Testul de sânge matern oferă indicii despre metilarea prenatală și riscul de autism
Metilarea ADN-ului din sângele matern poate oferi o oportunitate de cercetare minim invazivă pentru a identifica semnături epigenetice prenatale asociate cu diagnosticul ulterior de autism, susținând studii viitoare despre biomarkeri și intervenții timpurii.
Un studiu recent publicat în Communications Biology a analizat dacă modelele de metilare a ADN-ului liber din sângele matern (cfDNA) ar putea ajuta la identificarea semnăturilor epigenomice prenatale asociate cu diagnosticul de autism în spectrul autismului (ASD) și obezitatea maternă.
Autismul în spectrul autismului (ASD) este o tulburare neurodezvoltată frecvent întâlnită la copiii americani, caracterizată prin deficite persistente în comunicarea socială și comportamente restrictive și repetitive. Prezentarea clinică și severitatea acesteia variază semnificativ. Copiii cu ASD experimentează frecvent condiții co-ocurente, cum ar fi tulburarea de deficit de atenție, obezitatea, epilepsia, anxietatea, depresia și dizabilitatea intelectuală. Intervențiile comportamentale timpurii pot îmbunătăți rezultatele, dar progresele sunt împiedicate de lipsa unor markeri moleculare timpurii fiabili pentru a ghida diagnosticul și intervenția în timp util.
ASD apare dintr-o combinație de factori genetici și de mediu. Deși ratele ridicate de concordanță în gemenii monozigoți indică un component genetic puternic, ASD este poligenic, implicând numeroase variante rare și comune. Expunerile de mediu, în special obezitatea maternă (MO), modulează suplimentar riscul de ASD prin interacțiunea cu susceptibilitatea genetică.
Mecanismele epigenetice, în special metilarea ADN-ului, mediază impactul expunerilor de mediu, cum ar fi MO, asupra rețelelor genice implicate în ASD. Semnăturile de metilare asociate cu ASD au fost identificate în creierul uman și în placentă, în timp ce modelele animale arată că modificările epigenetice induse de MO în creierul în dezvoltare pot perturba neurodezvoltarea și comportamentele sociale.
Cercetările umane asupra markerilor epigenetici timpurii pentru ASD sunt limitate de inaccesibilitatea țesutului fetal înainte de diagnosticul clinic. Progresele recente în testarea prenatală noninvazivă permit acum analiza cfDNA din sângele matern. cfDNA, derivat din apoptoza placentară, crește în plasma maternă pe măsură ce sarcina progresează și păstrează un profil metilomic placentar, oferind o fereastră noninvazivă asupra epigenomului fetal. Cu toate acestea, cercetarea asupra metilomului cfDNA prenatal rămâne constrânsă de metodele de rezoluție scăzută și dimensiunile reduse ale eșantionului.
Studiul actual a analizat probe din cohorta Markers of Autism Risk in Babies – Learning Early Signs (MARBLES), un studiu prospectiv care a înrolat femei cu risc crescut de a avea copii cu autism în spectrul autismului (ASD). Criteriile de eligibilitate au inclus femei care erau însărcinate sau planificau o sarcină și aveau un copil diagnosticat anterior cu ASD, precum și femei care ar putea avea frați vitregi ai unui copil cu ASD. Participantele trebuiau să aibă cel puțin 18 ani, să fie vorbitoare de engleză și să locuiască la maximum 2,5 ore distanță de zona Davis/Sacramento.
Mamele au furnizat date demografice, dietetice și medicale înainte și pe parcursul sarcinii. Copiii au fost evaluați pentru simptome ASD la 6, 12, 24 și 36 de luni. Rezultatele neurodezvoltării au fost stabilite folosind algoritmi consacrați, bazându-se pe scoruri din Autism Diagnostic Observation Schedule (ADOS) și Mullen Scales of Early Learning (MSEL).
Copiii clasificați ca non-ASD au inclus atât participanți tipic dezvoltați, cât și non-tipic dezvoltați. Pentru această analiză, au fost incluși doar cei cu cel puțin 1 ml de plasmă sanguină disponibilă pentru extragerea cfDNA.
Un total de 51 de sarcini au fost selectate pentru a captura variabilitatea în sexul fetal, IMC-ul matern și diagnosticul ASD. cfDNA din plasma maternă, colectată aproape de naștere, la 36-41 de săptămâni de gestație, a fost izolată și supusă secvențierii bisulfitelor întregului genom (WGBS) pentru analiza metilomului la nivel de bază unică.
Analizând metilomul cfDNA separat în funcție de sexul fetal, analiza a identificat regiuni diferențial metilate (DMRs) asociate cu ASD, care erau în special îmbogățite în gene și căi importante pentru neurodezvoltare. În mod notabil, sarcinile feminine au arătat un număr mai mare și o magnitudine mai mare a acestor DMR-uri decât sarcinile masculine. În plus, direcția modificărilor de metilare a fost adesea diferită între sexe, sugerând răspunsuri epigenetice specifice sexului.
DMR-urile asociate cu ASD au fost predominant găsite în regiunile genice și în regiunile genomului bogate în site-uri de citosină-fosfat-guanină (CpG), care sunt cunoscute ca fiind elemente cheie de reglementare. Genele mapate la aceste regiuni erau puternic implicate în semnalizarea sinaptică, semnalizarea calciului și sincronizarea circadiană, procese esențiale pentru dezvoltarea normală a creierului. Atât listele de gene DMR masculine, cât și cele feminine s-au suprapus semnificativ cu genele de risc pentru autism deja stabilite, deși unele analize ajustate pentru fracția fetală feminină au arătat o îmbogățire mai slabă pentru aceste gene de risc. În plus, aceste DMR-uri erau îmbogățite în loci genomici care suferă modificări dinamice de metilare pe parcursul sarcinii, subliniind relevanța lor potențială în dezvoltare.
Paternurile de metilare observate în cfDNA au arătat o suprapunere considerabilă cu DMR-urile asociate cu ASD raportate în probele de placentă de termen corespunzătoare și țesuturile corticale postmortem neafiliate. A existat o suprapunere considerabilă la nivelul genelor și o convergență în căile biologice afectate în aceste țesuturi diferite și între sexe, cu căile de semnalizare sinaptică fiind deosebit de proeminente. Este important de menționat că un set de gene esențiale a fost găsit a fi diferit metilat în toate țesuturile și grupurile de sex, multe dintre ele având roluri fundamentale în neurodezvoltare.
Unele DMR-uri au fost exclusive listelor specifice sexului feminin și au inclus gene cunoscute de risc pentru ASD. DMR-urile asociate cu MO în cfDNA erau, de asemenea, îmbogățite în căile genelor relevante pentru ASD și s-au suprapus semnificativ cu DMR-urile ASD pentru ambele sexe, având o îmbogățire comună în căile sinaptice și neurodezvoltării.
Analiza căilor utilizând baza de date Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) a demonstrat că DMR-urile asociate atât cu ASD, cât și cu MO converg pe mai multe căi cheie, inclusiv semnalizarea calciului, sincronizarea circadiană și transmiterea sinaptică. În timp ce genele asociate exclusiv cu DMR-urile MO erau implicate în semnalizarea neuromodulatorie, cele asociate exclusiv cu DMR-urile ASD erau mai des legate de procesele metabolice și funcția proteinelor motorii, sugerând atât
