Introduktion till epigenomik och epigenomövergripande analys

Epigenetik är studiet av andra ärftliga förändringar än de som kodas i DNA-sekvensen. Cytosinmetylering av DNA vid CpG-dinukleotider är det mest välstuderade epigenetiska fenomenet, även om epigenetiska förändringar också omfattar mekanismer som inte är DNA-metylering, t.ex. kovalenta histonmodifieringar, mikro-RNA-interaktioner och kromatinomvandlingskomplex. Metyleringsförändringar, både globala och genspecifika, har observerats vara förknippade med sjukdomar, särskilt cancer.Det här kapitlet inleds med en allmän översikt över epigenomik och fokuserar sedan på att förstå och analysera data om cytosinmetylering över hela genomet. Det finns många mikroarraybaserade tekniker tillgängliga för att mäta cytosinmetylering över hela genomet, liksom guldstandardtekniker som bygger på sekvensering av bisulfitkonverterat DNA, vilket används för att mäta metylering i en mindre, mer målinriktad uppsättning loci. Vi har gett en översikt över många av de nuvarande teknikerna – deras fördelar, begränsningar och senaste förbättringar. Oavsett vilken teknik som används är målet att producera en uppsättning metyleringsmätningar som i hög grad överensstämmer med de verkliga metyleringsnivåerna för motsvarande uppsättning CpG-dinukleotider. för att identifiera alla loci med avvikande metylering eller hypometylering vid sjukdom eller i naturliga processer som åldrande krävs en jämförelse av metyleringsnivåerna i många prover. I sådana studier kan utvecklingen av metyleringsbaserade diagnostiska verktyg vara av intresse, eventuellt för att användas som strategier för tidig upptäckt av sjukdomar baserade på en uppsättning sentinel loci. Dessutom kan identifiering av loci med potentiellt reversibla metyleringshändelser leda till nya terapeutiska alternativ. Med tanke på det stora antalet mätbara platser är prioritering av kandidatloci en viktig och komplex fråga som vilar på en grund av lämplig statistisk testning och sammanfattning. Tillsammans med statistiska uppskattningar av betydelsen kan den genomiska kontexten för varje uppmätt locus ge viktig information om de mekanismer genom vilka epigenetiska förändringar påverkar sjukdomar och gör det möjligt att ytterligare förfina kandidatloci. Vi avslutar detta kapitel med att identifiera problem vid uppbyggnaden av metyleringsbaserade modeller för prediktion och potentiella riktningar för ytterligare statistisk forskning inom epigenetik.