Курение изменяет способ экспрессии генов, что впоследствии способствует развитию рака легких и других заболеваний, связанных с курением. Но связь между эпигенетикой (изучением механизмов, влияющих на экспрессию генов) и курением до конца не изучена, особенно с точки зрения различий между расовыми и этническими группами.
«Мы знаем, что курение влияет на людей по-разному в зависимости от их расовой и этнической принадлежности, но выявление эпигенетических признаков курения поможет нам лучше прогнозировать риск заболеваний, связанных с курением», — сказал Брайан Хуанг, доктор философии, доцент кафедры наук о народонаселении и общественном здравоохранении в Медицинской школе Кека Университета Южной Калифорнии и первый автор нового исследования.
В рамках проекта, финансируемого Национальным институтом здравоохранения, исследователи из Медицинской школы Кека проанализировали связь между курением и метилированием ДНК — особым типом эпигенетических изменений, которые могут изменить ряд биологических процессов. В исследование были включены данные 2728 человек шести различных расовых и этнических групп. Исследователи обнаружили 408 маркеров метилирования ДНК (известных как «сайты CpG»), связанных с курением, в том числе два, которые различались в зависимости от расы или этнической принадлежности. Результаты были опубликованы в Американском журнале генетики человека .
Большинство прошлых исследований в области курения и эпигенетики одновременно рассматривали только одну или две расовые группы, что делает новое исследование одним из крупнейших мультиэтнических исследований на сегодняшний день. Кроме того, исследователи количественно оценили курение, рассчитав общий никотиновый эквивалент (TNE) участников — биологический показатель потребления никотина, который измеряет уровни никотина и некоторых других метаболитов сигаретного дыма с помощью образца мочи. Это позволило более точно рассчитать дозу курения по сравнению с большей частью существующих исследований, основанных на самооценке.
«Это исследование дает нам некоторую дополнительную информацию о механизме, посредством которого курение может повлиять на здоровье, и о том, как это может различаться в разных группах населения», — сказал Хуанг. «В конечном итоге это может привести к лучшему прогнозированию, раннему выявлению и лечению заболеваний, связанных с курением».
Выводы из эпигенома
Исследовательская группа провела первичный анализ, используя данные Многоэтнического когортного исследования, сотрудничества между Университетом Южной Калифорнии и Гавайским университетом, в которое входят афроамериканцы, американцы европейского происхождения, американцы японского происхождения, латиноамериканцы и коренные гавайцы. Используя биологические образцы от 1994 участников, исследователи определили дозу курения каждого человека (путем измерения TNE), а также уровни метилирования ДНК в сайтах CpG по всему геному (посредством общеэпигеномного исследования ассоциаций, или EWAS).
В эпигеноме курение было связано с метилированием ДНК в 408 сайтах. В это общее число входят 45 новых сайтов, которые не были выявлены в предыдущих исследованиях, основанных на самоотчетах о курении.
«Это дает нам указание на то, что TNE могут предоставить больше информации, помимо той, которую мы уже знаем на основе самооценки показателей курения», — сказал Хуанг.
Из 408 выявленных мест в двух наблюдалась значительная разница в риске в зависимости от расы или этнической принадлежности. Один участок гена CYTH1 показал изменения только у курящих афроамериканцев; другой сайт на MYO1G был более тесно связан с эпигенетическими изменениями у курящих латиноамериканцев по сравнению с другими расовыми и этническими группами. Эти гены выполняют функции, связанные с прогрессированием рака и другими болезненными процессами.
Новые открытия могут улучшить понимание учеными того, почему некоторые группы населения сталкиваются с более высоким риском рака легких, чем другие, сказал Хуан. Курящие афроамериканцы сталкиваются с более высоким риском рака легких, чем курящие белые неиспаноязычные люди, в то время как люди латиноамериканского происхождения могут подвергаться более низкому риску.
Чтобы дополнительно подтвердить свои выводы, Хуанг и его команда собрали данные о метилировании TNE и ДНК у двух других групп участников: 340 человек в Сингапурском исследовании здоровья Китая и 394 человека в когортном исследовании южного сообщества. Исследователи определили многие из тех же сайтов CpG, которые были обнаружены в многоэтническом когортном исследовании, включая сайты, наиболее тесно связанные с TNE. Это доказывает, что самые сильные эпигенетические маркеры курения одинаковы для разных расовых и этнических групп, сказал Хуанг.
Лучшее прогнозирование риска заболеваний
В своем следующем исследовании ученые проведут EWAS по изучению метилирования ДНК и риска рака легких: как эпигенетические изменения увеличивают риск развития рака легких у человека?
«Проведя эти совместные исследования, мы сможем понять механизм, с помощью которого метилирование ДНК действует как посредник между курением и раком легких, что, в свою очередь, может улучшить нашу способность прогнозировать риск рака легких», — сказал Хуанг.
Он и его команда также проводят исследования по изучению эпигенетических изменений, связанных с дополнительными биомаркерами курения , включая биологические уровни кадмия, тяжелого металла, содержащегося в сигаретном дыме .
