DNA Screening and Epigenetic Reporting.

Carlos Orozco Carlos Orozco

By Carlos Orozco
BSc, MSc, ND, MD, PhD

It is now acceptable for companies to develop technology that allows for DNA testing (widely used in forensic science and paternity testing), and for finding out the sensitivity and sensibility of people towards the intake of basically pharma drugs. Upon oral administration these go through the liver, and the liver in a second stage pass through mechanism, transforms them into active substances known as metabolites through the action of the Cytochrome (Cyt) P450, so that they can have a therapeutic effect by the process of drug activation, by the methylations, sulphonations, hydroxilations, acetylation etc. 

Cell Well Being uses a completely different approach.  It uses the hair as an epigenetic biomarker and not the blood as DNA screening does. 

Ever since the creation of life Nutrigenomics, the combination of Nutrition and Genetics, has been around as a means of auto-regulation an essential characteristic that all organisms use to be declared as living systems.  

Epigenetics is responsible for the way we live and how we live, since we keep a very close and narrow relationship with our environment.  The phenomena of adaptation, an implicit term used by Charles Darwin as his famous phrase:  The Survival of the Fittest, is an example.  Jacques B Lamarck back in the mid and late 1700’s described in detail the profound influence of environmental signals in the evolution of species, something we know as Lamarckism. 

Now the name has changed to Horizontal Transference and lately to Epigenetics and thus we are looking basically at the same phenomena of life.  Just to explain a bit further, Lamarck proposed that organisms or living systems when exposed to environmental conditions for a long period of time, would adapt to such conditions by changing their phenotype, otherwise known as their physical characteristics in order to coexist with other species and establish a close relationship with the environment they live in which will enable them to survive in and coexist with other species by the process of adaptation.  It is now even possible to modify this natural environmental process through nutritional changes resulting in Gene Silencing, and Gene Expression through the process of methylation.  Welcome to the exciting world of Epigenetics. 

Lamarck was a zoologist; Nowadays people who study epigenetics are manly Biochemists, Geneticists, Biologists (Molecular and Cellular Biologists), Ecologists, Microbiologists, Integrative Medical Practitioners, Chemists, and others including layman people with a special interest in Science, are looking at Epigenetics as if it was brand new and able to explain the process of adaptation to the impact of environmental signals dictated by the macro and the micro-cosmos.  

Back in 2000 The Human Genome project was completed and it was finished in 2003 when it was broadcasted throughout the world.  The amazing thing was the revelation that 25,000 genes make up the entire human genome while the scientists involved expected lots more.  So, the question came up:  How come we have well over 100,000 structural and globular proteins making up the human body and there are only 25,000 genes to code for them?  With this observation, the some assumptions of the so-called Genetic Dogma came tumbling down like pennies.  

The Genetic Dogma states that:

•    For every gene there is a protein. 
 
•     DNA is read by a mRNA that is transferred to the Ribosome by a tRNA.

•    The t RNA and mRNA are read by the ribosomal rRNA.

•    Protein Synthesis is UNIDIRECTIONAL and it is directed by mRNA.  

•    The mRNA sequence is determined by the sequence of genomic DNA.

•    We are the product of gene expression, therefore our genes control our Biology.  This is known as genetic determinism. 

Now we know that, genes do not control our Biology, and the statement that DNA is read by mRNA which is unidirectional resulting protein synthesis, implying we are viewed as victims of our heredity through the Genetic Dogma, (Dogma which is a religious believe that cannot be questioned), is wrong. So, Something else is in control of the phenotypes, and not just the genome. What is it that allows for the phenotype to change and express itself in so many ways when there are just 25,000 genes? We now know the answer: It is the influence of environmental signals! And that, brings Lamarckism back to life 400 years later.  
 

The discovery of substances such as the indole 3 carbinol related compounds such as Methyl Sulpho Methane (MSM) and Methyl Indol Methane (MIM), substances that interfere with the Hydroxylation of Estrogen in position 16 which activates the Estrogen Receptor in the breast tissue for example, causing the Hydroxylation in position 2 thus silencing the estrogenic activity in the breast come from studies combining nutrition and genetics since the 1960's.  Gene splicing as well as DNA amplification through the polymerase chain reaction (PCR) has been a useful and powerful tool to discover many genetic markers that are essential for gene expression and gene silencing.  These mechanisms occur because of the action of the Cytochrome P450  (Cyt P450) in the liver, which is a complex set of enzymatic systems, which role is to activate and deactivate metabolites coming from the drugs we take through the biochemical process of Methylation, Sulphonation, Hydroxilation, Acetylation, Phosphorylation, when these metabolites pass through the liver for a second time, a process known as second bypass metabolism, before they are taken to the organs, tissues, and cells that need them.  

