Úvod do epigenomiky a celoplošné analýzy epigenomu

Epigenetika je studium dědičných změn jiných než těch, které jsou zakódovány v sekvenci DNA. Nejlépe prozkoumaným epigenetickým jevem je metylace cytosinu v DNA na CpG dinukleotidech, ačkoli epigenetické změny zahrnují i jiné mechanismy než metylaci DNA, například kovalentní modifikace histonů, interakce mikro-RNA a komplexy remodelace chromatinu. Bylo zjištěno, že metylační změny, jak globální, tak specifické pro jednotlivé geny, jsou spojeny s onemocněním, zejména u rakoviny. tato kapitola začíná obecným přehledem epigenomiky a poté se zaměřuje na pochopení a analýzu dat o metylaci cytosinu v celém genomu. K dispozici je mnoho technik založených na mikročipech, které umožňují měřit metylaci cytosinu v celém genomu, a také zlatý standard technik založených na sekvenování DNA převedené bisulfitem, které se používá k měření metylace v menším, cílenějším souboru lokusů. Uvedli jsme přehled mnoha současných technologií – jejich výhody, omezení a nedávná zlepšení. Bez ohledu na to, která technologie se použije, je cílem získat soubor měření metylace, který je vysoce konzistentní se skutečnými úrovněmi metylace odpovídajícího souboru CpG dinukleotidů. identifikace všech lokusů s aberantní metylací nebo hypometylací při onemocnění nebo při přirozených procesech, jako je stárnutí, vyžaduje srovnání úrovní metylace v mnoha vzorcích. V takových studiích může být zajímavý vývoj diagnostických nástrojů založených na metylaci, které mohou být potenciálně použity jako strategie včasné detekce onemocnění založené na souboru sentinelových lokusů. Kromě toho může identifikace lokusů s potenciálně reverzibilními metylačními událostmi vést k novým terapeutickým možnostem. Vzhledem k obrovskému počtu měřitelných míst je prioritizace kandidátních lokusů důležitou a složitou otázkou a spočívá na základech vhodného statistického testování a sumarizace. Ve spojení se statistickými odhady důležitosti může genomický kontext každého měřeného lokusu nabídnout důležité informace o mechanismech, kterými epigenetické změny ovlivňují onemocnění, a umožní nám další zpřesnění kandidátních lokusů. V závěru této kapitoly uvedeme problémy při vytváření metylačních modelů pro predikci a potenciální směry dalšího statistického výzkumu v epigenetice.