Различные химические модификации в геноме определяют, считываются или деактивируются гены. Метиловые метки в ДНК играют ключевую роль в этой «эпигенетической» регуляции активности генов. Образ жизни и факторы окружающей среды влияют на метилирование в геноме. Ученые уже хорошо задокументировали связь между статусом метилирования определенных позиций в геноме и раком, а также другими заболеваниями.
Заглядывая за пределы отдельных болезней: что статус метилирования в ДНК говорит о здоровье человека, его или ее восприимчивости к болезни или, короче говоря, о риске смерти человека? Ученые в команде Германа Бреннера из Немецкого центра исследования рака (Deutsches Krebsforschungszentrum, DKFZ) в Гейдельберге в сотрудничестве с коллегами из Саарского регистра рака и Исследовательского центра гигиены окружающей среды им. Гельмгольца в Мюнхене занялись этим вопросом.
В своем настоящем исследовании исследователи изучили случаи 1900 участников двух эпидемиологических исследований под названием ESTHER и KORA. Они использовали ДНК из клеток крови в качестве основы для своего исследования. Все участники исследования были пожилыми людьми и предоставили образцы крови при включении в исследование. Это было 14 лет назад, и с тех пор многие из них умерли.
Метильные группы присоединены только к определенной комбинации строительных блоков ДНК, называемых CpG. Для почти 500 000 из этих позиций исследователи проанализировали, обнаруживают ли их уровни метилирования статистическую связь с выживанием. После тщательного статистического анализа они, наконец, сводились к 58 CpG, которые показали сильную корреляцию между статусом метилирования и смертностью.
Курение оставляет сильнейшие эпигенетические следы
Все эти 58 CpG были расположены в геномных регионах, связь которых с различными заболеваниями хорошо задокументирована. Интересно, что 22 из 58 CpG были идентичны положениям метилирования, которые Бреннер и его коллеги недавно обнаружили в исследовании эпигенетических последствий курения. Таким образом, из всех факторов риска для здоровья курение оставляет самые сильные следы в геноме.
«Хорошая новость заключается в том, что уровень метилирования ДНК не высечен на камне», - сказал Бреннер. «В отличие от мутаций в строительных единицах ДНК, это обратимо. Это означает, например, что неблагоприятный статус метилирования может измениться после прекращения курения, и риск смерти может снова значительно снизиться».
Только десять позиций в геноме составляют эпигенетический профиль риска
Из 58 CpG ученые выбрали десять с наибольшей корреляцией со смертностью. Только этот эпигенетический профиль риска позволил им предсказать так называемую смертность от всех причин (рак, сердечно-сосудистые заболевания и др.). Участники исследования, чей геном демонстрировал «неблагоприятный» статус метилирования в пяти или более из этих участков, имели риск смерти в течение 14-летнего периода наблюдения, который был в семь раз выше, чем у участников исследования, у которых метилирование в этих положениях не выявило отклонений.
Метилирование ДНК выявило гораздо более сильную связь с выживанием, чем все другие ранее изученные изменения в отдельных строительных блоках ДНК (SNP, однонуклеотидные полиморфизмы). Таким образом, профиль эпигенетического риска оказался более точным показателем продолжительности жизни, чем все другие ранее установленные профили генетического риска, основанные на изменениях в строительных блоках ДНК.
«Мы были удивлены, что статус метилирования только десяти позиций нашего генома так сильно коррелирует со смертностью от всех причин», - прокомментировал Бреннер. «Мы обнаружили еще более тесную связь со смертностью от сердечно-сосудистых заболеваний. Теперь важно выяснить, какие профилактические меры наиболее эффективны для достижения положительного влияния на профиль метилирования и смертность».