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Una mappa del tesoro per comprendere le cause epigenetiche della malattia

Dr. Robert A. Waterland. Credit: Baylor College of Medicine

Più di 15 anni dopo che gli scienziati hanno mappato per la prima volta il genoma umano, la maggior parte delle malattie non può ancora essere prevista in base ai propri geni, portando i ricercatori a esplorare le cause epigenetiche della malattia. Ma lo studio dell’epigenetica non può essere affrontato allo stesso modo della genetica, quindi i progressi sono stati lenti. Ora, i ricercatori del Centro di ricerca sulla nutrizione infantile dell’USDA / ARS del Baylor College of Medicine e del Texas Children’s Hospital hanno determinato una frazione unica del genoma su cui gli scienziati dovrebbero concentrarsi. Il loro rapporto fornisce una “mappa del tesoro” per accelerare la ricerca sull’epigenetica e le malattie umane, ed è stato pubblicato oggi su Genome Biology.

L’epigenetica è un sistema per la marcatura molecolare del DNA: indica alle diverse cellule del corpo quali geni attivare o disattivare in quel tipo di cellule. Ma la natura specifica delle cellule dell’epigenetica lo rende difficile da studiare. Mentre un campione di sangue può essere usato per “genotipizzare” un individuo, la maggior parte dei segni epigenetici nel DNA del sangue non forniscono indizi sulla disregolazione epigenetica in altre parti del corpo, come il cervello o il cuore.

Il dott. Robert A. Waterland, professore di nutrizione pediatrica e genetica molecolare e umana presso Baylor, e il suo team hanno identificato regioni speciali del genoma in cui un campione di sangue può essere utilizzato per inferire la regolazione epigenetica in tutto il corpo, permettendo agli scienziati di testare per cause epigenetiche della malattia.

Per fare questo, si sono concentrati sulla forma più stabile della regolazione epigenetica: la metilazione del DNA. Questa aggiunta di gruppi metilici alla molecola di DNA si verifica nello stato embrionale e può influire sulla salute per tutta la vita.

Per identificare le regioni genomiche in cui la metilazione del DNA differisce tra le persone ma è coerente tra i diversi tessuti, hanno profilato la metilazione del DNA in tutto il genoma in tre tessuti (tiroide, cuore e cervello) da ciascuno dei 10 cadaveri.

“Dato che questi tessuti rappresentano ciascuno uno strato diverso dell’embrione iniziale, stiamo essenzialmente tornando indietro nel tempo agli eventi che si sono verificati durante lo sviluppo embrionale precoce”, ha detto Waterland. “Per mappare la metilazione del DNA abbiamo trasformato le informazioni sulla metilazione in un segnale genetico, quindi sequenziato i genomi. Il nostro atlante ha richiesto enormi quantità di dati di sequenziamento-370 volte di più di quelli usati per la prima mappa del genoma umano nel 2001.”

Le quasi 10.000 regioni mappate dai ricercatori, chiamate regioni correlate di variazione interindividuale sistemica (CoRSIV), comprendono un livello precedentemente non riconosciuto di individualità molecolare nell’uomo.

“Studi recenti stanno già dimostrando che la metilazione in queste regioni è associata a una serie di malattie umane tra cui obesità, cancro, autismo, morbo di Alzheimer e palatoschisi”, ha detto il dott. Cristian Coarfa, professore associato di biologia molecolare e cellulare presso il Baylor e co. -leader del progetto

Waterland ritiene che queste scoperte trasformeranno lo studio dell’epigenetica e della malattia, poiché i ricercatori ora sapranno dove guardare nel genoma.

“Poiché la marcatura epigenetica ha il potere di stabilizzare stabilmente o attivare i geni in modo stabile, qualsiasi malattia che abbia una base genetica potrebbe ugualmente avere una base epigenetica”, ha detto Waterland. “Esiste un incredibile potenziale per noi di comprendere i processi patologici da una prospettiva epigenetica: i CoRSIV sono l’ingresso per quello”.

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