It is obvious that not one single size fits all people, to fit perfectly we use personalized handmade garments or in the case of Epigenetics, the effect of environmental signals and nutrition in gene silencing and gene expression which means we need to look at the epigenome.  

The hair follicle keeps track of the epigenetic influence of the environment through the epigenome, that means it takes into account the gene promoters, not the genes themselves, and these are proteins such as the histones and the chromatin both euchromatin, and heterochromatin as well as the process of what is known as chromatin remodeling when chromatin and histones become methylated.  This results in phenotypic expression either through gene silencing and gene expression. Thus, the phenotype changes whereas the genotype remains unaltered. This is amazing!

So if we were to treat people with any therapy from pharma products to Nutrigenomics, it is important to personalize the treatments and management using a DNA and an epigenetic-based system.  Remember not one size of shirt fits all people.
So everything needs to be personalized and here is where Cell Wellbeing’s nutritional based systems fit as they are based on an optimized nutritional program rather than on drug intake.  So, it is all about personalization: Genetics and Epigenetics here we come!

Genetics:

1.    Perform a special gene blood test.  (We have 25,000 candidates to choose from).
2.    Analyze blood test/pathology specimen to determine which gene(s) causing YOUR malignancy or illness.  
3.    Based on results, pick the right “gene-targeted medication(s)” to correct “misbehaved” gene
4.    THE RESULT:
a.    Faster/better results
b.    Minimum side effects

The world of Oncology and the pharma industry where I used to work call for this approach:  Target Directed Therapies, and they are using immunotherapy through so called monoclonal antibodies, protein kinase inhibitors, and now gene target therapy including stem cell transplantation. Sometimes the ‘barbaric’ autologous bone marrow rescue is used too.  This is where the haematologist oncologist takes your bone marrow, radiates it outside your body, take you as close to death as it is possible and feasible and then rescue you by re-injecting your own bone marrow again, to bring you back to life.

Epigenetics:

Accessing the Epigenome through Gene Silencing:

In 2006, Andrew Z. Fire and Craig C. Mello won the Nobel Prize in Medicine for their discovery of RNA interference-gene silencing by double-stranded RNA.  

Consequences of Gene Silencing:

As we age, gene expression weakens, then it turns off, and eventually it disappears.  

Scientifically written as we age:

•    1. Proteins Start To Methylate
•    2. Proteins Become Fully Methylated
•    3.Gene is Silenced Due to Methylation.
•    4. Silenced” Gene No Longer Gives An Expression Which Causes A Stop In Specific Protein Synthesis

THE GOOD NEWS!

Thank the universe for the nutritional based Cell Wellbeing Optimization Systems:

It is through Cell Wellbeing’s technology that we can find out what influence the signals emanating from the micro and macro cosmos through the environment have in the way our body is performing second by second.

By qualitatively decoding and digitalizing what are the 5 main categories in Cell Wellbeing’s optimization report produce by the S Drive we can allow for:

•    Possibilities for modestly controlling silencing rate as the 90-day program is implemented where nutritional and thus metabolic changes take place.  
•    Possibilities for DEMETHYLATING the proteins causing a REACTIVATION of gene expression!!!
•    
So what is the big deal about Gene Silencing?

