Epigenetische oorzaken van ziekten begrijpen met nieuwe schatkaart

Onderzoek naar epigenetische oorzaken van ziektebeelden is ingewikkeld. Onderzoekers hebben nu een hulpmiddel ontwikkeld door de DNA-methylatie in kaart te brengen in het genoom van drie weefsels: de schildklier, het hart en de hersenen.

Ruim vijftien jaar geleden hebben wetenschappers het menselijk genoom in kaart gebracht. Desondanks kunnen de meeste ziekten sindsdien niet alleen op basis van genen voorspeld worden. Dit heeft ertoe geleid dat steeds meer wetenschappers de epigenetica meenemen in het zoeken naar oorzaken van ziekten. Maar dit is ingewikkelder en er wordt daarom maar langzaam vooruitgang geboekt op dit studieterrein.

Onderzoekers van het USDA/ARS Children's Nutrition Research Center van Baylor College of Medicine en Texas Children's Hospital is het nu gelukt om een gedeelte van het genoom te determineren. Hun rapport is een schatkaart voor wetenschappers en kan het onderzoek naar epigenetica en ziektebeelden versnellen. De studie is gepubliceerd in Genome Biology. [1]

Epigenetica vertelt de verschillende lichaamscellen welke genen in bepaalde cellen aan of uit te zetten. Het celspecifieke karakter van epigenetica maakt het ingewikkeld om te bestuderen. Een bloedmonster kan gebruikt worden om het genotype van een persoon te bepalen, maar de meeste epigenetische markeringen in het bloed-DNA geven geen aanwijzingen over de epigenetische disregulatie in andere delen van het lichaam, zoals de hersenen of het hart.

Het onderzoek: DNA-methylatie

In dit onderzoek werden bloedmonsters genomen van enkele genoom-gebieden, die gebruikt konden worden om de epigenetische regulatie in het gehele lichaam van af te leiden. Hiervoor concentreerden zij zich op de meest stabiele vorm van epigenetische regulatie: DNA-methylatie. Deze toevoeging van methylgroepen aan een DNA-molecuul ontstaat in de embryonale staat en kan gedurende het hele leven de gezondheid beïnvloeden.

Om de genoomgebieden te identificeren waarin DNA-methylatie weliswaar verschilt tussen mensen, maar consistent is in meerdere weefsels, werd deze in kaart gebracht in het genoom van drie weefsels, namelijk van de schildklier, het hart en de hersenen van tien donoren uit het NIH Genotype-Tissue Expression (GTEx) program.

Een onderzoeker legt uit: “Om de DNA-methylatie in kaart te brengen hebben we methylatie informatie omgezet in een genetisch signaal, en daarna het genoom in een reeks gezet. Onze atlas had heel veel sequencing data nodig, 370 keer meer dan er nodig was voor de eerste kaart van het menselijk genoom in 2001.” [2] De bijna 10.000 gebieden die de onderzoekers in kaart brachten, worden de correlated regions of systemic interindividual variation (CoRSIVs) genoemd en, bevatten een schat aan tot nu toe onbekende informatie over de moleculaire individualiteit in mensen.

Gericht zoeken in het genoom

Recente studies laten zien dat methylatie in deze gebieden geassocieerd is met vele ziektebeelden, zoals kanker, autisme en Alzheimer. Een onderzoeker verwacht dat de onderzoeksresultaten de studie naar epigenetica en ziekte in de toekomst zal transformeren, omdat onderzoekers nu beter weten waar ze moeten kijken in het genoom.

En hij vervolgt: “Omdat epigenetica de macht heeft om stabiele genen uit te zetten of te activeren, kan elke ziekte die een genetische basis heeft, ook net zo goed een epigenetische basis hebben. Er is ongelofelijk potentieel voor ons om ziekteprogressie te begrijpen van een epigenetische perspectief. CoRSIV’s zijn de toegangspoort hiertoe.”

Wij zijn meer dan ons genenpakket

Zoals uit deze studie blijkt wordt de expressie van genen ondermeer bepaald door het proces van methyleren. Wij zijn als mens dus veel meer dan ons genenpakket. Deze genexpressie wordt door allerlei uiteenlopende factoren beïnvloed, zoals het voedings- en beweegpatroon, toxinen, stress en medicijngebruik. Tijdens de opleiding Orthomoleculaire Therapie leer je welke interventies je kunt inzetten om de expressie van genen gunstig te beïnvloeden.

 
Bronnen

[1] Chathura J. Gunasekara et al, A genomic atlas of systemic interindividual epigenetic variation in humans, Genome Biology (2019).  DOI: 10.1186/s13059-019-1708-1

[2] https://medicalxpress.com/news/2019-06-treasure-epigenetic-disease.html