Odkrywanie genetycznych i komórkowych skutków palenia

Naukowcy z Uniwersytetu w Chicago przeanalizowali ponad 900 próbek różnych typów tkanek ludzkich, aby zbadać stopień uszkodzeń komórkowych i genetycznych spowodowanych paleniem. Generowanie danych epigenetycznych w celu oceny wpływu palenia na metylację DNA (DNAm) pozwoliło odkryć kilka nowych regionów powiązanych z paleniem.

Zazwyczaj w badaniach epidemiologicznych dotyczących skutków narażenia na zanieczyszczenia środowiska, takie jak dym, często wykorzystuje się wyłącznie próbki krwi, ponieważ można je łatwo pobrać. Badanie przeprowadzone w 2017 roku przez naukowców z Uniwersytetu Południowej Kalifornii i Narodowego Instytutu Zdrowia zidentyfikowało siedem hipometylowanych CpG związanych z paleniem, przy czym pięć z tych loci zostało wcześniej zgłoszonych jako hipometylowane we krwi palacza. Sugerowało to, iż biomarkery krwi mogą odzwierciedlać zmiany w tkance docelowej dla tych loci.¹

Jednak w nowym badaniu zespół pracował z próbkami tkanek z projektu GTEx – biobanku finansowanego ze środków publicznych, w którym znajdują się próbki tkanek ludzkich od ponad 950 dawców tkanek pośmiertnych. Starszy autor badania, dr Brandon Pierce, profesor nauk o zdrowiu publicznym i genetyki człowieka na Uniwersytecie w Chicago, wyjaśnił: „Epigenom różni się znacznie w zależności od typu komórek i tkanek, podobnie jak epigenetyczne skutki narażenia”.

Zespół wykorzystał dane dotyczące DNAm z dziewięciu typów tkanek, w tym płuc, okrężnicy, mięśni, nerek, jajników i jąder. Oprócz próbek tkanek dostarczono dane dotyczące tego, czy dawca kiedykolwiek w życiu palił, czy nigdy nie palił lub czy palił w tej chwili w chwili śmierci. Naukowcy przeanalizowali dane dotyczące DNAm w nukleotydzie cytozyny-guaniny w sekwencji zasad i odkryli 6350 CpG związanych z paleniem w tkankach płuc i 2753 w tkankach okrężnicy. Oznaczało to, iż regiony genetyczne wykazywały różnice w DNAm wśród osób palących kiedykolwiek lub w tej chwili w porównaniu z osobami, które nigdy nie paliły.

Wiele CpG zidentyfikowanych w tkankach odpowiadało tym, które stwierdzono w poprzednich badaniach z wykorzystaniem próbek krwi. Obejmowało to geny zaangażowane w detoksykację lub transformację obcych substancji chemicznych. Co więcej, istniały duże różnice między typami tkanek, przy czym spodziewano się, iż w płucach zidentyfikowano trzy razy więcej CpG związanych z paleniem niż w okrężnicy.

Będąc główną przyczyną możliwych do uniknięcia zgonów na całym świecie, powszechnie wiadomo, iż palenie tytoniu powoduje rozwój wielu niebezpiecznych schorzeń, m.in. w obrębie układu krążenia i oddechowego, nowotworów, zaburzeń płodności i wad rozwojowych płodu.² Tak więc, chociaż nie są potrzebne żadne dalsze dowody, aby zrozumieć, iż palenie jest szkodliwe dla zdrowia, przydatna jest wiedza na temat jego skutków specyficznych dla tkanki. Współpierwsza autorka i doktorantka Niyati Jain stwierdziła: „Epigenetyczne reakcje na palenie mogą odzwierciedlać mechanizmy, które chronią nas przed niekorzystnymi skutkami palenia lub pośredniczą w ich następstwach. Scharakteryzowanie ich może pomóc nam lepiej zrozumieć znaczenie i ryzyko choroby”.

Doktor Pierce stwierdził, iż zastosowanie tej samej techniki może poszerzyć naszą wiedzę na temat innych, mniej oczywistych narażeń środowiskowych. „Możemy zidentyfikować sygnatury epigenetyczne, które mogą służyć jako biomarkery skutków narażenia. Na przykład na podstawie epigenomu danej osoby możemy potencjalnie stwierdzić, czy była ona narażona na określony rodzaj zanieczyszczeń… Im bardziej możemy zwiększyć różnorodność tkanek i liczbę próbek od większej liczby osób, tym więcej możemy się dowiedzieć”.

Badanie to zostało opublikowane w Amerykański dziennik genetyki człowieka.

Bibliografia

¹ Duan J., Hua X, Laird-Offringa IA. Analiza metylacji DNA w tkance płuc obejmująca cały epigenom wykazuje zgodność z badaniami krwi i identyfikuje wzmacniacze indukowane dymem tytoniowym. Genetyka molekularna człowieka. 2017 1 sierpnia [2024 April 11]; 26(15):3014-3027. Dostępne od:

² Jacenik D, Hikisz P. Składnik dymu tytoniowego, akroleina, jako główny winowajca chorób płuc i nowotworów układu oddechowego: molekularne mechanizmy działania cytotoksycznego akroleiny. Komórki. 2023 11 marca [2024 April 9]; 12(6):879. Dostępne od: