Эпигеномные исследования ассоциаций: современные данные, стратегии и рекомендации

Этиология и патофизиология сложных заболеваний определяются взаимодействием генетических факторов и факторов окружающей среды. Генетические факторы и факторы риска, связанные с окружающей средой, по отдельности не позволяют полностью объяснить различия в риске развития этих заболеваний и их исходах. Поэтому исследователи изучают эпигеном — биологическую систему, в которой могут взаимодействовать генетические факторы и факторы окружающей среды. Накоплено всё больше данных о роли эпигенетических механизмов в патофизиологии сложных заболеваний. Эпигеномные исследования ассоциаций изучают связь фенотипа с эпигенетическими вариантами, чаще всего — с метилированием ДНК. Снижение стоимости полногеномного анализа метилирования и повышение доступности биоинформатических конвейеров способствовали росту числа таких исследований, опубликованных в последние годы. В этом обзоре мы обобщаем современные данные по эпигеномным исследованиям ассоциаций и предлагаем рекомендации и стратегии для их успешного проведения. Обзор ограничен исследованиями метилирования, поскольку это наиболее изученный эпигенетический механизм; исследованиями с использованием микрочипов, поскольку полногеномное бисульфитное секвенирование остаётся слишком дорогим для большинства лабораторий; и исследованиями образцов крови, поскольку забор периферической крови неинвазивен, доступны архивные образцы ДНК, а также общедоступные данные о метилировании клеток крови. Кроме того, мы рассматриваем несколько новых направлений анализа, не затронутых в предыдущих обзорах: (1) продольные дизайны исследований, (2) конвейер анализа метилирования на микрочипах ChAMP, (3) подходы к выявлению дифференциально метилируемых областей (DMR), (4) анализ локусов количественных признаков метилирования (methQTL), (5) анализ эпигенетического возраста и (6) выявление клеточно-специфических различий метилирования по данным смешанных клеточных популяций с помощью статистической деконволюции.