Překonávání překážek v epigenetické analýze lidských dvojčat (Epitwin)

Kardiovaskulární onemocnění (CVD) je hlavní příčinou úmrtí v USA, což zdůrazňuje neúplné pochopení jejich patologie a převedení do účinných intervencí. Hypotéza fetálního původu předpokládá, že riziko KVO je částečně stanoveno in utero. Individuální rozdíly v epigenetické metylaci DNA jsou hlavním kandidátním mechanismem pro vysvětlení souvislosti mezi rizikem KVO a prostředím plodu. Rozdíly v methylaci DNA se skutečně podílejí na patogenezi KVO a jejích rizikových faktorů. Předchozí studie na potkanech charakterizovaly specifickou třídu epigenetických lokusů známých jako metastabilní epialely (MEs). Methylace DNA in utero může být reakcí na negenetické faktory a stupeň hypo- nebo hypermethylace zůstává stabilní po celou dobu života. Studie na myších dále ukázaly, že metylace má dramatické a trvalé fenotypové účinky. V nedávných studiích bylo identifikováno přes 100 lidských ME. Několik z těchto lokusů bylo spojeno s fenotypy souvisejícími s rizikem CVD.

Vyšetřovatelé nyní potřebují určit fenotypové důsledky interindividuálních variací v metylaci DNA na lidských ME. Studie na inbredních myších pomohly ukázat, že existují negenetické vlivy na ustavení methylace v ME. Studie dvojčat, typicky využívající sliny nebo buňky periferní krve (PBC), byly použity k posouzení, zda je individuální epigenetické variace u lidí ovlivněna negenetickými faktory. Při překladu epigenetických nálezů z myší na lidi jsou monozygotní (MZ; geneticky identická) dvojčata běžně považována za lidský ekvivalent isogenních myší. Existuje však důležitý rozdíl mezi dvojčaty MZ a izogenními myšmi. Zatímco každý inbrední myší sourozenec má svou vlastní placentu, asi 75 % dvojčat MZ sdílí jednu placentu (monochorionicita), a proto mají během vývoje plodu smíšený oběh. Je proto nezbytné určit, zda výsledné „zkřížené opylení“ hematopoetických kmenových buněk (HSC) vede k tomu, že periferní krev (a slinná) DNA dvou monochoriálních dvojčat MZ je epigeneticky podobnější než u jiných somatických tkání. Přesná kvantifikace epigenetických účinků perikoncepční výživy ve studiích dvojčat, a tím poskytnutí budoucích cílů intervence ke snížení rizika KVO u potomků, bude pravděpodobně vyžadovat analýzy metylace DNA v tkáních jiných než sliny nebo buňky periferní krve.

Vyšetřovatelé potřebují prozkoumat, zda srovnání monozygotických:dizygotických dvojčat, bez ohledu na sdílení placenty in utero (chorionicita), jsou vhodným modelem pro budoucí práci, která bude charakterizovat ME lokusy a stanoví jejich asociace s fenotypovými důsledky. Dětské období je ideální dobou pro zkoumání souvislosti mezi ME a faktory CVD, protože poskytuje nejčasnější čas pro predikci rizika a intervenci. Pro tuto studii proto výzkumníci plánují získat 40 párů dvojčat mladších 4 měsíců, aby identifikovali snadněji dostupné tkáně pro epigenetické analýzy než vlasové folikuly (které byly dříve používány jako alternativa k PBC nebo slinám). Vytrhávání vlasových folikulů z kojenců je pro účastníky příliš zatěžující na to, aby nasbírali velké vzorky určené pro budoucí analýzy.

Shrnutí: Studie na potkanech poskytují důkazy, že výživa matek v době početí může změnit epigenetické mechanismy ovlivňující obezitu a obezita samotná je silným rizikovým faktorem KVO. Tento vztah je zprostředkován časnou embryonální methylací na metastabilních alelách. Po identifikaci více než 100 ME u lidí, z nichž mnohé jsou spojeny s obezitou nebo jinými rizikovými faktory KVO, jsou nyní výzkumníci připraveni provést studie, aby prozkoumali, zda perikoncepční výživa ovlivňuje riziko KVO prostřednictvím metylace. Výzkumníci se snaží převést tuto práci o ME do lidských populací, protože naznačuje významné riziko KVO. Dále chtějí vyšetřovatelé prokázat důležitost chorionicity jako faktoru v epigenetických analýzách dvojčat MZ a ověřit novou tkáň pro takové studie.

Cíl 1: Ověřit odstřižky nehtů jako přijatelný zdroj DNA pro studii lidských ME Hypotéza 1: Na ME methylace DNA v odstřižcích nehtů kojenců (které lze snadno sbírat) vysoce koreluje s metylací ve vlasových folikulech, moči a bukálních výtěrech.

Cíl 2: Porovnat epigenetickou diskordanci na ME u monochoriálních vs. dichoriálních MZ dvojčat Hypotéza 2: U ME budou dichoriální MZ dvojčata (se samostatnými placentami) vykazovat větší epigenetickou odlišnost v PBC než monochoriální MZ dvojčata (která sdílejí placentu), ale ne v jiných tkáních.