多種がん発見：“ targeted methylation-based assay ”

採血一つで癌検診・・・という画期的うたい文句

あまねく癌全体に、特異度が99以上あるが、スクリーニング検査としては感度が重要だろうが、進行癌で76％・・・ここに問題がありそう

stage 1 においては 32%

早期がん発見にはまだ問題ありそう

Promising Results for Targeted Methylation Sequencing in the Detection of Multiple Types of Cancer

https://www.cancertherapyadvisor.com/home/news/conference-coverage/european-society-for-medical-oncology-esmo/esmo-2019/cancer-promising-results-for-targeted-methylation-sequence-detection/

“ targeted methylation-based assay ”

Google日本語訳

研究者は、肺がんを含むすべての段階で20種類以上のがんの血液サンプルを高い精度でスクリーニングできる、新しい標的メチル化ベースのアッセイを開発しました。 また、2019年9月27日から10月1日までスペインのバルセロナで開催された欧州医療腫瘍学会（ESMO）2019会議で発表された研究結果によると、原組織（TOO）を正確に特定します。
肺癌のほか、肛門、膀胱、結腸直腸、食道、頭頸部、肝臓/胆管、リンパ腫、卵巣、膵臓、形質細胞新生物、および胃癌などのメチル化ベースのアッセイスクリーニング。
「私たちの以前の研究は、メチル化ベースのアッセイが血液サンプル中の複数の形態の癌を検出する従来のDNA配列決定アプローチよりも優れていることを示しました」と、筆頭著者のGeoffrey R. 「新しい研究の結果は、そのようなアッセイが癌の人々をスクリーニングするための実行可能な方法であることを示しています。」

their prospective study, Dr. Oxnard and colleagues analyzed cell-free DNA (cfDNA)—DNA that is released into the bloodstream following cell death—in 3,583 blood samples, of which 1,530 were from patients with cancer and 2,053 were from cancer-free individuals.

The overall specificity of the assay was 99.4%, and the sensitivity for aggressive cancers was 76%. 

Specifically, sensitivity was 32% in stage I cancer, 76% in stage II cancer, 85% in stage III cancer, and 93% in stage IV cancer. In all cancer types, sensitivity was 55%. Lastly, 97% of samples yielded TOO results, with correct TOO recorded in 89% of samples.

European Society for Medical Oncology (ESMO) 2019 Congress

うつとエピジェネティック変化(DNAメチル化）

うつと、エピジェネティック変化であるDNAメチル化signatureの関連性

遺伝と環境によるエピジェネティック変化として代表的な CpG siteのメチル化とうつの関連性明確化


DNA Methylation Signatures of Depressive Symptoms in Middle-aged and Elderly Persons
Meta-analysis of Multiethnic Epigenome-wide Studies
JAMA Psychiatry. Published online July 11, 2018. doi:10.1001/jamapsychiatry.2018.1725


民族横断的 epigenome-wide association studies (EWAS)メタ解析
framework of the Cohorts for Heart and Aging Research in Genomic Epidemiology (CHARGE) Consortiumとして施行

discovery cohortは、 7948名（女性 4104, 51.6%)、平均年齢 65.4, SD 5.8歳
replication cohortは、 3308 名 (女性 2456 [74.2%] ) 、平均年齢 60.3, SD 6.4歳


EWASにて、うつ症状と関連有意の3つのCpG siteメチル化同定

• cg04987734 (P = 1.57 × 10−08; n = 11 256
• CDC42BPB gene), cg12325605 (P = 5.24 × 10−09; n = 11 256; ARHGEF3 gene)
• intergenic CpG site cg14023999 (P = 5.99 × 10−08; n = 11 256; chromosome = 15q26.1)

脳内（基底核）の CDC42BPB gene(effect, 0.14; P = 2.7 × 10−03) と線維芽細胞 ARHGEF3 (effect, −0.48; P = 9.8 × 10−04) の予測発現性は大うつと相関

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脳内（基底核）メチル化推定方法は以下記載（よく分からんが・・・）
Blood and Brain Correlation

We checked the correlation between methylation in blood and various brain regions at the 3 identified sites using a web-based tool (BECon18) and a blood-brain DNA methylation comparison tool (http://epigenetics.essex.ac.uk/bloodbrain/).
BECon showed correlation between blood and brain DNA methylation, for example, methylation at cg04987734 in the CDC42BPB gene was highly correlated (r = 0.81) between blood and the Brodmann area 7 that spans the medial and lateral walls of the parietal cortex (eFigure 6 in the Supplement)

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うつ病の遺伝的関与は中程度で、heritabilityとしては40-50%で、高齢うつではわずか
心理社会的ストレッサーが炎症誘発性サイトカイン増加をもたらし、うつ発症ということも示唆されている。DNAメチル化のようなエピジェネティックなメカニズムと心理社会的ストレッサーとの関連性をうまく説明できたら・・・