It is good?...Yes. Can it be bad?....Yes

This is why:

Good Gene Silencing:  

1.    Soon after conception the organs in the body begin to form, the first one being the heart at 4 weeks of gestation.

2.    Major organs develop during embryogenesis.

3.    Organogenesis genes are silenced once they have accomplished their mission.

4.    Environmental changes soon after birth:

a.    Hemoglobin F Gene Stops Coding Within 1 Year
b.    Hemoglobin A Gene Turns On Within 18 to 24 weeks

Bad Gene Silencing:

1.    Visual Signs of Gene Silencing:

a.    Graying and loss of hair
b.    Loss of skin Elasticity
c.    Formation of wrinkles
d.    Loss of muscle mass
e.    Loss of bone mass
f.    Aches and pains
g.    Limb degeneration

2.    Non Visual Signs of Gene Silencing

a.    Weakened immunity
b.    Hormonal changes
c.    Lack of detoxification ability (GSTO1)
d.    Lack of cholesterol metabolism (APOE)
e.    Lack of energy levels
f.    Decrease in metabolism
g.    Loss of ability to fight cancer (PTEN, p21, p53)
h.    Stress response (HSP genes)
i.    Chronic inflammation (NFkB and C1QB)
j.    Genes which silence other genes
k.    Oncogenes (RAS, AKT1, AKT2)

The GOOD NEWS:

1.     Gene expression is only contained NOT destroyed.

2.    Cell Wellbeing systems through the 90-day optimization program is potentially able rise the possibility of modestly controlling silencing rate. 

3.    Possibilities for DEMETHYLATING proteins causing the REACTIVATION of gene expression!!! Which means reactivate the young person that lives within you by slowing down your aging process so do this:

•    Smoking is very glamorous… If you like deep wrinkles

•    Drinking alcohol… less is more beneficial

•    Chemical & radiation is a no-no

•    Work out at least 40 minutes everyday
•    
•    Meditate every morning
•    
•    Walk barefoot on grass…. on a beach is better
•    
•    Eating less carbohydrates
•    
•    Avoid trans-fatty acids… the least the better
•    
•    Quality sleep is better than quantity sleep
•    Don’t worry, be happy
•    
•    Supplement your health with quality nutrition at a physical, emotional and spiritual level.

Conclusions:

    The epigenome is a complex system which governs our gene expression, which essentially controls every aspect of our health and longevity.

    The epigenome has 3 mechanisms of controlling gene expression: 

1.    RNAi – siRNA’s silence gene expression in a sequence-specific manner by hybridizing to complementary regions within mRNAs.
2.    Chromatin Remodeling – Acetylation and deacetylation of histones is the simplest type of chromatin remodeling.
3.    DNA Methylation – Biological process binding methyl groups to the genes promoter region. Recognized as the prominent epigenetic mechanism involved in silencing gene expression. 

    Methylation plays a substantial role in controlling gene expression. 
    
    Aging is associated with silencing of a substantial number of genes through the epigenetic mechanism of methylation. Aging is also associated with increased activity of a small group of “unfriendly” genes.
    
    The S Drive provides information relevant to the individual’s own state of wellbeing based on the nutritional demand and the exposure to signals emanating from the physical surrondings  and metabolic environment of one’s own body.  
    
    When action is taken by implementing the 90-day optimization program, gene expression is manifested through the expression of the phenotype without changing the genotype. This is old Lamarckism viewed as Horizontal Transference nowadays called epigenetics.  

Back to home

Bibliography:

1.    Higdon, J; Delage, B; Williams, D; Dashwood, R (2007). “Cruciferous vegetables and human cancer risk: Epidemiologic evidence and mechanistic basis”
Pharmacological Research 55 (3): 224–36

2.    Hsu, J; Dev, A; Wing, A; Brew, C; Bjeldanes, L; Firestone, G (2006). "Indole-3-carbinol mediated cell cycle arrest of LNCaP human prostate cancer cells requires the induced production of activated p53 tumor suppressor protein". Biochemical Pharmacology 72 (12): 1714–23.

3.    Pietro Corsi. 2001. Lamarck. Genèse et enjeux du transformisme. 1770-1830, Ed. CNRS : 434 pp. 
ISBN 2-271-05701-9

4.    Mae-Wan Ho, 1988, Genetic engineering, Trad.: José Ángel Álvarez, Editorial Gedisa SA 2001

5.    André Pichot 1997. Histoire de la notion de vie. Ed. Gallimard, coll.: 980 pp. ISBN 2-07-073136-7 chap. 7 « Lamarck et la biologie 

6.    Chial, H. (2008) DNA sequencing technologies key to the Human Genome Project. Nature Education 1(1):219


7.    Bartlett & Stirling (2003)—A Short History of the Polymerase Chain Reaction. In: Methods Mol Biol. 226:3-6

8.    Quill E "Blood-Matching Goes Genetic" Science Magazine (14 March 2008) pp. 1478-1479

9.    Mullis, Kary (1990). «The unusual origin of the polymerase chain reaction». Scientific American 262 (4): 56-61, 64-5

