Indledning til epigenomics og epigenom-analyse

Epigenetik er studiet af andre arvelige ændringer end dem, der er kodet i DNA-sekvensen. Cytosinmethylering af DNA ved CpG-dinukleotider er det mest velundersøgte epigenetiske fænomen, selv om epigenetiske ændringer også omfatter andre mekanismer end DNA-methylering, f.eks. kovalente histonmodifikationer, mikro-RNA-interaktioner og kromatinremodelleringskomplekser. Methyleringsændringer, både globale og gen-specifikke, er blevet observeret som værende forbundet med sygdom, især i cancer.Dette kapitel begynder med en generel oversigt over epigenomics og fokuserer derefter på forståelse og analyse af genom-dækkende cytosin-methyleringsdata. Der findes mange mikroarray-baserede teknikker til måling af cytosinmethylering i hele genomet samt guldstandardteknikker baseret på sekventering af bisulfitkonverteret DNA, som bruges til at måle methylering i et mindre, mere målrettet sæt af loci. Vi har givet en oversigt over mange af de nuværende teknologier – deres fordele, begrænsninger og seneste forbedringer. Uanset hvilken teknologi der anvendes, er målet at producere et sæt methyleringsmålinger, der i høj grad stemmer overens med de sande methyleringsniveauer for det tilsvarende sæt CpG-dinukleotider. for at identificere alle loci med aberrerende methylering eller hypomethylering i forbindelse med sygdom eller i naturlige processer som f.eks. aldring er det nødvendigt at sammenligne methyleringsniveauer på tværs af mange prøver. I sådanne undersøgelser kan det være af interesse at udvikle methyleringsbaserede diagnostiske værktøjer, der potentielt kan anvendes som strategier til tidlig sygdomsopsporing baseret på et sæt af sentinel loci. Desuden kan identifikation af loci med potentielt reversible methyleringshændelser føre til nye terapeutiske muligheder. I betragtning af det store antal målbare steder er prioritering af kandidatloci et vigtigt og komplekst spørgsmål, som hviler på et fundament af passende statistisk testning og sammenfatning. Sammen med statistiske vurderinger af vigtigheden kan den genomiske kontekst for hvert enkelt målt locus give vigtige oplysninger om de mekanismer, hvormed epigenetiske ændringer påvirker sygdomme, og give os mulighed for yderligere forfinelse af kandidatloci. Vi vil afslutte dette kapitel med at identificere problemer i forbindelse med opbygning af methyleringsbaserede modeller til forudsigelse og potentielle retninger for yderligere statistisk forskning inden for epigenetik.