AHRR低メチル化は、肺機能低値、肺機能減衰、呼吸器症状と関連

AHRR(cg05575921)の低メチル化と肺機能とその推移、呼吸器症状の検討


エピジェネティックは、DNAシークエンスの変化を伴わないmeiotical、mitoticalな遺伝性変化で、DNAメチル化やヒストン修飾などの変化で、monogenicもしくはmulti-factorialな疾患と関与する。アルコール、喫煙などの生活習慣、大気汚染などがこれに関与。AHRR遺伝子のhypomethylationは、喫煙暴露にて、epigenome wide association研究での確たる知見で、"hypomethylation at cg05575921"が受動喫煙、母胎からの喫煙影響を含め知見が蓄積している。一方、肺機能、肺機能低下、呼吸器症状へ影響を与えるもっとも重篤なライフスタイル要素は喫煙である。
AHRR hypmethylationはCOPD、重度COPD増悪リスクと相関、しかし、肺機能、肺機能減衰への影響は不明であった



AHRR hypomethylationを喫煙のバイオマーカーとして肺機能、呼吸器症状と関連するという仮説検証

結論は、AHRR低メチル化は、肺機能低値、肺機能減衰、呼吸器症状と関連とのこと

AHRR hypomethylation, lung function, lung function decline, and respiratory symptoms
Jakob B. Kodal, et al.
European Respiratory Journal 2018; DOI: 10.1183/13993003.01512-2017



Copenhagen City Heart Study、1991-1994、9113名
バイサルファイト処理白血球DNA、採血時スパイロメトリ
さらに、肺機能を 2001-2003年再測定 4532名


横断的に、methylation extent 10%減少は、喫煙を含む多変量補正後FEV1 z-score 0.2低下と関連　(95% 信頼区間:0.1–0.2)


Hypomethylation は、FVC、FEV1/FVCに関してもz-score低下と相関

最小vs最大3分位比較前向き解析では、FEV1/身長³の急速な低下を示す　 interaction=0.003、同様、FVC/身長³(p=0.01)。しかし、FEV1/FVCでは示さない(p=0.08)
methylation extent10％低下あたりの多変量補正オッズ比は、慢性気管支炎で1.31(1.18–1.45)、呼吸器症状全般で 1.21(1.13–1.30)

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Aryl-hydrocarbon receptor repressor:AHRR

この受容体結合パートナーであるaryl hydrocarbon receptor nuclear translocator (ARNT)の結合で aryl hydrocarbon receptor (AhR)を介して、ダイオキシンやダイオキシン様複合体がteratogen : 催奇性物質 として作用発現する。この遺伝子によりencodeされた蛋白は、ARNT結合arylhydrocaron recepterと競合作用を示しAhrによる信号transductionを抑止する。受容体の発現は、受容体/translocator heterodimerにより刺激、ネガティブフィードバックメカニズムにより受容体機能を調整する。さらに、encodeされた蛋白は、NF-κBに結合。AhRR遺伝子は腫瘍抑制作用を示す

https://en.wikipedia.org/wiki/Aryl_hydrocarbon_receptor_repressor


日本語訳しても、この方面特に基礎知識が無いので分からん

 ↓
 http://www.biology.tohoku.ac.jp/lab-www/molbiol/dioxin/dioxin.html

ダイオキシンで誘導される一群の解毒酵素があって、メチルコランスレン誘導型酵素といわれています。なかでも、シトクロームP-450という解毒酵素の仲間のうちで、シトクロームP-450 1A1とシトクロームP-450 1A2という酵素が強く誘導されます。最近では、この二つの酵素は、それぞれCYP1A1とCYP1A2と簡単に呼ばれています。

 CYPというとなじみだが、このCYP1A1、CYPA2というかろうじて、"ニューキノロン系抗菌薬（エノキサシン，ノルフロキサシン，シプロフロキサシン），フルボキサミン，メキシレチン，プロパフェノン，フラフィリン，α-ナフトフラボン"関連で・・

1. CYP1A1とCYP1A2の酵素量の増加は、mRNA量の増加によってもたらされる
2. 遺伝子の活性化は、受容体型転写因子Ahリセプター(AhR)が中心となって行われます
3. AhRは受容体としての活性もあり、多くの低分子有機化合物をリガンドとして結合します。ダイオキシンもその中の一つです。とびぬけて低い濃度で、AhRと結合
4. リガンドを結合したAhRはコンフォメーション変化を起こし、DNAに結合できるようになり、種々の遺伝子の転写調節領域に結合して転写量を増加
5. 転写量の増えた遺伝子として、非常に多彩な遺伝子が活性化されますが、その中にCYP1A1, CYP1A2があり、リガンドとして細胞に入った低分子有機化合物を酸化的に修飾し、その他の誘導される解毒酵素とともに働いて、いわゆる解毒反応がおき排出されます。
6. ダイオキシンは、誘導されるP450を始めとする解毒酵素では代謝することができないので、強い毒性が起きる原因と考えられています。

