بیماری های آلرژیک یکی از شایع ترین بیماری های مزمن دوران کودکی است که بیش از 7 میلیون کودک در ایالات متحده را تحت تاثیر قرار می دهد. شواهد اپیدمیولوژیک از این ایده حمایت می کند که شروع بیماری های آلرژیک معمولاً قبل از سال های پیش دبستانی است، حتی زمانی که علائم مزمن تا بزرگسالی ظاهر نمی شوند. نقش مکانیسم‌های اپی ژنتیکی (به ویژه متیلاسیون DNA) در بیماری‌های آلرژیک تحت بررسی فعال است، زیرا این مکانیسم‌ها در حد فاصل تنظیم ژن، محرک‌های محیطی و فرآیندهای رشدی هستند که همگی برای پاتوژنز آسم و آلرژی ضروری هستند. این مقاله به طور خاص مطالعات متیلاسیون DNA در سطح ژنوم را در بیماری های آلرژیک مرور می کند.
به نظر می رسد متیلاسیون dna متفاوت در مناطق خاص با بیماری آلرژیک همزمان همراه باشد. چند مطالعه نشانه های متیلاسیون را پیش بینی کننده بیماری شناسایی کرده اند.

**خلاصه**
---------

نشان داده شده است که امضاهای متیلاسیون DNA با چندین فنوتیپ بیماری آلرژیک، به طور معمول همزمان با بیماری، مرتبط است. موارد معدودی که قبل از تشخیص پیدا شده اند به ویژه جالب هستند زیرا مسیر اولیه بیماری را برجسته می کنند.
چند سال اخیر دانش ما را در مورد نقش اپی ژنتیک در پاتوژنز و تصویر بالینی آلرژی به طور قابل ملاحظه ای گسترش داده است. به طور خاص، نشان داده شده است که علائم اپی ژنتیک، به ویژه متیلاسیون DNA، دارای پتانسیل تشخیصی برای حساسیت آتوپیک، آسم، رینیت آلرژیک و آلرژی غذایی است. متیلاسیون DNA می تواند پیش بینی کننده پاسخ های بالینی در چالش های کنترل شده آلرژن، از جمله چالش های غذایی خوراکی باشد. علاوه بر این، مکانیسم‌های اپی ژنتیکی هدف‌گیری مستقیم یا غیرمستقیم، این بار به‌ویژه اصلاحات هیستون، توانست بر بیان ژن‌های زمینه‌ای آلرژی تأثیر بگذارد و به طور کلی بیولوژی راه هوایی را در بیماری‌های آلرژیک یا مدل‌های حیوانی آن‌ها بهبود بخشد.
مقدمه
آسم و سایر بیماری های آلرژیک از شایع ترین بیماری های مزمن غیرواگیر دوران کودکی هستند. به عنوان مثال، بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، آسم بیش از 7.0 میلیون کودک زیر 18 سال را در ایالات متحده تحت تاثیر قرار می دهد، با بار اقتصادی که تخمین زده می شود از مجموع سل و HIV/AIDS بیشتر باشد 
شواهد اپیدمیولوژیک از این ایده حمایت می کند که شروع بیماری های آلرژیک معمولاً قبل از سال های پیش دبستانی است، حتی زمانی که علائم مزمن تا بزرگسالی ظاهر نمی شوند. نقش مکانیسم‌های اپی ژنتیکی (به ویژه متیلاسیون DNA) در بیماری‌های آلرژیک تحت بررسی فعال است زیرا این مکانیسم‌ها به عنوان رابط بین تنظیم ژن، محرک‌های محیطی و فرآیندهای رشدی شناخته شده‌اند که همگی برای پاتوژنز آسم و آلرژی ضروری هستند. این مقاله به طور خاص مطالعات متیلاسیون DNA در سطح ژنوم را در بیماری های آلرژیک مرور می کند.
اپی ژنتیک تغییرات ارثی در فعالیت ژن را مطالعه می کند که مستقل از تغییرات در توالی DNA زمینه ای است در میان تغییرات اپی ژنتیکی، مطالعات در مورد آسم و بیماری‌های آلرژیک انسانی در درجه اول بر متیلاسیون DNA متمرکز شده‌اند، فرآیندی با ارتباطات نزدیک، هرچند پیچیده با تنظیم بیان ژن. متیلاسیون DNA یک علامت اپی ژنتیکی قوی است و روش‌های کمی و کاربرپسند برای بررسی گسترده متیلوم اکنون به طور گسترده در دسترس هستند و جایگزین مطالعات ژنی کاندیدایی می‌شوند که در ابتدا رویکرد انتخابی بودند. این روش‌های گسترده ژنومی بر سنجش‌های ساده و خطوط لوله تحلیلی ساده تکیه دارند و به جای روش‌های جداسازی کروماتین، به DNA نیاز دارند. بنابراین، مطالعات متیلاسیون DNA، بر خلاف تجزیه و تحلیل های چالش برانگیزتر اصلاحات هیستون پس از ترجمه، در حال شکوفایی است و در حال حاضر مجموع مطالعات اپی ژنتیک انجام شده در جمعیت های انسانی مبتلا به آسم و آلرژی را نشان می دهد.

