Estudo revela que ferramenta comercial usada para estudos de epigenoma não é realmente apropriada para epigenética populacional

Vinte anos atrás, depois que o genoma humano foi sequenciado pela primeira vez, os geneticistas começaram a conduzir grandes estudos de associação do genoma para identificar regiões genômicas ligadas a doenças humanas. Além da sequência de DNA, outro nível estável de informação molecular – modificações epigenéticas estabelecidas durante o desenvolvimento – pode afetar o risco de doença. Por mais de uma década, os cientistas estudaram essas modificações epigenéticas para testar associações com doenças. Hoje, mais de 1.000 estudos de associação em todo o epigenoma foram publicados.

Agora, em um estudo publicado na revista Biologia Genômicauma equipe liderada por pesquisadores do Baylor College of Medicine revela que a ferramenta comercial que tem sido o carro-chefe desses estudos, na verdade, não é apropriada para a epigenética populacional.

“Muitas pessoas sabem que cada pessoa tem uma sequência única de DNA ou genoma. Menos conhecido é que cada célula do corpo também tem um nível único de individualidade molecular chamada epigenoma”, disse o co-autor Dr. Robert A. Waterland, professor de pediatria—nutrição no Centro de Pesquisa de Nutrição Infantil USDA/ARS de Baylor.

O epigenoma – que significa “acima” do genoma – é um sistema de marcações moleculares no DNA que informa a diferentes células do corpo quais genes devem ser ativados ou desativados naquele tipo de célula. “As diferenças epigenéticas entre as pessoas podem afetar o risco de doenças”, disse Waterland, membro do Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center em Baylor.

Para procurar essas diferenças, os epigeneticistas estudam a metilação do DNA, que ocorre em locais específicos chamados de sítios CpG. A ferramenta padrão para estudos populacionais de metilação do DNA é uma matriz comercial que analisa centenas de milhares de sítios CpG distribuídos por todo o genoma.

Nos últimos 15 anos, o laboratório Waterland e seus colegas se concentraram em um conjunto diferente de locais CpG: aqueles nos quais a metilação do DNA difere substancialmente entre as pessoas, mas é consistente nos diferentes tecidos de cada pessoa. Eles argumentaram que esses locais seriam mais úteis para estudos populacionais, porque o DNA de um amostra de sangue pode ser usado para investigar causas epigenéticas de doenças em órgãos internos como o cérebro ou o coração.

“Três anos atrás, relatamos quase 10.000 dessas regiões no genoma humano (denominados CoRSIVs para regiões correlacionadas de variação interindividual sistêmica) e propôs que estudá-los poderia ser uma nova maneira de descobrir as causas epigenéticas da doença”, disse Waterland.

Como um passo nessa direção, o estudo atual investigou como a metilação do DNA em CoRSIVs é afetada pela genética. As correlações entre uma variante genética e a metilação em um local CpG específico são chamadas de loci de traços quantitativos de metilação (mQTL). Mais de 200 estudos de mQTL humano foram relatados, quase todos usando matrizes de metilação comerciais.

A equipe desenvolveu uma abordagem para atingir os CoRSIVs e estudou sua metilação em amostras de DNA de vários tecidos de quase 200 indivíduos. Quando eles compararam seus resultados com os do maior estudo anterior, “o que descobrimos foi um tanto chocante”, disse o primeiro autor, Dr. Chathura J. Gunasekara, analista de dados do laboratório Waterland. “Comparado ao estudo anterior mais poderoso, incluindo 33.000 pessoas, nosso estudo muito menor, focado em CoRSIVs, descobriu 72 vezes mais mQTL”.

Procurando explicar essa descoberta surpreendente, a equipe descobriu que cerca de 95% dos locais CpG nas matrizes de metilação comerciais não mostram diferenças de metilação apreciáveis ​​entre as pessoas. A variação interindividual, que os cientistas chamam de variância, é a base das associações estatísticas. Sem variação populacional, não há possibilidade de detectar mQTL.

Essa descoberta também deve chocar o campo da epidemiologia epigenética. “A variação da população é essencial não apenas para a detecção de mQTL, mas também para detectar associações entre a metilação do DNA e o risco de doenças”, disse o autor co-correspondente Dr. Cristian Coarfa, professor associado de biologia molecular e celular e no Dan L Duncan Comprehensive Cancer Center e o Center for Precision Environmental Health em Baylor. “Comparado com o que o campo tem feito, prevemos que o foco nos CoRSIVs tornará os estudos de associação em todo o epigenoma cerca de 70 vezes mais poderosos”.

De fato, os CoRSIVs já foram associados a diversos resultados de saúde, incluindo função da tireoide, cognição, fenda palatinaesquizofrenia, obesidade infantil e transtorno do espectro autista.

“É como se houvesse uma expedição de pesca massiva e muito cara nos últimos 10 anos, mas todos estivessem pescando no lugar errado”, disse Waterland. “Esperamos que a nova ferramenta que desenvolvemos acelere o progresso na compreensão da causalidade epigenética da doença”.