10.    Nakamoto T (March 2009). "Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis". Gene 432 (1–2): 1–6.

11.    Carey N. (2011): Epigenetics revolution: How modern biology is rewriting our understanding of genetics, disease and inheritance. Icon Books, London, ISBN 978-1-84831-315-6

12.    Bird A (May 2007). "Perceptions of epigenetics". Nature  447 (7143): 396




Når miljøet styrer genene.
 

Sverre Paaske Sverre Paaske

By Sverre Paaske
in Norwegian

Om epigenetikk og viktigheten av metylrike kosttilskudd og mat bedrer vår helse.
Er du aldri syk? Da kan du kanskje takke din mor og bestemor! Hvordan vi spiser, tenker og lever, programmerer genene våre og dermed helsa til kommende generasjoner. Denne programmeringen begynner allerede før et barn er unnfanget og kan nedarves gjennom flere slektsledd. Med andre ord kan kostholdet til din bestemor påvirke din helse i dag.

Hvordan er det mulig?

Et nytt forskningsfelt kalt epigenetikk, hvor man studerer hvordan ulike faktorer påvirker aktiviteten og funksjonen til våre gener. Signaler fra miljøet regulerer genenes aktivitet og funksjon (genuttrykk) og dermed hvilke proteiner som dannes. Når en celle eller organisme trenger et genprodukt (protein), vil et signal fra dets omgivelser ”slå på” det aktuelle genet, slik at det blir aktivt og kodet for proteinet sitt.

Anatomisk og fysiologisk tilpasning hos mennesket og andre organismer skjer ved endringer i arvematerialet (genomet), slik som ulike alleler (eller genvarianter, er to eller flere varianter av samme gen med en bestemt plass (locus) i kromosomet.

Ulike alleler kan gi opphav til ulike fenotyper (framtoningspreg, utseendetype), men det meste av genvariasjonen gir ikke opphav til varierende fenotypiske trekk) eller koder også for enzymer og andre proteiner med varierende evne til å fordøye, absorbere og omsette næringsstoffene i maten, til å avgifte kroppen, bekjempe infeksjoner og andre egenskaper som har betydning for helsa.

Epigenetikken er et av de mest aktive feltene innen vitenskapen. Forskning har blant annet vist at ett gen kan gi opphav til mange ulike proteiner med varierende egenskaper avhengig av hvilken informasjon genet mottar fra andre gener i arvematerialet (genomet), fra cellenes indre miljø og fra ytre omgivelser. Samtidig har man vist at det vi spiser, hvordan vi tenker og lever preger genene og dermed vår helse.

Slank og frisk av kosttilskudd

Den 1. august 2003 ble det i tidsskriftet Molecular and Cellular Biology publisert en viktig studie som viste at spesielle næringsstoffer kan slå av eller regulere aktiviteten til gener som øker risikoen for overvekt og sykdom. Ti  Amerikanske forskere ved Duke-universitetet i Durham studerte effekten av kosttilskudd på gravide mus som har en mutasjon eller spesiell variant av genet som kalles ”agouti”. Agouti-musene har gul pels, spiser unormalt mye og er ekstremt overvektige, og disse dyrene har langt høyere risiko for å utvikle hjertesykdom, diabetes og kreft enn normale mus.

I eksperimentet ble musene delt i to grupper. Den ene gruppa av gule, overvektige agouti-mødre ble fôret med en standard laboratoriediett (kalt NIH-31), mens den andre gruppa også fikk kosttilskudd med folat, vitamin B12, betain og kolin. Disse næringsstoffene er mer eller mindre rike på metylgrupper (-CH3). Andre studier har vist at dette molekylet kan slå av eller regulere geners aktivitet ved at metylgruppene binder seg til spesielle steder på DNA-strengen og påvirker blant annet proteiner som styrer genuttrykket. Med andre ord kan metylrike kosttilskudd slå av gener som for eksempel disponerer for sykdom.