متیلاسیون DNA به طور معمول در سیتوزین های موجود در دی نوکلئوتیدهای CpG رخ می دهد که وضعیت متیلاسیون آن با تکنیک هایی که بر تبدیل بی سولفیت تکیه دارند ارزیابی می شود. در این واکنش، سیتوزین‌های متیله نشده به تیمین تبدیل می‌شوند و فقط سیتوزین‌های متیله به این شکل حفظ می‌شوند. 
اکثر مطالعات گسترده ژنومی انجام شده در آسم و آلرژی متیلاسیون DNA در سلول های خون محیطی را هدف قرار داده اند و تنها تعداد کمی از بافت های راه هوایی را بررسی کرده اند. حتی اگر ریه ارگان هدف اصلی در آسم و آلرژی است، به دست آوردن بافت ریه به طور معمول اغلب در بزرگسالان مشکل ساز است و در کودکان تقریبا غیرممکن است. از سوی دیگر، تغییرات ایمنی همراه و اغلب مقدم بر تشخیص بالینی بیماری های آلرژیک است. بنابراین، بررسی سلول‌های ایمنی خون محیطی اطلاعاتی را به‌طور بالقوه مرتبط با پاتوژنز بیماری فراهم می‌کند.

***تغییرات اپی ژنتیک در بیماری آلرژیک همزمان***
-----------------------------------------------

تاکنون، بیشتر مطالعات متیلاسیون DNA در آلرژی و آسم بر روی افراد مبتلا به بیماری همزمان و/یا مثبت بودن فنوتیپ مورد علاقه متمرکز شده است. در میان جدیدترین آنها، مطالعه ای ارتباط بین غلظت IgE سرم و متیلاسیون DNA را در 95 شجره هسته ای بررسی کرد. نتایج مثبت در خانواده های دیگر و در افراد از جمعیت عمومی تایید شد. ارتباط تکراری بین IgE و متیلاسیون کم در 36 جایگاه پیدا شد. ژن های حاشیه نویسی شده به این جایگاه ها، محصولات ائوزینوفیل شناخته شده را کد می کنند و همچنین واسطه های التهابی فسفولیپید، فاکتورهای رونویسی خاص و پروتئین های میتوکندری را دخیل می کنند.
مطالعه اخیر دیگری، الگوهای متیلاسیون DNA و بیان ژن را در کودکان 6 تا 12 ساله درون شهری مبتلا به آسم آتوپیک مداوم با افراد سالم مقایسه کرد. نتایج در یک جمعیت مستقل از بیماران مبتلا به آسم تایید شد. هشتاد و یک منطقه متیله متفاوت شناسایی شد. چندین ژن ایمنی از جمله IL13، RUNX3 و TIGIT در آسم هیپومتیله شدند. در میان بیماران مبتلا به آسم، 11 ناحیه متیله متفاوت با غلظت IgE سرم بالاتر و 16 ناحیه با درصد FEV1 پیش بینی شده مرتبط بودند. علائم متیلاسیون دخیل در بلوغ سلول های T (RUNX3)، ایمنی Th2 (IL4) و استرس اکسیداتیو (کاتالاز) در یک گروه مستقل مبتلا به آسم از کودکان ساکن در شهر تایید شد.

