اپیژنوم مجموعهای از تغییرات شیمیایی است که نحوهی استفاده از اطلاعات ژنتیکی در سلولهای مختلف را تغییر میدهد. اپیژنوم نقش مهمی در رشد نرمال و بروز بیماری دارد. مجموعهای از مقالات برنامهی نقشهی راه اپیژنومیک که در مجلهی«طبیعت» منتشر شدهاست، نمودار این تغییرات را در تعدادی از انواع سلولهای انسان نشان میدهد.
ارائهی درک بهتر اپیژنوم چارچوبی را برای مطالعه بیماریهای انسانی فراهم میکند و ممکن است در طراحی درمانهای جدید کمککننده باشد.
اگرچه تمام سلولهای بدن DNA یکسانی دارند ولی ویژگیهای مختلفی از خود نشان میدهند چراکه سلولها مجموعههای مختلف ژنی را بیان میکنند. اینکه کدام ژنها بیان شوند، عمدتاً توسط اپیژنتیک دیکته میشود. بههمیندلیل است که بهعنوانمثال سلولهای قلب، شکل و عملکرد متفاوتی نسبت به سلولهای مغز دارند.
برای کشف اینکه چگونه سلولها هویت و عملکرد خاص خود را بهدست میآورند، برنامهی نقشه راه اپیژنومیک نمونههایی را که مستقیماً از سلولها و بافتهای بالغ و جنین انسان گرفتهشده بودند، آنالیز نمود. محققان نقشهای با جزئیات اینکه چگونه اپیژنوم تفاوتها را ایجاد نموده و در اشکال مختلف اعمال میکند، تهیه کردهاند. در یک مقاله که ۱۱۱ اپیژنوم انسانی مرجع تولیدشده توسط برنامه نقشه راه اپیژنومیک را یکپارچه میسازد، مانولیس کلیس و نویسندگان همکار شباهتها و تفاوتهای موجود در طیف وسیعی از انواع بافتها و سلولهای مختلف را آشکارکرده و با آشکارکردن اثر اپیژنومیک روی ژنهای مرتبط با ۵۸ صفت پیچیده، منبعی برای تفسیر اساس مولکولی بیماریهای انسانی فراهم نموده است.
الکساندر مایسنر و همکارانش نشان دادند که متیلاسیون DNA (اضافه شدن گروه شیمیایی به ژنوم که ژنها را روشن یا خاموش میکند) بر چگونگی تمایز (differentiation) سلولهایبنیادی (بنیاختهها) به سلولهای عصبی خاص تأثیر میگذارد. بینگ رن و همکارانش نشاندادند که نوع دیگری از تنظیمات اپیژنومیک (تغییرات کروماتین) که باعث تغییر در پیکربندی سه بعدی DNA گشته و بیان ژن را تحتتأثیر قرارمیدهد، نیز بهطورکلی در تمایز سلولهای بنیادی (بنیاختهها)نقش دارد.
شمیل سانیائف و همکارانش نشان دادند که پروفایل اپیژنومیک با الگوهای جهش مرتبط با سرطان همراه است و این که از این اطلاعات میتوان برای پیش بینی سلول منشأ تومور استفاده نمود. مانولیس کلیس و نویسندگان همکار مشخصات اپیژنومیک بیماری آلزایمر را در مدل موش که دچار تخریب نورونی شبیه آنچه در بیماری آلزایمر انسان وجود دارد، شده بود را بررسیکرده و نشاندادند که استعداد ژنتیکی ابتلا به بیماری آلزایمر ممکناست در درجه اول با عملکردهای ایمنی همراهی داشته باشد، درحالیکه تغییر در فعالیت نورونهای مرتبط با حافظه و یادگیری ممکناست در درجهی اول با عوامل غیرژنتیکی همراهی داشته باشد. آنها بعدها نشان دادند که چنین تغییراتی در مدل موشی بیماری و آلزایمر انسانی (یکسان) هستند.
بهمحضاینکه پروژهی ژنوم انسانی نقشهای از ژنهای ژنوم انسان را ارائه نماید، برنامهی نقشه راه اپیژنومیک نیز منبعی برای درک و تفسیر ژنتیکی انواع مختلف سلول و بافتهای ما فراهم نمودهاست. گام بعدی نقشهبرداری پروفایل اپیژنومیک افراد بهمنظور درک بیشتر تفاوتهای فردی و ایجاد رابطه علت و معلول بین هریک از نشانههای اپیژنومیک و بیماری، خواهد بود.
Nature 20, Feb 2015
