Wprowadzenie do epigenomiki i epigenome-wide analizy

Epigenetyka jest badanie dziedzicznych zmian innych niż te zakodowane w sekwencji DNA. Metylacja cytozyny DNA na dinukleotydach CpG jest najlepiej zbadanym zjawiskiem epigenetycznym, chociaż zmiany epigenetyczne obejmują również mechanizmy metylacji nie-DNA, takie jak kowalencyjne modyfikacje histonów, interakcje mikro-RNA i kompleksy remodelujące chromatynę. Zmiany metylacji, zarówno globalne jak i specyficzne dla danego genu, zostały zaobserwowane jako związane z chorobą, szczególnie w nowotworach.Ten rozdział rozpoczyna się od ogólnego przeglądu epigenomiki, a następnie koncentruje się na zrozumieniu i analizie danych dotyczących metylacji cytozyny w całym genomie. Istnieje wiele technik opartych na mikromacierzach dostępnych do pomiaru metylacji cytozyny w całym genomie, jak również techniki oparte na sekwencjonowaniu bisulfitowego przekształconego DNA, który jest używany do pomiaru metylacji w mniejszym, bardziej ukierunkowanym zestawie loci. Przedstawiliśmy przegląd wielu z obecnie stosowanych technologii – ich zalety, ograniczenia i ostatnie udoskonalenia. Niezależnie od stosowanej technologii, celem jest uzyskanie zestawu pomiarów metylacji, które są w wysokim stopniu zgodne z prawdziwymi poziomami metylacji odpowiedniego zestawu dinukleotydów CpG.Identyfikacja wszystkich loci z nieprawidłową metylacją lub hipometylacją w chorobie lub w procesach naturalnych, takich jak starzenie się, wymaga porównania poziomów metylacji w wielu próbkach. W takich badaniach, rozwój narzędzi diagnostycznych opartych na metylacji może być interesujący, potencjalnie do wykorzystania jako strategie wczesnego wykrywania chorób w oparciu o zestaw loci sentinel. Ponadto, identyfikacja loci z potencjalnie odwracalnymi zdarzeniami metylacji może zaowocować nowymi opcjami terapeutycznymi. Biorąc pod uwagę ogromną liczbę mierzalnych miejsc, priorytetyzacja loci kandydujących jest ważnym i złożonym zagadnieniem i opiera się na fundamencie odpowiednich testów statystycznych i podsumowań. W połączeniu ze statystycznymi szacunkami ważności, kontekst genomowy każdego mierzonego locus może dostarczyć ważnych informacji na temat mechanizmów, dzięki którym zmiany epigenetyczne wpływają na chorobę i pozwala nam na dalsze dopracowanie loci kandydujących. Rozdział ten zakończymy wskazaniem problemów w budowaniu modeli predykcyjnych opartych na metylacji oraz potencjalnych kierunków dalszych badań statystycznych w epigenetyce.