인간 쌍둥이의 후생유전학적 분석의 장애물 극복 (Epitwin)

심혈관 질환(CVD)은 미국에서 주요 사망 원인이며, 병리학에 대한 불완전한 이해와 효과적인 개입으로의 전환을 강조합니다. 태아 기원 가설은 CVD의 위험이 부분적으로 자궁에 설정되어 있다고 가정합니다. 후생 유전학적 DNA 메틸화의 개인차는 CVD 위험과 태아 환경 사이의 연관성을 설명하는 주요 후보 메커니즘입니다. 실제로, DNA 메틸화의 차이는 CVD의 병인과 그 위험 인자에 관련되어 있습니다. 쥐를 대상으로 한 이전 연구에서는 준안정 에피알렐(metastable epialleles, MEs)로 알려진 특정 부류의 후생유전학적 유전자좌를 특성화했습니다. 자궁 내 DNA의 메틸화는 비유전적 요인에 반응할 수 있으며 저메틸화 또는 과메틸화 정도는 수명 동안 안정적으로 유지됩니다. 마우스에 대한 연구는 메틸화가 극적이고 영구적인 표현형 효과를 갖는다는 것을 추가로 보여주었다. 최근 연구에서 100개 이상의 인간 ME가 확인되었습니다. 이들 유전자좌 중 몇몇은 CVD 위험과 관련된 표현형과 연관되어 있습니다.

수사관은 이제 인간 ME에서 DNA 메틸화의 개체 간 변이의 표현형 결과를 결정할 필요가 있습니다. 근친 교배 마우스에 대한 연구는 ME에서 메틸화의 확립에 비유전적 영향이 있음을 보여주는 데 중요한 역할을 했습니다. 일반적으로 타액 또는 말초 혈액 세포(PBC)를 사용하는 쌍둥이 연구는 인간의 개별 후성유전적 변이가 비유전적 요인에 의해 영향을 받는지 여부를 평가하는 데 사용되었습니다. 실제로 생쥐의 후생유전학적 발견을 인간에게 번역할 때 일란성(MZ; 유전적으로 동일한) 쌍둥이는 일반적으로 동종유전자 생쥐와 동등한 인간으로 간주됩니다. 그러나 MZ 쌍둥이와 동종유전자 생쥐 사이에는 중요한 차이가 있습니다. 각각의 근친 교배 생쥐 한배새끼는 고유한 태반을 가지고 있는 반면, MZ 쌍둥이의 약 75%는 단일 태반(단융모성)을 공유하므로 태아 발달 동안 혼합 순환을 합니다. 따라서 조혈 줄기 세포(HSC)의 결과적인 "교차 수분(cross pollination)"이 다른 체세포 조직보다 더 후생유전학적으로 유사한 두 개의 단융모막 MZ 쌍둥이의 말초 혈액(및 타액) DNA를 초래하는지 여부를 결정하는 것이 필수적입니다. 쌍둥이 연구에서 periconceptional 영양의 후생유전학적 효과를 정확하게 정량화하여 자손의 CVD 위험을 줄이기 위한 향후 개입 목표를 제공하려면 타액 또는 말초 혈액 세포 이외의 조직에서 DNA 메틸화 분석이 필요할 것입니다.

수사관은 자궁 내 태반 공유(융모막성)에 관계없이 일란성 쌍둥이 비교가 ME 유전자좌를 특성화하고 표현형 결과와의 연관성을 확립할 향후 작업에 적합한 모델인지 여부를 조사할 필요가 있습니다. 유아기는 위험 예측 및 개입을 위한 가장 빠른 시간을 제공하기 때문에 ME와 CVD 요인 사이의 연관성을 조사하기에 이상적인 시기입니다. 따라서 이 연구에서 조사관은 모낭(이전에 PBC 또는 타액의 대안으로 사용됨)보다 ​​후생유전학적 분석을 위해 더 쉽게 사용할 수 있는 조직을 식별하기 위해 4개월 미만의 쌍둥이 쌍 40명을 모집할 계획입니다. 유아의 모낭을 뽑는 것은 향후 분석을 위한 대규모 샘플을 수집하기에는 참가자에게 너무 부담스러운 일입니다.

요약: 쥐를 대상으로 한 연구는 임신 시기에 모체의 영양이 비만에 영향을 미치는 후생유전학적 메커니즘을 바꿀 수 있고 비만 자체가 강력한 CVD 위험 요소라는 증거를 제공합니다. 이 관계는 준안정 대립유전자에서 초기 배아 메틸화에 의해 매개됩니다. 인간에서 비만 또는 기타 CVD 위험 요소와 관련된 100개 이상의 ME가 확인된 후 조사관은 이제 개념적 영양이 메틸화를 통해 CVD 위험에 영향을 미치는지 여부를 조사하기 위한 연구를 실행할 준비가 되었습니다. 조사관은 중요한 CVD 위험을 시사하기 때문에 ME에 대한 이 작업을 인간 인구로 변환하려고 합니다. 또한 연구자들은 MZ 쌍둥이의 후생유전학적 분석에서 융모막형성의 중요성을 요인으로 확립하고 그러한 연구를 위한 새로운 조직을 검증하기를 원합니다.

목표 1: 인간 ME에 대한 연구를 위한 허용 가능한 DNA 공급원으로 손톱 깎기를 검증합니다. 가설 1: ME에서 유아 손톱 깎기(쉽게 수집할 수 있음)의 DNA 메틸화는 모낭, 소변 및 협측 면봉의 DNA 메틸화와 높은 상관 관계가 있습니다.

목표 2: 단융모막 대 이융모막 MZ 쌍둥이에서 ME의 후생유전적 불일치를 비교합니다. 가설 2: ME에서, 이융막막 MZ 쌍(별도의 태반 포함)은 PBC에서 단융모막 MZ 쌍(태반을 공유함)보다 더 큰 후성유전적 비유사성을 보일 것입니다. 다른 조직에는 없습니다.