układzie pokarmowym. Co więcej, jego fragmenty mogą oddziaływać z naszymi genami! Takie wnioski wysnuli chińscy naukowcy, a ich praca została opublikowana na łamach czasopisma „Nature”.

Brukselka, brokuły i kalafior to warzywa, które nie cieszą się zbyt wielką popularnością. Dotychczas uważano je za bogate źródło witamin i mikroelementów mających dobroczynny wpływ na nasze zdrowie, jednak ich smak nie wszystkim przypada do gustu. Przeciwnicy zieleniny zyskują właśnie kolejny argument ku temu, by jej unikać – chińscy naukowcy twierdzą, że materiał genetyczny warzyw wpływa na nasze geny.

Badacze z Uniwersytetu Nankin w Chinach badali miRNA, które cyrkuluje w ludzkiej krwi i odkryli, że niektóre z nich nie pochodzą z naszego organizmu, lecz od roślin. Jedną z najpopularniejszych roślin tego typu był ryż – podstawa chińskiej diety. Badania przeprowadzone na myszach potwierdziły to – faktycznie część miRNA pochodzi z tego co jemy. Chen-Yu Zhang z Nanjing University w Chinach dowiódł w swojej pracy badawczej, że we krwi ludzi, a także bydła, można zidentyfikować cząsteczki kwasu rybonukleinowego, inaczej RNA, pochodzącego ze spożywanych wcześniej roślin. RNA to rodzaj materiału genetycznego, który powstaje na bazie DNA w kilkustopniowym procesie, prowadzącym do produkcji białek i licznych czynników regulatorowych. Tym samym, eksperymenty ujawniają, że roślinne DNA jest w stanie przetrwać proces trawienia i przeniknąć do krwiobiegu, a także, że niewielkie cząsteczki materiału genetycznego zjedzonych roślin oddziałują z DNA człowieka, wpływając na funkcjonowanie jego genów. Przeprowadzone eksperymenty na myszach, wykazały, że niewielkie fragmenty roślinnego RNA są w stanie wpłynąć na poziom cholesterolu we krwi człowieka. Chodzi o 17-24 „literowe” odcinki zwane miRNA, które można znaleźć w każdej komórce ciała, a których zadaniem jest regulacja aktywacji genów. Dotychczas uważano, że są to elementy genetyczne należące do człowieka. Zhangowi wyznakował ludzkie cząstki miRNA i porozdzielał je. Okazało się, że w ludzkich komórkach pośród własnych fragmentów RNA znajdowały się cząsteczki pochodzenia roślinnego. MikroRNA (znane też jako miRNA) to miniaturowe cząsteczki RNA o długości 21-23 nukleotydów. Odpowiadają one za ekspresję – a więc odczytywanie i przepisywanie innych genów na finalne produkty – czyli białka lub różne formy RNA. Wiążą się one z tak zwanym informacyjnym RNA (mRNA; ang. messenger RNA), które przenosi informacje z genów do aparatu translacyjnego. Gdy miRNA zwiąże się z mRNA skutecznie blokuje ono jego produkcję.

Dwa typy „obcego” miRNA znajdowały się w ludzkim organizmie szczególnie wysokim stężeniu. Oznaczono je jako MIR168a i MIR156a i wykryto , że pochodzą z roślin z rodziny kapustowatych, czyli m.in. brukselki, brokułów i kalafiora oraz ryżu, który stanowi podstawę kuchni azjatyckiej. Zadziwiający jest fakt, że kwas nukleinowy nie uległ degradacji podczas gotowania roślin. Jeszcze bardziej szokuje wiadomość, że roślinne RNA jest w organizmie człowieka nadal aktywne i wpływa na działanie jego genów. W jednym ze swoich eksperymentów Zhang stwierdził, że obecność roślinnego RNA podnosi poziom cholesterolu we krwi laboratoryjnych myszy.

