«Показывая связи между генетическими вариантами и эпигенетической информацией, мы предоставляем эпидемиологам дорожную карту», - говорит Эндрю Фейнберг, доктор медицины, магистр здравоохранения, ученый Гилман, профессор медицины короля Фахда и директор Центра эпигенетики в Институт фундаментальных биомедицинских наук Медицинской школы Университета Джона Хопкинса. «Эпигенетические метки показывают, как генетические варианты, вызывающие заболевание, могут влиять на отдаленные гены, которые, в свою очередь, способствуют развитию болезни».Файнберг говорит, что давно известно, что отдельные генетические варианты в участках ДНК, которые не содержат чертежей белков (которые когда-то считались «мусорной ДНК»), похоже, изменяют количество белков, производимых вдали от Земли. Из-за этого явления исследователям очень сложно определить источник некоторых генетических заболеваний или цели для их лечения.
По словам Файнберга, это исследование показывает, что эти генетические варианты могут воздействовать на далекие гены, образующие белок, влияя на эпигенетические метки или химические добавки поверх ДНК.Файнберг; соруководитель Дэни Фаллин, доктор философии, профессор и заведующий кафедрой психического здоровья Школы общественного здравоохранения Блумберга и директор Центра Венди Клаг по аутизму и нарушениям развития; и их команда проанализировали генетические данные сотен здоровых участников в трех исследованиях, чтобы сначала выяснить, как выглядит нормальный эпигенетический паттерн.
Хотя сейчас принято сравнивать геномы здорового и больного населения для выявления предрасположенности к болезням, сравнивать эпигеномы таким способом было невозможно. Исследователи сосредоточили внимание на одном типе эпигенетических изменений — прикреплении химической метки, называемой метильной группой, к определенному участку ДНК.
Эти теги, известные как метилирование, влияют на то, производят ли гены какой-либо белок, и если да, то в каком количестве.Затем команда исследовала взаимосвязь между полученными эпигенетическими данными и генетическими данными. Генетический код человека отмечен контрольными блоками ДНК, которые дети, как правило, наследуют от своих родителей в виде непрерывных фрагментов, называемых гаплотипами. Один из этих блоков часто рассматривается как подозреваемый при возникновении генетического заболевания.
Однако, поскольку блоки состоят из сотен тысяч «букв» кода ДНК, исследователи часто не могут идентифицировать мутацию-виновницу или гены, образующие белок, на которые она влияет, которые могут находиться где-то еще в блоке.Эпигенетические сигнатуры, такие как паттерны метилирования, также встречаются в блоках, которые команда назвала «GeMes», для блоков метилирования, контролируемых генами. Исследователи обнаружили, что GeMes перекрываются длинными генетическими блоками, но были намного короче.
Это заставило их подозревать, что гены, кодирующие белок, включаемые или выключаемые этими тегами, должны быть причиной болезни, связанной с конкретным генетическим вариантом, обнаруженным в другом месте блока.«Раньше люди не могли точно определить варианты в длинном отрезке ДНК, ответственные за заболевание», — говорит Юн Лю, доктор философии, научный сотрудник лаборатории Файнберга. «Но теперь, обнаружив только один вариант метилирования ДНК или один GeMe, исследователь будет знать, что один или несколько из нескольких сотен метилированных нуклеотидов, возможно, вызывают болезнь».
«Эти соответствующие генетические и эпигенетические карты позволяют по-новому взглянуть на архитектуру генома и его регуляторные эпигенетические метки. Это может дать информацию для интеграции различных типов данных в будущих крупномасштабных эпидемиологических исследованиях», — говорит Фаллин.Файнберг надеется, что исследователи увидят в этих открытиях причину для добавления эпигенетического анализа к текущему генетическому анализу болезней.
По его словам, следующим шагом его группы будет поиск GeMes, связанных с определенными заболеваниями, такими как болезнь Крона и цирроз печени, при которых исследователи изо всех сил пытались выделить проблемную часть генетического кода. «Исследователи, в том числе и мы, могут использовать эту информацию, чтобы увидеть, включен или выключен задействованный ген у пациентов по сравнению со здоровыми людьми», — говорит Файнберг.