**پیش بینی کننده های اپی ژنتیک بیماری آلرژیک**
----------------------------------------------

  

علیرغم ارتباط بالینی بالقوه آنها، تفسیر مطالعات متمرکز بر آسم و بیماری آلرژیک همزمان مشکل ساز است زیرا تعیین اینکه آیا تغییر مرتبط با بیماری معین علت یا پیامد آن بیماری است غیرممکن است. طرح مطالعه ای روشن تر و امیدوارکننده تر است که در آن اپی ژنوم برای کشف عوامل پیش بینی کننده بیماری در اوایل زندگی یا حتی در بدو تولد، یعنی قبل از ظهور علائم بیماری بررسی می شود. بنابراین این طرح با شواهد اپیدمیولوژیک مطابقت دارد که نشان می دهد آسم خیلی قبل از بروز علائم شروع می شود .
وانگ و همکاران برای بررسی بی‌طرفانه متیلوم برای تأثیر قرار گرفتن در معرض دود قبل از تولد، به پلتفرم Illumina 27K تکیه کرد. پس از اینکه چندین نامزد در 14 نمونه سلول خون بند ناف شناسایی شدند و این کاندیدها با جداسازی قطعات وابسته به متیلاسیون در 150 نمونه دیگر تأیید شدند، تنها متیلاسیون TSLP به طور قابل توجهی با قرار گرفتن در معرض دود قبل از تولد مرتبط بود (OR=3.17].
یک مطالعه جدیدتر که بر بستری با پوشش بالا تکیه داشت، ژنوم را برای نشانه‌های متیلاسیون DNA پیش‌بینی‌کننده آسم دوران کودکی در سلول‌های تک هسته‌ای خون بندناف از 36 کودک (18 غیرآسمی، 18 مبتلا به آسم در سنین 2 تا 9 سال) که در توسان ثبت‌نام کرده بودند، جستجو کرد. مطالعه ایمنی نوزادان، یک گروه تولد انتخاب نشده که به مدت بیش از یک دهه از نظر آسم از نزدیک تحت نظر قرار گرفته است. سلول های خون بند ناف حاوی 589 ناحیه متیله متفاوت مرتبط با آسم دوران کودکی بودند. تجزیه و تحلیل شبکه و تنظیم کننده بالادست نشان داد که زیرمجموعه ای از این مناطق با ژن هایی که در مسیرهای تنظیم کننده ایمنی و پیش التهابی قرار می گیرند، نقشه برداری می کنند. شناسایی علائم اپی ژنتیکی در بدو تولد نشان می‌دهد که یک جزء اپی ژنتیکی در پاتوژنز بیماری وجود دارد و نشان می‌دهد که ژن‌هایی که متیلاسیون دیفرانسیل دارند در قرار دادن کودک در مسیر بیماری نقش دارند.
این احتمال توسط یک مطالعه جالب دیگر پشتیبانی می شود که متیلوم کودکان با یا بدون حساسیت غذایی را در دو نقطه زمانی (تولد و 12 ماهگی) مورد بررسی قرار داد. یک رویکرد یادگیری نظارت شده منجر به شناسایی یک امضای جدید 92-CpG در سلول‌های CD4+ T شد که کودکانی را که تا 12 ماهگی دچار آلرژی غذایی بالینی شده بودند، متمایز کرد و در ژن‌های کدکننده مولکول‌های سیگنال‌دهنده کیناز MAP غنی شد. نکته مهم این است که این امضا از بدو تولد تا 12 ماهگی ثابت بود، که نشان می‌دهد کودکانی که این امضا را دارند در مسیر اپی ژنتیکی به سمت بیماری از قبل از تولد بودند .

