Исследовательская группа под руководством исследователей из Медицинского центра Университета Вандербильта и Университета Вирджинии выявила связь между метилированием ДНК и риском рака. Метилирование ДНК — это эпигенетическое изменение — добавление «метильных групп» к ДНК — которое может влиять на экспрессию генов без изменения последовательности ДНК. Большая часть метилирования ДНК происходит на участках CpG в геноме.

Новое исследование, опубликованное в журнале Nature Communications , определяет 4248 сайтов CpG, связанных с риском семи различных типов рака: рака молочной железы, колоректального рака, рака почек, рака легких, яичников, предстательной железы и рака яичек.

«Результаты исследования существенно расширяют наше понимание взаимодействия генетики, эпигенетики и экспрессии генов в этиологии рака», — сказал доктор медицины и философии Цюинь Цай, соавтор нового исследования совместно с докторами наук Цзиронгом Лонгом и Яохуа Ян. Цай и Лонг — профессора медицины на кафедре эпидемиологии в VUMC; Ян — доцент кафедры общественного здравоохранения в Университете Вирджинии.

Хотя исследования ассоциаций по всему геному (GWAS) выявили более 1000 общих генетических вариантов (изменений в последовательности ДНК), связанных с риском рака, многие из этих вариантов находятся в областях генома, которые не кодируют белки. Это создает проблему для идентификации целевых генов этих генетических вариантов и изучения того, как они влияют на функцию клеток и способствуют развитию рака.

Кай, Лонг и их коллеги ранее определили уровни метилирования ДНК в образцах крови , связанные с риском рака. Теперь они расширяют свои исследования на ткани, связанные с раком.

Используя данные о метилировании ДНК в нормальных тканях и парные генетические данные от доноров без рака из консорциума Genotype-Tissue Expression, они разработали генетические модели для прогнозирования уровней метилирования ДНК на участках CpG по всему геному для семи тканей.

Затем исследователи применили свои прогностические модели к соответствующим данным GWAS для рака семи типов тканей, чтобы определить связи между генетически предсказанными уровнями метилирования ДНК и риском развития рака.

Из 4248 сайтов CpG, связанных с риском рака, 95% были специфичны для определенного типа рака.

Для участков CpG, связанных с раком, исследователи провели интегративный «мультиомный» анализ метиломных, транскриптомных, геномных и онкологических данных GWAS ДНК, чтобы выяснить, влияют ли уровни метилирования ДНК на риск развития рака путем модуляции экспрессии близлежащих генов.

Эти исследования показали, что уровни метилирования ДНК в 309 различных участках CpG могут влиять на риск развития рака , регулируя экспрессию 205 уникальных генов.

«Наши результаты подчеркивают эффективность мультиомной интеграции и расширяют наше понимание критической роли генетики и эпигенетики в развитии рака», — сказал Лонг.