Superación de obstáculos en el análisis epigenético de gemelos humanos (Epitwin)

La enfermedad cardiovascular (CVD) es la principal causa de muerte en los EE. UU., lo que enfatiza una comprensión incompleta de su patología y su traducción en intervenciones efectivas. La hipótesis de los orígenes fetales postula que el riesgo de ECV se establece parcialmente en el útero. Las diferencias individuales en la metilación del ADN epigenético son un mecanismo candidato principal para explicar la asociación entre el riesgo de ECV y el entorno fetal. De hecho, las diferencias en la metilación del ADN se han implicado en la patogenia de la ECV y sus factores de riesgo. Estudios previos en ratas han estado caracterizando una clase específica de loci epigenéticos conocidos como epialelos metaestables (ME). La metilación del ADN en el útero puede ser en respuesta a factores no genéticos y el grado de hipo o hipermetilación permanece estable a lo largo de la vida. Los estudios en ratones han demostrado además que la metilación tiene efectos fenotípicos dramáticos y permanentes. En estudios recientes se han identificado más de 100 EM humanos. Varios de estos loci se han asociado con fenotipos relacionados con el riesgo de ECV.

Los investigadores ahora necesitan determinar las consecuencias fenotípicas de la variación interindividual en la metilación del ADN en los ME humanos. Los estudios en ratones endogámicos han sido fundamentales para demostrar que existen influencias no genéticas en el establecimiento de la metilación en los ME. Se han utilizado estudios de gemelos, que generalmente utilizan saliva o células de sangre periférica (PBC), para evaluar si la variación epigenética individual en humanos está influenciada por factores no genéticos. De hecho, al traducir los hallazgos epigenéticos de ratones a humanos, los gemelos monocigóticos (MZ; genéticamente idénticos) se consideran comúnmente como el equivalente humano de los ratones isogénicos. Sin embargo, existe una diferencia importante entre los gemelos MZ y los ratones isogénicos. Mientras que cada compañero de camada de ratón consanguíneo tiene su propia placenta, aproximadamente el 75% de los gemelos MZ comparten una sola placenta (monocorionicidad) y, por lo tanto, tienen circulación entremezclada durante el desarrollo fetal. Por lo tanto, es esencial determinar si la "polinización cruzada" resultante de las células madre hematopoyéticas (HSC) da como resultado que el ADN de sangre periférica (y salival) de dos gemelos MZ monocoriónicos sea epigenéticamente más similar que el de otros tejidos somáticos. Cuantificar con precisión los efectos epigenéticos de la nutrición periconcepcional en estudios de gemelos y, por lo tanto, proporcionar objetivos de intervención futuros para reducir el riesgo de ECV en la descendencia, probablemente requerirá análisis de la metilación del ADN en tejidos distintos de la saliva o las células sanguíneas periféricas.

Los investigadores deben examinar si las comparaciones de gemelos monocigóticos:dicigóticos, sin tener en cuenta la placenta compartida en el útero (corionicidad), son un modelo adecuado para el trabajo futuro que caracterizará los loci ME y establecerá sus asociaciones con las consecuencias fenotípicas. La infancia es el momento ideal para examinar la asociación entre los EM y los factores de ECV, ya que proporciona el momento más temprano para la predicción e intervención del riesgo. Por lo tanto, para este estudio, los investigadores planean reclutar 40 pares de gemelos menores de 4 meses de edad para identificar tejidos más fácilmente disponibles para análisis epigenéticos que los folículos pilosos (que se han utilizado anteriormente como una alternativa a los CBP o la saliva). La extracción de los folículos pilosos de los bebés es demasiado onerosa para los participantes como para acumular las muestras grandes destinadas a análisis futuros.

Resumen: Los estudios en ratas proporcionan evidencia de que la nutrición materna alrededor del momento de la concepción puede alterar los mecanismos epigenéticos que afectan la obesidad, y la obesidad en sí misma es un fuerte factor de riesgo de ECV. Esta relación está mediada por la metilación embrionaria temprana en los alelos metaestables. Tras la identificación de más de 100 EM en humanos, muchos de los cuales están asociados con la obesidad u otros factores de riesgo de ECV, los investigadores ahora están listos para implementar estudios para examinar si la nutrición periconcepcional influye en el riesgo de ECV a través de la metilación. Los investigadores buscan traducir este trabajo sobre los EM en poblaciones humanas, ya que sugiere un riesgo importante de ECV. Además, los investigadores quieren establecer la importancia de la corionicidad como factor en los análisis epigenéticos de los gemelos MZ y validar un nuevo tejido para tales estudios.

Objetivo 1: Validar los recortes de uñas como una fuente de ADN aceptable para el estudio de EM humanos Hipótesis 1: En los EM, la metilación del ADN en los recortes de uñas de bebés (que se pueden recolectar fácilmente) está altamente correlacionada con la de los folículos pilosos, la orina y los hisopos bucales.

Objetivo 2: Comparar la discordancia epigenética en los EM en gemelos MZ monocoriónicos versus dicoriónicos Hipótesis 2: En los EM, los pares de gemelos MZ dicoriónicos (con placentas separadas) mostrarán una mayor disimilitud epigenética en los CBP que los pares de gemelos MZ monocoriónicos (que comparten una placenta), pero no en otros tejidos.