Esteiden voittaminen ihmisen kaksosten epigeneettisessä analyysissä (Epitwin)

Sydän- ja verisuonisairaus (CVD) on johtava kuolinsyy Yhdysvalloissa, mikä korostaa sen patologian puutteellista ymmärtämistä ja sen muuntamista tehokkaiksi toimenpiteiksi. Sikiön alkuperää koskeva hypoteesi olettaa, että sydän- ja verisuonitautiriski on osittain asetettu kohdussa. Yksilölliset erot epigeneettisessä DNA:n metylaatiossa ovat johtava ehdokasmekanismi selittämään CVD-riskin ja sikiön ympäristön välistä yhteyttä. Itse asiassa erot DNA:n metylaatiossa ovat olleet osallisena CVD:n ja sen riskitekijöiden patogeneesissä. Aiemmat tutkimukset rotilla ovat karakterisoineet tietyn luokan epigeneettisiä lokuksia, jotka tunnetaan metastabiileina epialleeleina (ME). DNA:n metylaatio kohdussa voi olla vasteena ei-geneettisille tekijöille, ja hypo- tai hypermetylaatioaste pysyy vakaana koko eliniän ajan. Hiirillä tehdyt tutkimukset ovat lisäksi osoittaneet, että metylaatiolla on dramaattisia ja pysyviä fenotyyppisiä vaikutuksia. Viimeaikaisissa tutkimuksissa on tunnistettu yli 100 ihmisen ME:tä. Useat näistä lokuksista on liitetty CVD-riskiin liittyviin fenotyyppeihin.

Tutkijoiden on nyt määritettävä DNA-metylaation yksilöiden välisen vaihtelun fenotyyppiset seuraukset ihmisen ME:issä. Sisäsiittoisilla hiirillä tehdyt tutkimukset ovat auttaneet osoittamaan, että metylaation muodostumiseen ME:issä on ei-geneettisiä vaikutuksia. Kaksoistutkimuksia, joissa käytetään tyypillisesti sylkeä tai perifeerisiä verisoluja (PBC), on käytetty arvioimaan, vaikuttavatko ei-geneettiset tekijät yksilöllisiin epigeneettisiin vaihteluihin ihmisillä. Itse asiassa, siirrettäessä epigeneettisiä löydöksiä hiiristä ihmisille, monotsygoottisia (MZ; geneettisesti identtisiä) kaksosia pidetään yleisesti isogeenisten hiirten ihmisvastaavina. MZ-kaksosten ja isogeenisten hiirten välillä on kuitenkin tärkeä ero. Kun jokaisella sisäsiittoisella hiiren pentueella on oma istukkansa, noin 75 %:lla MZ-kaksosista on yksi istukka (monokorionisuus) ja siksi heillä on sekoittunut verenkierto sikiön kehityksen aikana. Siksi on olennaista määrittää, johtaako tuloksena oleva hematopoieettisten kantasolujen (HSC:iden) "ristipölytys" siihen, että kahden monokorionisen MZ-kaksosen perifeerisen veren (ja syljen) DNA on epigeneettisesti samankaltainen kuin muiden somaattisten kudosten vastaava. Perikonseptiivisen ravitsemuksen epigeneettisten vaikutusten tarkka kvantifiointi kaksoistutkimuksissa ja siten tulevien interventiotavoitteiden tarjoaminen jälkeläisten sydän- ja verisuonitautiriskin vähentämiseksi edellyttää todennäköisesti DNA-metylaation analyysejä muissa kudoksissa kuin syljessä tai ääreisverisoluissa.

Tutkijoiden on tutkittava, ovatko monotsygoottiset: dizygoottiset kaksosvertailut, ottamatta huomioon istukan jakamista kohdussa (koorionisuus), sopiva malli tulevalle työlle, joka luonnehtii ME-lokuksia ja vahvistaa niiden assosiaatiot fenotyyppisillä seurauksilla. Lapsiikä on ihanteellinen aika tutkia ME:n ja sydän- ja verisuonitautitekijöiden välistä yhteyttä, koska se tarjoaa aikaisimman ajan riskien ennustamiseen ja interventioon. Siksi tähän tutkimukseen tutkijat aikovat värvätä 40 alle 4 kuukauden ikäistä kaksosparia tunnistaakseen helpommin saatavilla olevia kudoksia epigeneettisiä analyysejä varten kuin karvatupet (jota on aiemmin käytetty vaihtoehtona PBC:ille tai syljelle). Hiustuppien poimiminen pikkulapsista on liian raskasta osallistujille, jotta ne eivät kerääisi suuria näytteitä tulevia analyysejä varten.

Yhteenveto: Rotilla tehdyt tutkimukset tarjoavat todisteita siitä, että äidin ravitsemus hedelmöityshetkellä voi muuttaa liikalihavuuteen vaikuttavia epigeneettisiä mekanismeja, ja liikalihavuus itsessään on vahva sydän- ja verisuonitautien riskitekijä. Tätä suhdetta välittää varhainen alkion metylaatio metastabiileissa alleeleissa. Sen jälkeen, kun ihmisillä on tunnistettu yli 100 ME:tä, joista monet liittyvät liikalihavuuteen tai muihin sydän- ja verisuonisairauksien riskitekijöihin, tutkijat ovat nyt valmiita toteuttamaan tutkimuksia selvittääkseen, vaikuttaako perikoncepsiaalinen ravitsemus sydän- ja verisuonisairauksien riskiin metylaation kautta. Tutkijat pyrkivät muuttamaan tämän ME:tä koskevan työn ihmispopulaatioiksi, koska se viittaa tärkeän sydän- ja verisuonitautiriskiin. Lisäksi tutkijat haluavat vahvistaa chorionisuuden merkityksen tekijänä MZ-kaksosten epigeneettisissä analyyseissä ja validoida uuden kudoksen tällaisia ​​tutkimuksia varten.

Tavoite 1: Vahvista kynsileikkeitä hyväksyttävänä DNA-lähteenä ihmisen ME:iden tutkimuksessa. Hypoteesi 1: ME:ssä vauvojen kynsileikkeissä (jotka voidaan kerätä helposti) DNA-metylaatio korreloi voimakkaasti karvatuppien, virtsan ja poskivanupuikkojen kanssa.

Tavoite 2: Vertaa epigeneettistä ristiriitaa ME:issä monokorionisissa ja dikoorisissa MZ-kaksosissa. Hypoteesi 2: ME:issä dikoriiset MZ-kaksosparit (erillisillä istukkailla) osoittavat suurempaa epigeneettistä eroa PBC:issä kuin monokuoriset MZ-kaksosparit (joilla on yhteinen paikka). ei muissa kudoksissa.