Springer Science and Business Media LLC

The constant decline in fertility and older reproductive age is the major cause of low clinical pregnancy rates in industrialised countries. Epigenetic mechanisms impact on proper embryonic development in women undergoing in vitro fertilisation (IVF) protocols. Here, we describe the main epigenetic modifications that may influence female reproduction and could affect IVF success.

The biological mechanisms responsible for the onset and exacerbation of asthma symptoms in children may involve the epigenetic regulation of inflammatory genes after environmental exposures. Using buccal cells, we hypothesized that DNA methylation in promoter regions of two asthma genes, inducible nitric oxide synthase (iNOS) and interferon γ (IFNγ), can vary over several days. Repeat buccal samples were collected 4 to 7 days apart from 34 children participating in the Columbia Center for Children's Environmental Health (CCCEH) birth cohort study. Several field duplicates (sequential collection of two samples in the field) and replicates (one sample pyrosequenced twice) also were collected to ensure consistency with collection and laboratory procedures. DNA methylation was assessed by pyrosequencing a PCR of bisulfite-treated DNA. We found that replicate and field duplicate samples were correlated strongly (r = 0.86 to 0.99, P < 0.05), while repeat samples demonstrated low within-subject correlations (r = 0.19 to 0.56, P = 0.06 to 0.30). Our data reveal DNA methylation as a dynamic epigenetic mechanism that can be accessed safely and reproducibly in an inner city pediatric cohort using non-invasive buccal swabs and pyrosequencing technology.

Sulforaphane (SFN), an isothiocyanate derived from cruciferous vegetables, induces potent anti-proliferative effects in prostate cancer cells. One mechanism that may contribute to the anti-proliferative effects of SFN is the modulation of epigenetic marks, such as inhibition of histone deacetylase (HDAC) enzymes. However, the effects of SFN on other common epigenetic marks such as DNA methylation are understudied. Promoter hyper-methylation of cyclin D2, a major regulator of cell cycle, is correlated with prostate cancer progression, and restoration of cyclin D2 expression exerts anti-proliferative effects on LnCap prostate cancer cells. Our study aimed to investigate the effects of SFN on DNA methylation status of cyclin D2 promoter, and how alteration in promoter methylation impacts cyclin D2 gene expression in LnCap cells. We found that SFN significantly decreased the expression of DNA methyltransferases (DNMTs), especially DNMT1 and DNMT3b. Furthermore, SFN significantly decreased methylation in cyclin D2 promoter regions containing c-Myc and multiple Sp1 binding sites. Reduced methlyation of cyclin D2 promoter corresponded to an increase in cyclin D2 transcript levels, suggesting that SFN may de-repress methylation-silenced cyclin D2 by impacting epigenetic pathways. Our results demonstrated the ability of SFN to epigenetically modulate cyclin D2 expression, and provide novel insights into the mechanisms by which SFN may regulate gene expression as a prostate cancer chemopreventive agent.

5-Hydroxymethylcytosine (5hmC) is a novel epigenetic mark and may be involved in the mechanisms of tumorigenesis and malignant transformation. However, the role of 5hmC in ependymoma, the third most common brain tumor in children, remains unclear. The aim of this study sought to identify the characterization of 5hmC levels in pediatric posterior fossa ependymoma and to evaluate whether 5hmC levels could be a potential factor to predict clinical outcomes. Our results showed that 5hmC levels were globally decreased in posterior fossa ependymoma compared with normal cerebellum tissues (P < 0.001). Group A posterior fossa ependymomas had higher 5hmC levels than group B tumors (P = 0.007). Moreover, 5hmC levels positively correlated with Ki-67 index in posterior fossa ependymoma (r = 0.428, P = 0.003). Multivariate Cox hazards model revealed that patients with high 5hmC levels (> 0.102%) had worse PFS and OS than patients with lower 5hmC levels (< 0.102%) (PFS: HR = 3.014; 95% CI, 1.040–8.738; P = 0.042; OS: HR = 2.788; 95% CI, 0.974–7.982; P = 0.047). Our findings suggest that loss of 5hmC is an epigenetic hallmark for pediatric posterior fossa ependymoma. 5hmC levels may represent a potential biomarker to predict prognosis in children with posterior fossa ependymoma.

