Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD)
Other Title (Parallel Title in Other Language of ETD)
Investigation of epigenetic gene regulatory networks associated with autism spectrum disorder (ASD) by global methylation analysis of the transposable element Alu
Year (A.D.)
2017
Document Type
Thesis
First Advisor
เทวฤทธิ์ สะระชนะ
Faculty/College
Faculty of Allied Health Sciences (คณะสหเวชศาสตร์)
Department (if any)
Department of Clinical Chemistry (ภาควิชาเคมีคลินิก)
Degree Name
วิทยาศาสตรมหาบัณฑิต
Degree Level
ปริญญาโท
Degree Discipline
ชีวเคมีคลินิกและอณูทางการแพทย์
DOI
10.58837/CHULA.THE.2017.824
Abstract
โรคออทิซึมสเปกตรัมเป็นกลุ่มโรคของความผิดปกติของพัฒนาการทางระบบประสาทที่มีสาเหตุมาจากหลายปัจจัย การศึกษาก่อนหน้าพบว่าในเลือดของผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมจะรูปแบบการแสดงออกของยีนแตกต่างจากคนปกติ และยังพบว่ามีการเปลี่ยนแปลงของปฏิกิริยาเมธิเลชันบนดีเอ็นเอในเลือดและสมองของผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมซึ่งปฏิกิริยาดีเอ็นเอเมธิเลชันเป็นกลไกที่ควบคุมการแสดงออกของยีน และยังเป็นกลไกที่ตอบสนองต่อสิ่งแวดล้อมที่เปลี่ยนแปลงไป ดีเอ็นเอเคลื่อนที่ Alu หรือ Alu elements เป็นดีเอ็นเอส่วนที่มีจำนวนซ้ำ ๆ ในจีโนม และสามารถเหนี่ยวนำการแสดงออกของยีนได้ผ่านกลไกเมธิเลชันของดีเอ็นเอ ซึ่งเป็นกลไกหนึ่งที่ควบคุมอัตราการเพิ่มจำนวนตนเองในจีโนม โดย Alu elements มีสัดส่วนการเกิดปฏิกิริยาเมธิเลชันสูงถึงร้อยละ 23 ของปฏิกิริยาเมธิเลชันที่เกิดขึ้นทั้งหมดบนจีโนมของมนุษย์ อย่างไรก็ตามยังไม่เคยมีผู้ทำการศึกษาว่ากลุ่มยีนที่แสดงออกผิดปกติในผู้ป่วยโรคออทิซึมสเปกตรัมนั้นมีความเกี่ยวข้องกับ Alu elements หรือไม่ ในงานวิจัยนี้ผู้ทำวิจัยได้ทำการค้นพบว่ากลุ่มยีนที่มี Alu elements แทรกตัวอยู่มีระดับแสดงออกของยีนที่ผิดปกติในเลือด หรือเซลล์ไลน์ที่พัฒนามาจากเลือดของผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมผ่านการวิเคราะห์แบบ meta-analysis และโดยผู้ทำวิจัยพบว่ามียีนจำนวน 423 ยีนที่มีการแสดงออกผิดปกติซึ่งเมื่อนำมาวิเคราะห์หาบทบาทหน้าที่ทางชีวภาพของกลุ่มยีนเหล่านี้ด้วยเครื่องมือชีวสารสนเทศ พบว่ามีความเกี่ยวข้องกับกระบวนการพัฒนาการของระบบประสาท และมีความเกี่ยวกับโรคที่มีความผิดปกติคล้ายกับโรคออทิซึมสเปกตรัม และนอกจากนี้ผลการศึกษาในเซลล์โมเดลจากผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ พบว่ามีการเปลี่ยนแปลงของระดับและรูปแบบการเกิดปฏิกิริยาเมธิเลชันของ Alu elements ในผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมกลุ่มย่อยที่ผ่านการจัดจำแนกกลุ่มผู้ป่วยด้วยข้อมูลแบบสอบถามทางพฤติกรรมสำหรับการวินิจฉัยผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัม สอดคล้องกับผลการวิเคราะห์รูปแบบการแสดงออกของยีนในผู้ป่วยกลุ่มที่มีระดับเมธิเลชันผิดปกติจะมีรูปแบบการแสดงออกของยีนที่มี Alu elements แทรกตัวอยู่ผิดปกติด้วย ซึ่งข้อมูลการค้นพบใหม่นี้ได้แสดงให้เห็นความถึงสัมพันธ์ระหว่างระดับปฏิกิริยาเมธิเลชันของ Alu elements กับความผิดปกติของระดับการแสดงออกของยีนในผู้ป่วยออทิซึมสเปกตรัมเมื่อมีการจัดจำแนกผู้ป่วยตามลักษณะอาการพฤติกรรมทางคลินิก ซึ่งอาจใช้อธิบายความผิดปกติทางชีวโมเลกุลที่จำเพาะในผู้ป่วยแต่ละกลุ่มได้ และอาจพัฒนาเป็นตัวบ่งชี้ทางชีวภาพในเลือดของโรคออทิซึมสเปกตรัมในอนาคตได้
Other Abstract (Other language abstract of ETD)
Autism spectrum disorder (ASD) is a group of complex neurodevelopmental disorders with a wide variety of risk factors. The alteration of gene expression profiles in ASD patient blood or blood-derived cell lines has been reported, along with differential methylation in many tissues, including the brain and blood. Alu elements are a group of repetitive elements that can influence gene expression through CpG residues for DNA methylation that control gene expression. However, no studies have identified an association between Alu elements and gene expression in ASD. In this study, we demonstrate that Alu repetitive elements were associated with divergent gene expression profiles in blood or blood-derived cell lines from ASD patients by multiple integrated data analysis. We identified 423 genes that were differentially expressed, and predictions of the biological function of these genes indicated neurological functions and pathways involved with the molecular pathology of ASD. We further investigated Alu methylation levels and patterns in lymphoblastoid cell lines (LCLs) derived from ASD patients by the COBRA method. Our results showed that Alu methylation patterns in ASD subgroup-based individual phenotypic analysis were significantly altered, consistent with the gene expression profile analysis, which revealed differentially expressed genes among ASD subgroups with differential methylation. Our findings provide a new evidence suggesting that DNA methylation of Alu elements is associated with ASD, possibly by causing alterations of gene expression in different ASD subgroups based on individual phenotypes. We also suggest that classification of ASD patients into subgroups based on phenotypes of individual heterogeneous patients may help improve our understanding of ASD etiology or susceptibility.
Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-No Derivative Works 4.0 International License.
Recommended Citation
แซ่หลิ่ว, ธนิต, "การศึกษาเครือข่ายควบคุมยีนโดยภาวะเหนือพันธุกรรมที่เกี่ยวข้องกับโรคออทิซึมสเปกตรัมด้วยการวิเคราะห์ระดับเมธิเลชันของดีเอ็นเอเคลื่อนที่ Alu" (2017). Chulalongkorn University Theses and Dissertations (Chula ETD). 1314.
https://digital.car.chula.ac.th/chulaetd/1314