Назад
Дети, у которых развивается диабет 1 типа, демонстрируют эпигенетические изменения в клетках своей иммунной системы еще до того, как в их крови обнаруживаются соответствующие антитела.
Результаты нового исследования открывают новые возможности для раннего выявления детей с генетическим риском развития диабета. Эпигенетические изменения могут влиять на то, как работают наши гены. Такие факторы окружающей среды, как вирусные инфекции, могут вызывать эпигенетические изменения. Находки в эпигенетическом рисунке, связанном с диабетом, были обнаружены в исследованиях, проведенных под руководством ученых из Университета Турку, Финляндия.
"Мы обнаружили ранее неизвестные эпигенетические изменения на ранних стадиях заболевания. Они открывают нам новые возможности для дальнейшего развития способов выявления детей, имеющих риск развития диабета 1 типа еще до того, как они заболеют", - говорит руководитель исследования, профессор Риитта Лахесмаа.
Предыдущие исследования показали, что некоторые антитела, обнаруженные в образцах крови детей, указывают на повышенный риск развития диабета первого типа в ближайшем будущем. Для того чтобы медицинские работники могли вмешаться в болезнь еще раньше, для выявления риска необходимы более ранние индикаторы болезни, чем антитела. Это предполагает поиск биомаркеров, указывающих на диабет 1 типа, и эпигенетические изменения могут быть таким биомаркером.
"Наши наблюдения за эпигенетикой чрезвычайно важны, поскольку наша цель - разработать методы и инструменты для предотвращения возникновения диабета 1 типа у детей, которые находятся в группе риска по развитию этого заболевания", - говорит Лахесмаа.
В Финляндии риск развития диабета 1 типа у детей самый высокий и помимо генетической предрасположенности, большое значение для развития заболевания имеют факторы окружающей среды. К экологическим факторам относятся, например, чрезмерный уровень гигиены, утрата биоразнообразия и токсины окружающей среды. Данные исследования основаны на долгосрочном междисциплинарном научном сотрудничестве с международными партнерами. В проект вошли врачи, которые ведут прием пациентов, а также проводят клинические исследования, исследователи в области молекулярной медицины и иммунологии, а также эксперты в области компьютерных наук. В ходе исследований ученые анализировали лонгитюдные данные с помощью глубокого секвенирования, охватывающего весь геном, а также с помощью вычислительных методов и искусственного интеллекта.
Inna Starskaia et al. Ранние изменения метилирования ДНК у детей с развитием аутоиммунитета бета-клеток в раннем возрасте (аннотация).
Диабет 1 типа - хроническое аутоиммунное заболевание сложной этиологии, включая потенциальную роль эпигенетической регуляции. Предыдущие эпигеномные исследования фокусировались в основном на лицах с клиническим диагнозом. Целью исследования было оценить ранние изменения метилирования ДНК, связанные с диабетом 1 типа, еще до постановки диагноза или даже до появления аутоантител.
Методы
Бисульфитное секвенирование с редуцированной репрезентативностью (RRBS) применялось для изучения метилирования ДНК в очищенных фракциях CD4+ Т-клеток, CD8+ Т-клеток и CD4-CD8-клеток из 226 образцов мононуклеарных клеток периферической крови, собранных лонгитюдно у семи человек с положительной реакцией на аутоантитела к диабету 1 типа и контрольных лиц, подобранных по возрасту, полу, HLA-риску и месту рождения. Мы также исследовали корреляции между метилированием ДНК и экспрессией генов, используя данные секвенирования РНК из тех же образцов. Техническая валидация результатов RRBS была проведена с помощью пиросеквенирования.
Результаты
Мы выявили 79, 56 и 45 дифференциально метилированных регионов в CD4+ Т-клетках, CD8+ Т-клетках и фракции CD4-CD8-клеток, соответственно, между лицами, позитивными по аутоантителам к диабету 1 типа, и участниками контрольной группы. Анализ образцов до сероконверсии выявил сигнатуры метилирования ДНК на самой ранней стадии заболевания, включая дифференциальное метилирование на промоторе IRF5 в CD4+ Т-клетках. Далее мы подтвердили результаты RRBS с помощью пиросеквенирования на следующих CpG сайтах: chr19:18118304 в промоторе ARRDC2; chr21:47307815 в интроне PCBP3; и chr14:81128398 в интергенной области около TRAF3 в CD4+ Т-клетках.
Выводы/интерпретация
Эти предварительные результаты дают новое представление о специфической для типа клеток дифференциальной эпигенетической регуляции генов, которая может способствовать патогенезу диабета 1 типа на самой ранней стадии развития заболевания. Если эти результаты будут подтверждены, они могут служить в качестве потенциальной сигнатуры, полезной для прогнозирования и лечения заболевания.
