Inleiding tot epigenomica en epigenoombrede analyse

Epigenetica is de studie van erfelijke veranderingen anders dan die gecodeerd in DNA-sequentie. Cytosine methylering van DNA op CpG dinucleotiden is het meest bestudeerde epigenetische fenomeen, hoewel epigenetische veranderingen ook niet-DNA methyleringsmechanismen omvatten, zoals covalente histonmodificaties, micro-RNA interacties, en chromatine remodeling complexen. Veranderingen in methylering, zowel globaal als gen-specifiek, zijn in verband gebracht met ziekte, vooral bij kanker.Dit hoofdstuk begint met een algemeen overzicht van epigenomics, en richt zich dan op het begrijpen en analyseren van genoom-brede cytosine methyleringsgegevens. Er zijn veel microarray-gebaseerde technieken beschikbaar om cytosine methylering in het hele genoom te meten, en er zijn ook gouden-standaard technieken die gebaseerd zijn op het sequencen van bisulfiet geconverteerd DNA, dat wordt gebruikt om methylering in een kleinere, meer gerichte set loci te meten. Wij hebben een overzicht gegeven van veel van de huidige technologieën – hun voordelen, beperkingen, en recente verbeteringen. Ongeacht welke technologie wordt gebruikt, is het doel een reeks methyleringsmetingen te produceren die in hoge mate consistent zijn met de werkelijke methyleringsniveaus van de overeenkomstige reeks CpG-dinucleotiden.Voor het identificeren van alle loci met afwijkende methylering of hypomethylering bij ziekte, of bij natuurlijke processen zoals veroudering, moeten de methyleringsniveaus in veel monsters worden vergeleken. In dergelijke studies kan de ontwikkeling van op methylering gebaseerde diagnostische instrumenten van belang zijn, die mogelijk kunnen worden gebruikt als vroege ziektedetectiestrategieën op basis van een reeks verklikkerloci. Bovendien kan de identificatie van loci met potentieel omkeerbare methyleringsgebeurtenissen resulteren in nieuwe therapeutische opties. Gezien het grote aantal meetbare loci is de prioritering van kandidaat-loci een belangrijke en complexe aangelegenheid, die berust op een basis van geschikte statistische tests en samenvattingen. Gekoppeld aan statistische schattingen van het belang, kan de genomische context van elke gemeten locus belangrijke informatie bieden over de mechanismen waardoor epigenetische veranderingen de ziekte beïnvloeden en ons in staat stellen de kandidaat loci verder te verfijnen. We zullen dit hoofdstuk afsluiten met het identificeren van problemen bij het bouwen van op methylering gebaseerde modellen voor voorspelling en mogelijke richtingen van verder statistisch onderzoek in de epigenetica.