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くも膜下出血後の遅発性脳虚血患者におけるゲノムワイドな血液DNAメチル化解析
Genome-wide blood DNA methylation analysis in patients with delayed cerebral ischemia after subarachnoid hemorrhage.
PMID: 32651463 DOI: 10.1038/s41598-020-68325-3.
抄録
くも膜下出血（SAH）後の遅発性脳虚血（DCI）発症に関連するエピジェネティックな変化についてはほとんど知られていない。ここで我々は、臨床転帰不良の主な原因であるDCIに特異的に関連するゲノムワイドなDNAメチル化プロファイルを調査した。SAH患者40名（DCI：n=13、非DCI：n=27）を対象にエピゲノムワイド関連研究（EWAS）と定量的リアルタイムPCR（qRT-PCR）を実施した。重亜硫酸塩修飾およびメチル化特異的PCRを用いた複製研究を36人の患者（DCI、n=12；非DCI、n=24）でさらに実施した。メチル化の相対的な程度は、中央値および25～75パーセンタイルとして記載した。DCI群と非DCI群の臨床的特徴には有意差は認められなかった。EWASで解析された上位10の異なるメチル化遺伝子のうち、cg00441765（INSR遺伝子）とcg11464053（CDHR5遺伝子）の2つの異常にメチル化されたCpG部位は、mRNA発現の低下と関連していた（2）。それらは、INSR［DCIでは0.00020（0.00012-0.00030）対非DCIでは0.00050（0.00030-0.00068）］、CDHR5［DCIでは0.114（0.053-0.143）対非DCIでは0.170（0.110-0.212）］であった。DCI患者は非DCI症例と比較して、複製試験ではメチル化の程度の増加を示した。INSR、DCIでは0.855（0.779-0.913）対非DCIでは0.582（0.565-0.689）；CDHR5、DCIでは0.786（0.708-0.904）対非DCIでは0.632（0.610-0.679）であった。2つの新規遺伝子、INSRとCDHR5のハイパーメチル化は、SAH後のDCIの早期発見のためのバイオマーカーとして機能する可能性がある。
Little is known about the epigenetic changes associated with delayed cerebral ischemia (DCI) pathogenesis after subarachnoid hemorrhage (SAH). Here, we investigated genome-wide DNA methylation profiles specifically associated with DCI, which is a major contributor to poor clinical outcomes. An epigenome-wide association study (EWAS) and quantitative real-time PCR (qRT-PCR) were conducted in 40 SAH patients (DCI, n = 13; non-DCI, n = 27). A replication study using bisulfite modification and methylation-specific PCR was further performed in 36 patients (DCI, n = 12; non-DCI, n = 24). The relative degree of methylation was described as the median and 25th-75th percentile. No significant differences in clinical characteristics between DCI and non-DCI groups were observed. Among the top 10 differentially methylated genes analyzed via EWAS, two aberrantly methylated CpG sites of cg00441765 (INSR gene) and cg11464053 (CDHR5 gene) were associated with decreased mRNA expression (2). They include INSR [0.00020 (0.00012-0.00030) in DCI vs. 0.00050 (0.00030-0.00068) in non-DCI] and CDHR5 [0.114 (0.053-0.143) in DCI vs. 0.170 (0.110-0.212) in non-DCI]. Compared with non-DCI cases, patients with DCI exhibited an increased degree of methylation in the replication study: INSR, 0.855 (0.779-0.913) in DCI vs. 0.582 (0.565-0.689) in non-DCI; CDHR5, 0.786 (0.708-0.904) in DCI vs. 0.632 (0.610-0.679) in non-DCI. Hypermethylation of two novel genes, INSR and CDHR5 may serve as a biomarker for early detection of DCI following SAH.