Az akadályok leküzdése az emberi ikrek epigenetikai elemzésében (Epitwin)

A szív- és érrendszeri betegségek (CVD) a vezető halálokok az Egyesült Államokban, ami hangsúlyozza a patológiájának hiányos megértését és a hatékony beavatkozásokba való átültetését. A magzati eredetre vonatkozó hipotézis azt feltételezi, hogy a szív- és érrendszeri betegségek kockázata részben már a méhben beállt. Az epigenetikus DNS-metilációban mutatkozó egyéni különbségek vezető jelölt mechanizmusok a CVD-kockázat és a magzati környezet közötti összefüggés magyarázatára. Valójában a DNS-metiláció különbségei szerepet játszanak a CVD és kockázati tényezői patogenezisében. Patkányokon végzett korábbi vizsgálatok az epigenetikai lókuszok egy specifikus osztályát jellemezték, amelyeket metastabil epialleloknak (ME-k) neveznek. A DNS méhen belüli metilációja nem genetikai tényezőkre is reagálhat, és a hipo- vagy hipermetiláció mértéke stabil marad az élet során. Az egereken végzett vizsgálatok azt is kimutatták, hogy a metiláció drámai és állandó fenotípusos hatással bír. A legújabb vizsgálatokban több mint 100 emberi ME-t azonosítottak. Ezen lókuszok közül többet összefüggésbe hoznak a szív- és érrendszeri betegségek kockázatával kapcsolatos fenotípusokkal.

A kutatóknak most meg kell határozniuk a DNS-metiláció interindividuális variációinak fenotípusos következményeit az emberi ME-kben. A beltenyésztett egereken végzett vizsgálatok jelentős szerepet játszottak annak kimutatásában, hogy nem genetikai hatások vannak az ME-k metilációjának létrejöttében. Ikervizsgálatokat, jellemzően nyálat vagy perifériás vérsejteket (PBC) alkalmaztak annak felmérésére, hogy az emberek egyéni epigenetikai változatait nem genetikai tényezők befolyásolják-e. Valójában az epigenetikai leletek egerekről emberre történő átültetésekor az egypetéjű (MZ; genetikailag azonos) ikreket általában az izogén egerek emberi megfelelőjének tekintik. Azonban van egy fontos különbség az MZ ikrek és az izogén egerek között. Míg minden beltenyésztett egér alomtársnak saját méhlepénye van, az MZ ikrek körülbelül 75%-a egyetlen placentán osztozik (monochorionicitás), és ezért a magzati fejlődés során keveredik a keringésük. Ezért alapvető fontosságú annak meghatározása, hogy a hematopoietikus őssejtek (HSC-k) eredő „keresztbeporzása” azt eredményezi-e, hogy két monochorionális MZ iker perifériás vérének (és nyálának) DNS-e epigenetikailag jobban hasonlít a többi szomatikus szövetéhez. A perikoncepciós táplálkozás epigenetikai hatásainak pontos számszerűsítése ikervizsgálatokban, és ezáltal a jövőbeni beavatkozási célok biztosítása az utódok CVD-kockázatának csökkentésére, valószínűleg a nyáltól és a perifériás vérsejtektől eltérő szövetekben a DNS-metiláció elemzését teszi szükségessé.

A kutatóknak meg kell vizsgálniuk, hogy a monozigóta: kétpetéjű iker-összehasonlítások, függetlenül a méhlepény megosztásától (korionitás), megfelelő modell-e a jövőbeni munkához, amely az ME lókuszokat jellemzi, és fenotípusos következményekkel járó asszociációikat megállapítja. A csecsemőkor az ideális időszak az ME-k és a CVD-tényezők közötti összefüggés vizsgálatára, mivel ez a legkorábbi időpont a kockázat előrejelzésére és a beavatkozásra. Ezért ehhez a vizsgálathoz a kutatók 40 4 hónaposnál fiatalabb ikerpárt terveznek toborozni, hogy könnyebben azonosítsák az epigenetikai elemzésekhez szükséges szöveteket, mint a hajhagymákat (amelyeket korábban a PBC vagy a nyál alternatívájaként használtak). A csecsemők szőrtüszőinek kitépése túlságosan megterhelő a résztvevők számára ahhoz, hogy a jövőbeni elemzésekre szánt nagy mintákat felhalmozzák.

Összegzés: Patkányokon végzett vizsgálatok bizonyítékot szolgáltatnak arra, hogy az anyák táplálkozása a fogantatás idején megváltoztathatja az elhízást befolyásoló epigenetikai mechanizmusokat, és az elhízás maga is erős szív- és érrendszeri kockázati tényező. Ezt a kapcsolatot a metastabil allélok korai embrionális metilációja közvetíti. Miután emberekben több mint 100 ME-t azonosítottak, amelyek közül sok az elhízással vagy más szív- és érrendszeri betegségek kockázati tényezőivel kapcsolatos, a kutatók készen állnak arra, hogy tanulmányokat hajtsanak végre annak megvizsgálására, hogy a perikoncepciós táplálkozás befolyásolja-e a CVD kockázatát a metiláció révén. A kutatók igyekeznek ezt a ME-vel kapcsolatos munkát emberi populációkra lefordítani, mivel fontos szív- és érrendszeri kockázatra utalnak. Ezenkívül a kutatók meg akarják állapítani a chorionitás fontosságát az MZ ikrek epigenetikai elemzésében, és új szövetet szeretnének validálni az ilyen vizsgálatokhoz.

1. cél: A körömlevágások elfogadható DNS-forrásként való validálása a humán ME-k vizsgálatához. 1. hipotézis: Az ME-knél a csecsemők körömlevágásainak DNS-metilációja (amelyek könnyen összegyűjthetők) erősen korrelálnak a szőrtüszőkben, a vizeletben és a szájüregi tamponnal.

2. cél: Hasonlítsa össze az epigenetikai diszkordanciát a ME-knél monochorion és dichorion MZ ikrek esetén. 2. hipotézis: ME-knél a dichorion MZ ikerpárok (külön placentával) nagyobb epigenetikai eltérést mutatnak a PBC-kben, mint a monochorion MZ ikerpárok (amelyek osztoznak a placentán). más szövetekben nem.