Dyreforsøket fra Duke-universitetet i Durham bekreftet dette. Mødrene som fikk beriket mat, fødte langt oftere normale, slanke unger med brun pels enn hunndyrene som bare spiste standarddietten. Det slanke avkommet hadde i likhet med mødrene agouti-genet, men dette kom ikke til uttrykk fordi den metylrike kosten hadde bidratt til å ”slå” det av.

I gruppa som ikke ble fôret med spesielle kosttilskudd, fødte de fleste mødrene unger med gul pels. Dette avkommet spiste langt mer enn de brune individene og veide til slutt nesten dobbelt så mye. Forskjellen kommer godt fram på et bilde som forskerne tok. Det viser to ettårige mus som er genetisk like. Det ene individet har gul pels og er overvektig. Motparten er brun og slank.

Det man ikke kan se på bildet, er at den gule har diabetes, mens den brune er frisk. Den dramatiske effekten skyldes altså miljøets påvirkning i form av et kosthold beriket med spesielle næringsstoffer.

Motvirker miljøgifter
Forskere fra det samme universitet publiserte en annen interessant studie 24. juli 2007 i tidsskriftet PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences). I dette eksperimentet ble gravide agouti-mus eksponert for et stoff kalt bisfenol A, som brukes i mange ulike produkter, blant annet plast (polykarbonat), maling, lakk og lim. Stoffet kan lekke fra disse materialene og forurense næringsmidler. Studier antyder at kjemikaliet har hormonliknende effekter og kan utgjøre en helserisiko. Blant annet har dyreforsøk vist at hvis foster eller nyfødte ble utsatt for stoffet, økte risikoen for å utvikle overvekt, kreft og reproduksjonsskader senere i livet.

Denne og andre studier antyder at spesielle kosttilskudd kan begrense uheldige effekter av miljøgifter som påvirker genuttrykket, og på den måten bidra til bedre helse.

Epigenetiske systemer

Vi har vært vant til å tro at det først og fremst er den genetiske koden i arvematerialet (genotypen) som styrer kroppens biologiske prosesser og former våre karaktertrekk (fenotypen), inkludert sykdomsrisiko. I virkeligheten er det altså mye mer komplisert. Hvordan man utvikler seg og hvilke sykdommer man er disponert å få, avhenger av genenes aktivitet eller funksjon fra vogge til grav, noe som påvirkes av en rekke miljøfaktorer, slik som miljøgifter, kostholdet, fysisk aktivitet, elektromagnetiske felt, graden av omsorg, stressnivået og til med tanker og følelser.

Samspillet mellom ulike genetiske mekanismer og miljøfaktorer regulerer eller endrer genuttrykket for kortere eller lengre tid. Det skjer gjennom aktivering av komplekse, epigenetiske systemer. Disse involverer en rekke proteiner og andre molekyler som binder seg til spesielle steder i genomet (arvemessig informasjonen).
I kromosomene er DNA-trådene bundet til og kveilet rundt spesielle proteiner kalt histoner i et kompleks som kalles kromatin. Kjemiske forbindelser som binder seg til histonene, endrer strukturen til kromatinene og bestemmer om det molekylære apparatet i cellene som skal lese av genene og videreformidle informasjonen, får adgang eller ikke.

Blant modifiserende molekyler finnes blant annet acetyl-, metyl- og fosfatgrupper. Acetylgrupper (skrives –COCH3) som binder seg til halen på histoner, er ofte forbundet med genaktivitet, mens metylgrupper (–CH3) kan ”slå av” eller ”på” gener avhengig av hvor molekylet fester seg på proteinet. Metyleringer av spesielle steder på selve DNA-strengen vil som regel ”slå av” genet, men ikke alltid.

Epigenetiske systemer består av meget komplekse mekanismer og fungerer ikke nødvendigvis som av- eller på-knapper, men kan opptre mye mer fleksibelt. De epigenetiske markørene påvirkes dynamisk både av gener som koder for dem, og signaler fra miljøet. I tillegg til metylering (prosess som forekommer hos de fleste levende organismer) av DNA og binding av modifiserende stoffer til histoner, ser det også ut til at RNA-molekyler spiller en viktig rolle for å regulere genuttrykket, og forskerne oppdager stadig nye mekanismer.