Epigenetic inactivation of O6-methylguanine DNA-methyltransferase (MGMT) is associated with increased sensitivity to alkylating chemotherapeutic agents in glioblastoma patients. The genetic background underlying MGMT gene methylation may explain individual differences in treatment response and provide a clue to a personalized treatment strategy. Making use of the longitudinal twin design, we aimed, for the first time, to estimate the genetic contributions to MGMT methylation in a Danish twin cohort. DNA-methylation from whole blood (18 monozygotic (MZ) and 25 dizygotic (DZ) twin pairs) repeated 10 years apart from the Longitudinal Study of Aging Danish Twins (LSADT) were used to search for genetic and environmental contributions to DNA-methylation at 170 CpG sites of across the MGMT gene. Both univariate and bivariate twin models were applied. The intraclass correlations, performed on cross-sectional data (246 MZ twin pairs) from an independent study population, the Middle-Aged Danish Twins (MADT), were used to assess the genetic influence at each CpG site of MGMT for replication. Univariate twin model revealed twelve CpG sites showing significantly high heritability at intake (wave 1, h2 > 0.43), and seven CpG sites with significant heritability estimates at end of follow-up (wave 2, h2 > 0.5). There were six significant CpG sites, located at the gene body region, that overlapped among the two waves (h2 > 0.5), of which five remained significant in the bivariate twin model, which was applied to both waves. Within MZ pair correlation in these six CpGs from MADT demarks top level of genetic influence. There were 11 CpGs constantly have substantial common environmental component over the 10 years. We have identified 6 CpG sites linked to the MGMT gene with strong and persistent genetic control based on their DNA methylation levels. The genetic basis of MGMT gene methylation could help to explain individual differences in glioblastoma treatment response and most importantly, provide references for mapping the methylation Quantitative Trait Loci (meQTL) underlying the genetic regulation.