天然のリガンドとしては、キャベツやブロッコリーなどのアブラナ科の野菜には、比較的大量にインドール-3-カルビノール前躯体が含まれており、容易にインドール-3-カルビノールに変化し、さらに胃酸によってインドール-3-カルビノールは縮合しAhRの強いリガンドに変化することが知られています。

 動物内内在性リガンドはまだわかってない・・・とのこと


Ahリセプターの構造

805個のアミノ酸からなり、転写因子によく見られるベーシック、ヘリックスーループーヘリックス(bHLH)ドメインのほかに特徴的なPASドメインをもち、ステロイドホルモンリセプターとは全く起源を異にする新しいタイプの受容体型転写因子である

260～300個のアミノ酸からなるPASドメインには、約50アミノ酸からなる繰り返し構造(PAS AとPAS B)が存在します。バクテリアにもPASドメインをもつタンパク質が存在し、ヘムなどの低分子化合物をリガンドにもつものがあり、センサータンパク質として機能しています。

AhRは非常に多く組織で発現していることが分かっています。特に肺、肝臓でAhR mRNAの発現は比較的強く、その他、腎臓、脾臓、心臓、脳、骨格筋などの組織でも弱い発現が認められます。 メチルコランスレン投与によってAhR mRNA量は変化せず、構成的にAhR mRNAは発現しているようです。

母子喫煙：母体喫煙とこどものDNAのメチル化

 エピジェネティックのなかで、DNAメチル化の研究だけが目立つわけだが・・・

一般に、哺乳類の場合に、DNAのメチル化といえば、5'- CG -3' （CpGと書くこともあります。）という塩基配列中のC（シトシン）という塩基に生じるメチル化のことです。・・・DNAがメチル化した結果何がおこるのかは、どのような 働きをするDNA領域がメチル化したのかということによって変わってきます。遺伝情報の読み出しを妨げることもありますし、逆に促進することもあるので す。様々なDNA領域で本来と異なるメチル化の状態が生じることによって細胞の機能に異常が生じるのは、このような変化を介して遺伝情報が適切に読み出さ れなくなるためだと考えられます。

http://www.med.tottori-u.ac.jp/molebio/305/578/1417.html

DNAメチル化を含むエピジェネティック変化がヒトの疾患に環境的インパクトをもたらす。妊娠中母体での喫煙は公衆衛生上の問題で有り、多方面から子供の健康へ影響を与え、生涯影響を与えるゆゆしき問題である。一方、子供への悪影響メカニズムは大部分不明で、そのメカニズム解明に対しエピジェネティックが大きな役割を果たす可能性がある。

DNA Methylation in Newborns and Maternal Smoking in Pregnancy: Genome-wide Consortium Meta-analysis 

Bonnie R.  Joubert, et.  al.

The American Journal of Human Genetics (2016),

DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.ajhg.2016.02.019

13コホート、n=6,685のPregnancy And Childhood Epigenetics (PACE) consortium およびメタ解析で、母親の喫煙と新生児血液DNAメチル化、 450,000 CpG 部位 (CpGs)（ Illumina 450K BeadChip）相関性検討

6000超のCpGで、母体喫煙関連の様々なメチル化がゲノムワイド統計学的有意性（偽発見率　5％）、2017の遺伝子に対応する2,965のCpGを含み、これは新生児・成人ともに喫煙関連として新発見。

口蓋裂や喘息など母体喫煙原因疾患としていくつかの遺伝子も見いだされ、メチル化CpGの多数で遺伝子発現認められ、土台メカニズム解明に役立つのかもしれない

DNAメチル化とBMI：GWA

DNAメチル化変異とBMIの初期システマティック解析

459名からのDNAサンプル、35万1千超部位のメチル化値を検証

HIF3A遺伝子近傍の3つのメチル化部位と強い相関性あり、体重変化に関連するDNA
変化と考えられる。



DNA methylation and body-mass index: a genome-wide analysis
Katherine J Dick, et. al.
The Lancet, Early Online Publication, 13 March 2014


HIF:Hypoxia Inducible Factor: 低酸素誘導因子
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/64344

部分引用だけど示唆を感じる（http://vril.blog.so-net.ne.jp/2011-03-09）

肥大した肥満細胞における酸素需給不均衡により、組織低酸素が起こり、組織中の炎症性アディポカインが増える。その結果、マクロファージが集積し、慢性的に軽度の炎症がくすぶることになり、インスリン抵抗性が増強する。以上のように、臨床的にも低酸素症が炎症を促進する