Přesný krevní test: DNA marker odhaluje expozici arsenu a předpovídá riziko chronických nemocí

Více než 200 milionů lidí po celém světě je vystaveno arsenu prostřednictvím kontaminované pitné vody. Dlouhodobá expozice arsenu je spojena se zvýšeným rizikem chronických onemocnění, jako je rakovina a kardiovaskulární choroby.

Více než 200 milionů lidí po celém světě je vystaveno arsenu prostřednictvím kontaminované pitné vody. Dlouhodobá expozice arsenu je spojena se zvýšeným rizikem chronických onemocnění, jako je rakovina a kardiovaskulární choroby. Až dosud však chyběl spolehlivý způsob, jak tyto expozice sledovat a plně porozumět jejich účinkům na tělo a mechanismům, které za nimi stojí.

Nový výzkum vedený vědci z University of Chicago se zaměřil na tuto výzvu a objasnil, jak arsen zanechává svou stopu v lidské DNA. Studie, publikovaná v International Journal of Epidemiology, představuje robustní biomarker založený na metylaci DNA, který je spojen s expozicí arsenu a dokáže předpovídat riziko toxicity. Tento objev může sloužit jako model pro vývoj dalších epigenetických biomarkerů, které pomohou sledovat a potenciálně zmírňovat zdravotní dopady environmentálních toxinů.

Vědci analyzovali vzorky krve od více než 1 100 dospělých v Bangladéši, kde kontaminace studniční vody arsenem představuje vážný a přetrvávající problém veřejného zdraví. Pomocí pokročilých DNA metylačních čipů prozkoumali přes 700 000 míst v genomu a hledali vzorce, které korelovaly s hladinami arsenu naměřenými v moči účastníků. Tým identifikoval 1 177 míst v genomu, která byla významně spojena s expozicí arsenu, přičemž většina z nich nebyla dříve známa. Vědci navíc použili analytický přístup zvaný Mendelianova randomizace, aby posoudili, zda expozice arsenu kauzálně ovlivňuje metylaci DNA na těchto místech, nikoli pouze koreluje. Tento typ statistické analýzy je zásadní, protože neexistuje etický způsob, jak studovat potenciálně škodlivou expozici arsenu v klasické randomizované studii.

Následně vědci z těchto zjištění vytvořili měřitelný podpis metylace DNA, který by mohl odhadnout expozici arsenu u jednotlivce z krevního vzorku. Pomocí 255 identifikovaných míst dokázali spolehlivě předpovídat hladiny arsenu v moči, arsenové kožní léze – klinicky viditelné známky otravy arsenem – a celkovou úmrtnost. Zatímco hladiny expozice měřené ve vzorcích moči mohou kolísat kvůli krátkému poločasu arsenu v těle, změny metylace DNA jsou považovány za stabilnější, což umožňuje zachytit více informací o biologických účincích v průběhu času.

Tento biomarker se ukázal být prediktivní i mimo původní bangladéšskou kohortu. Při testování na zcela odlišné populaci ve Spojených státech, kde jsou celkové expozice arsenu mnohem nižší, stále úspěšně odhadoval expozici arsenu, byť s menší přesností. K dnešnímu dni se jedná o nejlépe fungující epigenetický marker pro expozici jedinému toxinu, včetně těch vyvinutých pro konzumaci alkoholu a expozici olovu. Mnoho z genomových míst, která vědci identifikovali jako nejtěsněji spojená s expozicí arsenu, se velmi shodovalo s místy, která byla dříve spojena s chronickými stavy, jako jsou srdeční choroby, diabetes 2. typu a různé druhy rakoviny, což odpovídá známým zdravotním dopadům spojeným s expozicí arsenu. Tento výzkum zdůrazňuje, že environmentální expozice skutečně zanechávají otisk na našem těle prostřednictvím změn ve fungování genomu, a dává naději, že epigenetické biomarkery jsou slibnou cestou pro odhad historické expozice chemickým látkám z prostředí.