Исследователи из Университета штата Северная Каролина разработали массив, который оценивает уровни метилирования генов, расположенных в областях контроля импринта (ICR) в геноме человека. Массив представляет собой экономически эффективный и действенный метод изучения потенциальных связей между воздействием окружающей среды и эпигенетической дисрегуляцией во время ранних стадий развития заболеваний и поведенческих расстройств.
ICR регулируют экспрессию импринтированных генов — генов, где активна только одна родительская копия гена, в то время как другая копия подавляется на ранних стадиях развития. Импринтированные гены представляют особый интерес для эпидемиологов, генетиков и токсикологов, которые изучают связи между влиянием окружающей среды и болезнями, поскольку метки метилирования, которые контролируют их экспрессию, подвержены влиянию окружающей среды .
Эти модификации метилирования ДНК могут быть стабильными на протяжении всей жизни пораженного человека и даже могут передаваться его детям. Это представляет особый интерес для эпигенетики, которая изучает наследственные изменения в экспрессии генов при отсутствии изменений последовательности ДНК.
«Метилирование — независимо от того, «выключен» ген или «включен» — это самый простой способ изучить, когда вы исследуете эпигенетические эффекты», — говорит Кэтрин Хойо, профессор биологических наук в Университете штата Северная Каролина и соавтор работы. «Оно служит отправной точкой для выяснения взаимосвязей между окружающей средой и экспрессией генов».
Хотя существуют массивы метилирования для исследования экспрессии генов, наиболее часто используемые не включают зонды, специфичные для ICR. Вместо этого ученые, заинтересованные в импринтированной регуляции генов, должны секвенировать весь геном субъекта, что является дорогостоящим, трудоемким и непрактичным в исследованиях больших популяций.
Новый массив содержит 22 000 флуоресцентных зондов , специфичных для 1000 из известных 1488 ICR в геноме человека. Зонды представляют собой короткие последовательности ДНК, нацеленные на определенные сайты метилирования в пределах этих ICR, с альтернативными зондами, связывающими метилированные и неметилированные версии. Альтернативные зонды для каждого целевого сайта имеют различные флуоресцентные сигналы, так что относительное количество каждого связанного зонда может быть измерено, а уровень метилирования для каждого сайта определяется из соотношения специфических зондов.
В качестве доказательства концепции исследовательская группа использовала ДНК из набора пациентов с болезнью Альцгеймера для сравнения данных метилирования ICR из массива данных с результатами метилирования, полученными с помощью секвенирования всего генома, и обнаружила значительную корреляцию между двумя методами. Что особенно примечательно для клинического применения , результаты были готовы через одну неделю по сравнению с потенциально необходимыми месяцами для интерпретации полных геномов.
«В крупных исследованиях нам приходится проводить скрининг участников», — говорит Хойо. «Если в исследовании участвуют 1000 человек, просто невозможно провести столько полных геномных последовательностей своевременно и экономически эффективно. Это особенно расточительно, если учесть, что нас интересуют только 22 000 участков из миллионов в геноме».
«Этот массив выполняет скрининг за нас — он смотрит только на интересующие нас участки и позволяет нам сосредоточить время и энергию на полном секвенировании только при необходимости. По сути, он отделяет зерна от плевел, чтобы мы могли сосредоточиться только на ICR, которые могут быть вовлечены в заболевание».
Работа опубликована в Epigenetics Communications . Другие соавторы включают первого автора Наталью Каррерас-Галло, Варуна Б. Дварака и Тэвиса Л. Мендеса из TruDiagnostic; Дерехе Д. Джима, Дэвида А. Скаара, Антонио Планчарта и Рэнди Л. Джиртла из Университета штата Северная Каролина; и Вандинг Чжоу из Университета Пенсильвании.
Спасибо за интересную статью! Мне всегда было любопытно, как эпигенетика влияет на здоровье человека.
Удивительно, как современные технологии позволяют исследовать такие сложные темы! Есть ли примеры успешного применения этого массива?
Я работаю в области биомедицины и считаю, что такие исследования могут привести к революционным изменениям в диагностике заболеваний.
Какие именно заболевания были выявлены с помощью этого массива? Будет ли это полезно для ранней диагностики?
Интересно, как факторы окружающей среды могут влиять на наше ДНК. У меня есть личный опыт с аллергиями, и мне бы хотелось узнать больше!
Очень полезная информация! Но не могли бы вы рассказать о возможных этических вопросах, связанных с такими исследованиями?
Благодарю за статью! Я всегда думала, что генетика — это только наследственность. Теперь вижу, что все гораздо сложнее.
Какие методы используются для анализа уровней метилирования? Это достаточно сложно для понимания обычным людям.
Здорово, что есть такие исследования! Надеюсь, они помогут не только в диагностике, но и в разработке новых методов лечения.
Интересно, можно ли как-то самостоятельно проверить своё метилирование генов? Или это возможно только в лаборатории?
Я слышала, что стрессы могут влиять на метилирование. Есть ли у вас данные о влиянии психологического состояния на здоровье?
Это действительно многообещающее направление! Но как это будет применимо в клинической практике в ближайшем будущем?
Спасибо за информацию! У меня есть родственники с наследственными заболеваниями, и я думаю, что такие исследования могут помочь.
Чем больше я читаю о генетике, тем больше вопросов у меня возникает! Как вы считаете, что будет следующим шагом в этом исследовании?
Я в восторге от таких статей! Надеюсь, вскоре будут доступны тесты на основе этих исследований.
Очень интересный подход! Я бы хотел узнать, как этот массив соотносится с другими методами исследования генов.
Полностью согласна с тем, что влияние окружающей среды нельзя недооценивать. Это действительно важно для здоровья!
Спасибо за статью! Она подтолкнула меня задуматься о том, как я могу изменить свой образ жизни для улучшения здоровья.