Introduzione all’epigenomica e all’analisi epigenome-wide

L’epigenetica è lo studio dei cambiamenti ereditabili diversi da quelli codificati nella sequenza del DNA. La metilazione della citosina del DNA ai dinucleotidi CpG è il fenomeno epigenetico più studiato, sebbene i cambiamenti epigenetici comprendano anche meccanismi di metilazione non-DNA, come le modifiche covalenti degli istoni, le interazioni micro-RNA e i complessi di rimodellamento della cromatina. Questo capitolo inizia con una panoramica generale dell’epigenomica, per poi concentrarsi sulla comprensione e l’analisi dei dati di metilazione della citosina a livello di genoma. Ci sono molte tecniche basate su microarray disponibili per misurare la metilazione della citosina in tutto il genoma, così come le tecniche gold-standard basate sul sequenziamento del DNA convertito in bisolfito, che viene utilizzato per misurare la metilazione in un insieme più piccolo e mirato di loci. Abbiamo fornito una panoramica di molte delle tecnologie attuali – i loro vantaggi, i limiti e i recenti miglioramenti. Identificare tutti i loci con metilazione aberrante o ipometilazione nella malattia, o in processi naturali come l’invecchiamento, richiede il confronto dei livelli di metilazione attraverso molti campioni. In tali studi, lo sviluppo di strumenti diagnostici basati sulla metilazione può essere di interesse, potenzialmente da utilizzare come strategie di rilevamento precoce della malattia basate su un set di loci sentinella. Inoltre, l’identificazione di loci con eventi di metilazione potenzialmente reversibili può portare a nuove opzioni terapeutiche. Dato il vasto numero di siti misurabili, la prioritizzazione dei loci candidati è una questione importante e complessa e poggia su una base di test statistici appropriati e di sintesi. Accoppiato con le stime statistiche di importanza, il contesto genomico di ogni locus misurato può offrire informazioni importanti sui meccanismi attraverso i quali i cambiamenti epigenetici hanno un impatto sulla malattia e ci permette un ulteriore affinamento dei loci candidati. Concluderemo questo capitolo identificando i problemi nella costruzione di modelli basati sulla metilazione per la predizione e le potenziali direzioni di ulteriori ricerche statistiche nell’epigenetica.