Раніше вченими з Екстера (Британія) було показано, що під час внутрішньоутробного розвитку рівень метилювання ДНК у мозку змінюється особливо інтенсивно. Але більшість колишніх досліджень охоплювало лише обмежену кількість зразків або зосереджувалося на вузькому часовому періоді – в основному на середині вагітності чи пізніше. Це заважало простежити, як саме змінюються патерни метилювання протягом усього життя. Ще одна складність полягала в тому, що зазвичай вимірювалися усереднені показники у змішаній мозковій тканині, що не дозволяло відрізнити зміни в метилюванні у різних типів клітин – наприклад, у нейронів та гліальних клітин, що виконують підтримуючі функції.
Вважається, що такі розлади, як аутизм та шизофренія, зароджуються ще на етапі розвитку кори головного мозку, задовго до появи перших проявів. Щоб глибше розібратися в цих механізмах, дослідницька група поставила за мету створити найдокладнішу на сьогоднішній день карту змін метилювання ДНК у процесі розвитку людського мозку – від 6-го тижня після зачаття до 108 років. Для цього вчені проаналізували зразки кори головного мозку майже тисячі людей. На відміну від колишніх робіт, зосереджених окремих вікових етапах, вони охопили весь життєвий цикл. Крім того, дослідники розробили методику, що дозволяє відокремлювати нейрони – головні клітини, що передають сигнали в корі – від інших типів клітин, наприклад астроцитів.
Виявилося, що основна частина змін метилювання ДНК відбувається ще до народження. Понад 50 тисяч ділянок геному демонструють динаміку, пов’язану із розвитком. Виявилося, що основна частина змін метилювання ДНК відбувається ще до народження. Понад 50 тисяч ділянок геному демонструють динаміку, пов’язану із розвитком. До середини вагітності багато таких змін вже стабілізуються, а після народження вони протікають повільніше і нерідко йдуть у протилежному напрямку. Деякі гени показали нелінійні зміни з так званими “точками перемикання” – різкими стрибками рівня метилювання в проміжку між 12-м та 15-м тижнями після зачаття. Ці гени пов’язані з процесами формування синапсів і зростанням нейронних проекцій.
чені також виявили відмінності в метилюванні ДНК у нейронів та інших клітин мозку: специфічні для нейронів мітки з’являлися ще до повного дозрівання цих клітин. Безліч генів, пов’язаних з аутизмом та шизофренією, виявляли активні зміни метилювання на етапі внутрішньоутробного розвитку. При цьому варіанти ризику шизофренії, виявлені у великих генетичних дослідженнях, найчастіше зустрічалися саме в нейрон-специфічних областях геному. У разі аутизму спостерігалася схожа тенденція, але виражена слабше, ймовірно, через менший обсяг доступних даних для аналізу.
Висновки дослідження свідчать, що саме пренатальний етап грає ключову роль розвитку кори мозку. Оскільки більшість хімічних змін ДНК відбувається до народження, можна припустити, що збої в цей період здатні підвищити ризик виникнення аутизму та шизофренії. Створений набір даних тепер виступає як орієнтовна карта для подальших наукових праць, дозволяючи вивчати, як генетична схильність пов’язана з ранніми етапами розвитку мозку.