نتیجه گیری
----------

به طور کلی، نتایج مطالعات متیلاسیون DNA و ژنوم کاندید در آسم و بیماری های آلرژیک انسان چندان دلگرم کننده نیست. در نگاه اول، سناریوی برآمده از این داده ها دلگرم کننده نیست. در واقع، به استثنای معدود، مناطقی که متیلاسیون افتراقی مرتبط با بیماری تشخیص داده شد، در سرتاسر ژنوم پخش شده‌اند، بدون هیچ پیوند عملکردی آشکاری با مسیرهای مرتبط با آسم و/یا آلرژی و بدون یا حداقل تکرار در مطالعات انجام می‌شود. علاوه بر این، حتی زمانی که از نظر آماری معنی‌دار بود، تفاوت‌های مرتبط با بیماری در متیلاسیون DNA معمولاً اندک و در حد چند درصد بود که سؤالاتی را در مورد اهمیت بیولوژیکی آنها ایجاد می‌کرد.
با این حال، برخی شرایط کاهش دهنده وجود دارد. مقایسه مطالعات به دلیل ناهمگونی بالای آنها در طراحی و خصوصیات فنوتیپی دشوار است. علاوه بر این، به دلیل الزامات فنی نسبتاً ساده تجزیه و تحلیل متیلاسیون DNA در سطح ژنوم، اغلب این مطالعات یک محصول جانبی و نه یک هدف اولیه از مجموعه‌های داده‌های موجود بود. در نتیجه، سوالاتی که پرسیدند (و پاسخ هایی که دریافت کردند) اغلب ساختگی به نظر می رسند. تعداد موارد و کنترل‌ها در هر مطالعه نیز بسیار متفاوت است، که نشان‌دهنده فقدان معیارهای قطعی برای تعریف اندازه‌های جمعیت مناسب برای تولید نتایج قوی است. بافت ها/سلول هایی که این مطالعات بر روی آنها انجام شده است نیز شایسته اظهار نظر هستند. به دلیل در دسترس بودن و دسترسی آسان، بیشتر مطالعات بر روی DNA جدا شده از لکوسیت های خون محیطی شکسته نشده یا سلول های تک هسته ای خون محیطی تکیه داشتند. چنین رویکردی ممکن است مشکل ساز باشد اگر سلول های دارای علامت مشخص به نسبت های مختلف در بین موارد و کنترل ها وجود داشته باشند.
به طور متعادل، اپی ژنتیک آسم و آلرژی هنوز در مراحل ابتدایی است و برای شکوفایی مزرعه باید بر برخی موانع غلبه کرد. از نظر فناوری، جمع‌آوری اطلاعات قوی‌تر نیازمند توسعه پلتفرم‌های آرایه‌ای با پوشش بالاتر و در نهایت رسیدن به سن روش‌های توالی‌یابی نسل بعدی است که می‌توانند به طور موثر داده‌های DNA تبدیل‌شده به بی سولفیت را مدیریت کنند.
برای طراحی مطالعه، مطلوب است که تاکید بیشتر و بیشتر به سمت جستجوی علائم پیش‌بینی‌کننده، به جای مرتبط با فنوتیپ بیماری مورد علاقه، تغییر کند. به نظر می رسد این حرکت به ویژه در بیماری های آلرژیک که معمولاً در پاسخ به سیگنال های محیطی ایجاد می شوند و با برنامه های رشد کودک در تعامل هستند، مناسب است. به‌ویژه یافته‌های حاصل از مطالعات در گروه‌های فنوتیپ‌شده مادر-کودک که نمونه‌هایی را از بدو تولد در طول دهه اول زندگی جمع‌آوری می‌کنند و به دقت قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی، رژیم غذایی و میکروب‌ها را برای مادران و کودکان ارزیابی می‌کنند، تحول‌آفرین خواهد بود. در حالی که توانایی به دست آوردن نمونه هایی به غیر از خون بند ناف و خون محیطی از چنین جمعیت هایی ممکن است محدود باقی بماند، چنین گروه هایی امکان تجزیه و تحلیل مسیرهای اپی ژنتیکی را در طول زمان فراهم می کند، موضوعی که به شدت به فرآیندهای رشدی مرتبط است که مکانیسم های اپی ژنتیک در درجه اول تنظیم می کنند. چنین همگروهی های تولد همچنین امکان بررسی روابط بین متیلوم جنین و متیلوم و مواجهه مادر (به عنوان مثال، سیگار کشیدن یا مشخصات میکروبی محیطی خاص) و به طور همزمان، پیامدهای اولیه بیماری آلرژیک زندگی (و بعد) را فراهم می کند. ما انتظار داریم که این نسل دوم و پویاتر از مطالعات اپی ژنتیک از بسیاری از دام‌های اولیه جلوگیری کند و نتایج هیجان‌انگیزی را ارائه دهد که پتانسیل مطالعات اپی ژنتیک را برای تقویت درک بهتر بیماری‌زایی آسم و آلرژی نشان می‌دهد.
در نهایت، اپی ژنتیک بیماری آلرژیک باید با یک موضوع گسترده‌تر که برای همه تحقیقات پیچیده بیماری‌ها به چشم می‌خورد، برخورد کند: لزوم ادغام داده‌های اپی ژنتیک با داده‌های حاصل از سایر زمینه‌ها (ژنتیک، میکروبیوم و مطالعات مواجهه، ایمونولوژی، فیزیولوژی). فقط برای نام بردن برخی) که از نظر فنی متمایز و متفاوت هستند و در عین حال مکمل هم هستند. استراتژی‌های بیوانفورماتیک و آمار زیستی جدید باید برای این رشته ایجاد شود تا به این هدف برسد، جام مقدس واقعی.

**منابع**
---------

1. ↑  DeVries, A. & Vercelli, D. (2015). Epigenetics in allergic diseases. Current opinion in pediatrics, 27(6), 719–723.