¿Pueden los estudios de gemelos decirnos algo sobre las influencias epigenéticas?

Esto comenzó como un comentario sobre la excelente respuesta de Justin Ma, pero se convirtió en su propia respuesta.

Como dijo Justin, los estudios de gemelos no son la respuesta a esta pregunta; probablemente la heredabilidad epigenética explica poco o nada de la heredabilidad, pero no podemos descartarla. Un enfoque aparentemente prometedor es el extenso perfil epigenético de casos y controles. Esto se ha hecho para la metilación del ADN, y el enfoque se conoce como un “estudio de asociación de todo el metiloma” [1]. (Un tipo más interesante de datos epigenéticos son las modificaciones de histonas, pero es más costoso analizarlas). El diseño del estudio “MWAS” se confunde fácilmente con la causalidad inversa (por ejemplo, IMC -> metilación). Es posible que su panel de metilación explique ~ 100% de la variación en su fenotipo, debido a que la causalidad inversa afecta a muchos marcadores.

Un enfoque emergente en este campo es explotar el hecho de que los marcadores epigenéticos tienen un componente genético, incluido un componente cisgenético: las variantes genéticas afectan las modificaciones de histonas cercanas [2]. Realiza un estudio de “histona QTL” para identificar las variantes genéticas que afectan a los marcadores epigenéticos cercanos (estas variantes se denominan hQTL) y ver si alguno de sus hQTL también es un GWAS. Este enfoque se ha aplicado con éxito a los datos QTL de expresión génica (eQTL), aunque persisten las advertencias sobre la causalidad [3]. (Tengo una preimpresión sobre la estimación de la heredabilidad explicada por los efectos cis-eQTL; no es un problema fácil, y nuestro enfoque probablemente no se generalizará a los datos de hQTL). Pero, por supuesto, este tipo de estudio se limita al estudio de componentes de varianza genética; no nos dirá nada acerca de si existe herencia epigenética.

[1] Aberg, Karolina A., y col. “Estudio de asociación de metiloma de esquizofrenia: identificación de firmas de biomarcadores sanguíneos de lesiones ambientales”. JAMA psiquiatría 71.3 (2014): 255-264.

[2] Waszak, Sebastian M. y col. “Variación de la población y control genético de la arquitectura modular de cromatina en humanos”. Cell 162.5 (2015): 1039-1050.

[3] Gusev, Alexander, et al. “Enfoques integradores para estudios de asociación a gran escala del transcriptoma”. Nature genetics 48.3 (2016): 245-252.

No, no sin grandes cantidades de datos adicionales.

Al dividirlo en componentes de varianza, un modelo de heredabilidad generalmente lo desglosa así: V (P) = V (G) + V (Env) + V (G x Env). * V (G x Env) generalmente se confunde en V ( G), aunque hay formas de eliminar ese efecto.

La heredabilidad epigenética se confundirá en la V (G) en un diseño de estudio gemelo tradicional que dará como resultado una sobreestimación de V (G). Los estudios que incorporan datos genéticos (por ejemplo, GWAS o modelo de efectos aleatorios de todo el genoma), por otro lado, subestiman la heredabilidad. Esta diferencia se conoce popularmente como “falta de heredabilidad”. Por ejemplo, la altura se estima regularmente en [matemáticas] h ^ 2 ~ = 0.7 [/ matemáticas], pero GWAS (basado en señales SNP de gran efecto) solo captura aproximadamente [matemáticas] h ^ 2 ~ = 0.15 [/ math] y todos los modelos de efectos aleatorios de SNP todavía solo pueden llegar hasta [math] h ^ 2 ~ = 0.35 [/ math]. Los investigadores suponen que parte de esta heredabilidad faltante se debe a la epigenética. Pero también se supone que este efecto es pequeño, especialmente en mamíferos, donde se produce un restablecimiento significativo. Hay muy poca evidencia de herencia epigenética transgeneracional que contribuya significativamente a una variación significativa. Las plantas tienen la evidencia más fuerte de una herencia epigenética transgeneracional significativa, pero incluso aquí, la historia de la reproducción muestra que su contribución fenotípica es menor.

La forma más efectiva de estimar este efecto requeriría un extenso perfil de metilación de una gran población. No he visto esto hecho correctamente en ninguna población natural en ninguna especie. (Lo he visto bien en una población de plantas mutantes de metilación). Este estudio sería costoso, requeriría muchos individuos y probablemente una población estructurada. Esto es actualmente imposible en humanos.

Se podrían realizar otros estudios que estiman estos mismos efectos (por ejemplo, utilizando datos de expresión génica), pero cualquier inferencia dependería de muchos supuestos.

* Puede ser más complicado, porque estos no son independientes. La correlación entre G y E también debe modelarse (cov (GE)), así como otras fuentes de error.

No en la forma en que estás pensando. Pero, los estudios de gemelos idénticos (que comparten los mismos genes) podrían ser útiles para comprender cómo la epigenética y los factores ambientales que modifican la expresión pueden cambiar la expresión del fenotipo.

La mayoría de los datos epigenéticos parecen provenir de la abuela materna, por lo que los gemelos / trillizos donde las madres son gemelas / trillizos deberían tener influencias epigenéticas bastante uniformes.

Lo que está buscando son rasgos que se comparten en los cuatro a nueve individuos involucrados donde los marcadores genéticos idénticos para ese rasgo en individuos fuera de ese grupo no corresponden a la misma expresión y donde esto es consistentemente cierto.

Si se hereda demostrablemente pero no en los genes mismos, está en otra cosa que se hereda, también conocida como marcadores epigenéticos.