Blant annet har elektromagnetisk stråling fra kroppens egne celler og naturlige kilder i omgivelsene en sentral regulerende funksjon. Til og med energetiske signaler frambrakt av tanker og følelser fanges opp av spesielle mottakere (reseptorer) i cellene og kan påvirke genuttrykket og fysiologiske prosesser.

Epigenetikk

I dag er det vanlig å definere epigenetikk som studiet av ofte arvbare endringer i geners aktivitet eller funksjon (genuttrykk) som ikke kan forklares med endringer i DNA-sekvenser, det vil si rekkefølgen av arvematerialets fire ”bokstaver” eller nitrogenbaser.

I begynnelsen ble epigenetikk brukt om hvordan sammensetningen av gener (genotype) i arvematerialet gir opphav til en organismes karaktertrekk (fenotype) ved programmerte endringer av genuttrykk i individets utviklingsforløp. Kort fortalt betyr det at ”levergener” uttrykkes i leveren, men ikke i hjernen, og at ”hjernegener” uttrykkes i hjernen, men ikke i leveren. I dag kaller man dette utviklingsbiologi.

Det er stor grad av overlapping mellom disse to definisjonene.14 Epigenetiske endringer er nemlig nødvendige for utvikling og differensiering av ulike celletyper i en organisme så vel som for normale prosesser i cellene.

Det nye i den moderne definisjonen er at miljøpåvirkninger i stor grad kan påvirke genuttrykket og ”lagre” informasjon i arvematerialet som er arvbart. Med andre ord har genene et slags ”minne” over tidligere ”erfaringer” som videreføres gjennom celledeling til neste generasjon.

Etter hvert som man har oppdaget nye sider ved epigenetiske prosesser, har en tredje definisjon dukket opp for å inkludere andre mekanismer og ikke i like stor grad vektlegge prinsippet om arvbarhet. Den er så enkelt som dette: Epigenetikk er strukturelle tilpasninger i gener eller kromosomer for å registrere, signalisere eller bevare endret tilstand av aktivitet.
De kjemiske sporene og strukturelle endringene som epigenetiske systemer etterlater seg i genomet, kan i en del tilfeller nedarves og påvirke egenskapene til etterkommerne.

Forskning har blant annet vist at DNA-metylering av gener kan overføres fra generasjon til generasjon. Eksempler på slike arvbare epimutasjoner er godt dokumentert hos planter og sopp.

Ved hjelp av meget følsomt analyseverktøy har man hos dyr og nå også mennesker påvist epigenetiske spor.
Den vanligste definisjonen av epigenetikk krever at de ervervete sporene skal være arvbare fra en celle til dens datterceller eller mellom generasjoner av organismer. En nyere definisjon setter ikke et like strengt krav til arvbarhet fordi mange epigenetiske spor slettes under celledeling eller i løpet av fosterstadiet når en organisme utvikler seg. Dette gjelder både DNA-metylering og modifisering av histoner.

Ifølge den nye definisjonen kan man utlede at epigenetiske spor ikke nødvendigvis er en årsak til, men snarere en konsekvens av endret genuttrykk forårsaket av en miljøpåvirkning eller andre mekanismer. De epigenetiske sporene kan man betrakte som cellens forsøk på å sanse, markere og bevare endringer i kromosomenes tilstand, slik at viktige ”erfaringer” ikke går tapt. I en slik forstand kan man snakke om geners ”hukommelse”.

Biologisk informasjon

Det foregår ustanselig en kompleks strøm av informasjon mellom gener, kromosomer, celler, organismer og miljøet rundt. Denne informasjonsstrømmen består blant annet av kjemiske signalmolekyler i kroppen (hormoner, vekstfaktorer, signalstoffer i nervesystemet, etc.), elektriske impulser i nervesystemet, kjemiske stoffer (næringsstoffer, miljøgifter) fra omgivelsene og elektromagnetiske signaler fra miljøet og kroppens egne celler. En finstemt balanse mellom ulike signaler i denne informasjonsstrømmen kan man måle med S-Drive scanning.

Informasjon fra miljøet kontrollerer langt på vei vår biologi ved å programmere genene og cellene våre gjennom epigenetiske mekanismer. Det vil si at maten vi spiser, tenker og lever på preger genene våre og dermed påvirker dette vår helse.
Sverre Paaske
15.06.2016
 

VIDEO

VIDEO