Badania nad epigenetyką
Badania epigenetyczne dotyczą wzorców ekspresji genów, powstających podczas rozwoju osobniczego, oraz możliwości utrzymania ich i przekazania komórkom potomnym. Badane są również zmiany ekspresji genów podczas różnicowania komórek oraz odpowiedzi genów na czynniki środowiska w ciągu całego życia danego organizmu. Coraz więcej danych wskazuje na związek mechanizmów epigenetycznych z chorobami i zaburzeniami, w tym chorobami autoimmunologicznymi i neurodegeneracyjnymi, jak również z czynnikami środowiskowymi i dietą, które znacząco wpływają na procesy epigenetyczne. Ponadto zmiany epigenetyczne wykrywa się w różnych typach nowotworów złośliwych, cukrzycy, a nawet niektórych chorobach zakaźnych. W rezultacie badania epigenetyczne umożliwiły odkrycie wielu nowych celów leków, co przełoży się na innowacyjne interwencje medyczne. Po zidentyfikowaniu głównych czynników epigenetycznych konieczne jest wyjaśnienie ich dynamiki i złożonych zależności czynnościowych na poziomie całego organizmu. W tym kontekście finansowana przez UE sieć doskonałości EPIGENESYS (Epigenetics towards systems biology) postawiła sobie za cel ustanowienie systemu tworzenia i współdzielenia narzędzi, zasobów i wiedzy, aby zintegrować epigenetykę z biologią systemów, dziedziną, która zajmuje się dynamicznymi oddziaływaniami różnych czynników w tym samym czasie z zastosowaniem najnowocześniejszych analiz komputerowych. Badacze analizowali oddziaływania epigenetycznych czynników regulatorowych z chromatyną, upakowaną formą DNA w komórkach, oraz sposób, w jaki powstają, utrzymują się lub zanikają modyfikacje epigenetyczne. Odkryto, że potranslacyjne modyfikacje histonów w nukleosomach, jednostkach rdzeniowych upakowania chromatyny, mogą stanowić dziedziczne znaki epigenetyczne. Dodatkowo w ramach sieci doskonałości koncentrowano się na rozregulowaniu mechanizmów epigenetycznych w przebiegu chorób oraz modelach matematycznych prawidłowych i zaburzonych zdarzeń w szlakach sygnałowych. Ustalono, że niektóre znaki epigenetyczne są silnie dynamiczne w procesie starzenia oraz odgrywają kluczową rolę w regulacji ekspresji genów w ciągu całego życia. Naukowcy z projektu EPIGENESYS przyjęli podejście wysokoprzepustowej biologii systemów, dzięki czemu udało im się wyjaśnić kluczowe aspekty zależności między genomem a epigenomem w różnych organizmach modelowych. Korzystali też z zestawów danych i narzędzi do modelowania całogenomowych stanów epigenetycznych i sieci regulatorowych. Jako że dodatnia i ujemna regulacja transkrypcji wymaga remodelowania chromatyny poprzez modyfikacje histonów i DNA, konsorcjum projektu analizowało wpływ środowiska, stresu, stanu metabolicznego i czynników wzrostu na epigenom oraz uruchamianie nowych programów ekspresji genów. Podsumowując, projekt EPIGENESYS dostarczył bezprecedensowej wiedzy podstawowej na temat roli modyfikacji epigenetycznych w zdrowiu i w chorobie. Jako że struktura chromatyny wpływa na dostępność różnych leków przeciwnowotworowych, poznanie jej dynamiki jest niezbędne do dokonania właściwego wyboru terapii i wyjaśnienia mechanizmów powstawania oporności. Dodatkowo odkryto nowe biomarkery do przewidywania odpowiedzi na lek i oporności oraz klasyfikowania podtypów nowotwór złośliwych, co może mieć istotne przełożenie na zastosowania kliniczne.
Słowa kluczowe
Epigenetyka, nowotwór złośliwy, żywienie, EPIGENESYS, biologia systemów