Naukowiec nie potrafi wytłumaczyć w jaki sposób materiał genetyczny unika strawieniu i przedostaje się niemal nietknięty z pełnej kwasów „zupy” powstałej w procesie trawienia w żołądku. Jeśli jego wyniki zostaną powtórzone przez innych badaczy, mogą odmienić sposób w jaki patrzymy na spożywaną przez nas żywność. Odkrycie to może się przyczynić do stworzenia nowej gałęzi żywności funkcjonalnej, a także doleje oliwy do ognia w przypadku dyskusji nad szkodliwością żywności genetycznie-modyfikowanej.
Nauka zna przykłady, w których geny jednego organizmu zostały przechwycone i wykorzystane prze inne. Tak jest w przypadku ślimaka z gatunku Elysia chlorotica, który „kradnie” geny związane z procesem fotosyntezy od zielonych glonów, które stanowią jego pożywienie. Ślimak ten wytwarza białka, które nadają powierzchni jego ciała zielona barwę i umożliwiają pobieranie energii ze światła. Nie wykazano jednak nigdy dotąd, by podobna sytuacja miała miejsce w przypadku człowieka, choć zielone warzywa również należą do podstawowych produktów żywieniowych. To, że niewielka cząsteczka RNA lub DNA może włączyć się do genomu człowieka lub jak w przypadku cytowanej pracy, wpływać na ekspresję określonego genu, nie jest żadną rewelacją – powiedział prof. Piotr Węgleński, genetyk z Uniwersytetu Warszawskiego. Z tego rodzaju zjawiskami mamy do czynienia w przypadku niewielkich cząsteczek kwasów nukleinowych, które mają zwykle szczególne właściwości, umożliwiające im włączanie się do genomu bądź też łączenia z białkami lub kwasami nukleinowymi w komórkach, do których się dostaną.

Przeciwnicy GMO już wcześniej zgłaszali obawy, że zjadanie roślin zmodyfikowanych w taki sposób, by były odporne na działanie szkodników, może sprawić, że bakterie zamieszkujące przewód pokarmowy człowieka przechwycą te cechy. Oznaczałoby to, że w dobie ogromnego problemu antybiotykooporności bakterii utracimy nad nimi jakąkolwiek kontrolę. Jednak badania przeprowadzone przez Monsanto nad zmodyfikowaną soją nie potwierdziły tych obaw. Prof. Węgleński podkreśla, że wspomniane w pracy Zhanga miRNA nie włączają się bezpośrednio w obręb genów człowieka, lecz oddziałują z pośrednią formą materiału genetycznego – mRNA, wywołując zmiany w efektywności pracy tych genów – pobudzają je lub hamują. Wbrew pozorom, choć badania Zhanga sugerują, że spożywane rośliny zmieniają funkcjonowanie naszych genów, wcale nie musi to oznaczać, że należy zaprzestać tworzenia żywności genetycznie-modyfikowanej. Sam autor stwierdził bowiem, że skoro rośliny ingerują w nasze DNA od czasu, gdy pierwszy człowiek wziął je do ust, nie ma się czego obawiać. Geny, w które wyposaża się rośliny transgeniczne w celu uzyskania odmian odpornych na szkodniki owadzie lub herbicydy, nie mają właściwości umożliwiających im włączenie w genom człowieka, podobnie jak nie mają ich też inne geny roślin i zwierząt, dzięki czemu od jedzenia wołowiny nie wyrastają nam rogi – tłumaczy prof. Węgleński. Sądzę, że ewolucja „zadbała” o to, by genomy organizmów, w tym człowieka, wyselekcjonowane w ciągu milionów lat, nie były narażone na zmiany wynikające ze zbyt częstych mutacji, a także włączania „obcego” DNA, pochodzącego np. z pokarmu.

Nowo odkryte właściwości małych fragmentów roślinnego RNA nie powinny nas więc niepokoić. Naukowcy widzą w nich również pewne korzyści na przyszłość – mogą posłużyć do odkrycia lub stworzenia nowej generacji tzw. żywności funkcjonalnej. Tak jak obecnie spożywamy produkty wzbogacone o kluczowe witaminy i mikroelementy, wapń czy kwas foliowy, tak w przyszłości obecność określonego roślinnego miRNA może ustrzec nas przed cukrzycą i innymi chorobami. Małe cząsteczki RNA zaczynają być wykorzystywane w terapii w sytuacjach, gdy chcemy wyleczyć chorobę wynikającą z nadmiernej ekspresji określonych genów – opowiada prof. Węgleński. Syntetyzuje się wtedy cząsteczki RNA blokujące transkrypcję lub translację określonego mRNA i wprowadza do organizmu. Możemy też wykorzystywać specjalnie zsyntetyzowane tzw. konstrukty DNA do zmutowania określonego genu, jest to tzw. technika knock-out’ów, często stosowana w doświadczeniach na myszach i innych zwierzętach do badania funkcji genów. Zabiegi te należą do arsenału technik inżynierii genetycznej, która z powodzeniem jest stosowana w rolnictwie, a będzie zapewne z równym powodzeniem stosowana w medycynie.

Tak więc po raz kolejny prawda ludowa: Jesteśmy tym co jemy ma w sobie dużo więcej mądrości niż widać na pierwszy rzut oka. Pytanie jakie się teraz pojawia to jak za pomocą miRNA wpływają na nasz organizm inne rośliny. Otwiera to zatem lekarzom i dietetykom zupełnie nową drogę, o której póki co nie wiemy prawie absolutnie nic.