Chúng tôi đã báo cáo trước đây trong thử nghiệm lâm sàng ngẫu nhiên (RCT) "Vitamin C để giảm tác động của thuốc lá trong thai kỳ đối với chức năng phổi của trẻ sơ sinh" rằng việc bổ sung vitamin C (500 mg/ngày) cho những bà mẹ mang thai hút thuốc có liên quan đến việc cải thiện kết quả hô hấp mà duy trì đến 5 năm tuổi. Mục tiêu của nghiên cứu này là đánh giá xem chuyển methyl hóa DNA tế bào miệng (DNAm), như một dấu ấn cho biểu mô đường dẫn khí, có liên quan đến việc bổ sung vitamin C, cải thiện chức năng phổi và giảm sự xuất hiện của tiếng thở khò khè hay không. Chúng tôi đã thực hiện các nghiên cứu liên kết toàn bộ hệ gen (EWAS) bằng cách sử dụng các mảng Infinium MethylationEPIC và DNAm miệng từ 158 đối tượng (80 nhóm giả dược; 78 nhóm vitamin C) với kiểm tra chức năng phổi (PFT) được thực hiện tại lần thăm khám năm thứ 5. EWAS đã được thực hiện trên (1) điều trị vitamin C, (2) lưu lượng khí thở cưỡng bức giữa 25 và 75% thể tích đã thở ra (FEF25–75), và (3) tiếng thở khò khè ở trẻ. Các mô hình đã được điều chỉnh theo giới tính, chủng tộc, địa điểm nghiên cứu, tuổi thai tại thời điểm ngẫu nhiên hóa (≤ OR > 18 tuần), tỷ lệ tế bào biểu mô, và các biến số tiềm ẩn bên cạnh chiều cao của trẻ tại PFT trong EWAS cho FEF25–75. Chúng tôi coi FDR p < 0.05 là có ý nghĩa đáng kể trên toàn bộ hệ gen và p danh nghĩa < 0.001 là những ứng viên cho các phân tích tiếp theo. DNAm miệng được đo ở một phân nhóm đối tượng tại thời điểm sinh và gần 1 tuổi đã được sử dụng để xác định xem các dấu ấn DNAm xuất phát từ trong tử cung, hay xuất hiện theo tuổi. Việc điều trị vitamin C có liên quan đến 457 DMC (CpGs đã methyl hóa khác biệt có ý nghĩa FDR; 236 hypermethylated; 221 hypomethylated) có ý nghĩa (q < 0.05) và 53 DMR (vùng methyl hóa khác biệt; 26 hyper; 27 hypo) ở tuổi 5. FEF25–75 có liên quan đến một DMC có ý nghĩa FDR (cg05814800), 1,468 DMC ứng viên (p < 0.001), và 44 DMR. Tiếng thở khò khè hiện tại có liên quan đến 0 DMC FDR-DMC, 782 DMC ứng viên, và 19 DMR (p < 0.001). Trong 365/457 DMC quan trọng FDR vitamin C ở tuổi 5, không có tương tác đáng kể giữa thời gian và điều trị. Việc bổ sung vitamin C cho các bà mẹ mang thai hút thuốc có liên quan đến methyl hóa DNA miệng ở trẻ em ở tuổi 5, và hầu hết các dấu ấn methyl hóa dường như kéo dài từ giai đoạn trước khi sinh. Methyl hóa miệng ở tuổi 5 cũng có liên quan đến chức năng phổi hiện tại và sự xuất hiện của tiếng thở khò khè, và những vị trí có liên quan chức năng này dường như tập trung cho các vị trí liên quan đến vitamin C. Đăng ký thử nghiệm lâm sàng trên ClinicalTrials.gov, NCT01723696 và NCT03203603.

DIRAS1 is a new member of the Ras gene family. It was described as a potential tumor suppressor in human glioblastomas and esophageal cancer. The role of DIRAS1 in colorectal cancer remains unclear. To explore the epigenetic changes and function of DIRAS1 in human colorectal cancer, we studied ten colorectal cancer cell lines and 146 primary colorectal cancer samples and 50 matched adjacent samples using semi-quantitative reverse transcription PCR, immunohistochemistry, methylation-specific PCR and bisulfite sequencing, western blot, flow cytometry, and transwell assays. DIRAS1 expression was found in DKO and HCT116 cells, while reduced expression was detected in LoVo, SW48, LS180, and SW620 cells, and there was no expression detected in DLD1, HT29, RKO, and SW480 cells. Complete methylation was found in the promoter region of DLD1, HT29, RKO, and SW480 cells. Partial methylation was detected in LoVo, LS180, SW48, and SW620 cells, and unmethylation was found in DKO and HCT116 cells. These results indicate that promoter region methylation correlated with loss of/reduced expression of DIRAS1. Re-expression of DIRAS1 was induced by 5-aza-2′-deoxycytidine, suggesting that the expression of DIRAS1 is regulated by promoter region methylation. DIRAS1 was methylated in 47.3% (69/146) of primary colorectal cancer samples, no methylation was found in non-cancerous colonic tissue samples. Methylation of DIRAS1 was significantly associated with TNM stage (P < 0.05) and short survival time (P = 0.0121). DIRAS1 induced apoptosis and inhibited cell proliferation, migration, and invasion in colorectal cancer. Finally, DIRAS1 suppressed colorectal cancer cell xenograft growth in nude mice. DIRAS1 is frequently methylated in human colorectal cancer and the expression of DIRAS1 is regulated by promoter region methylation. Methylation of DIRAS1 is a marker of poor prognosis in human colorectal cancer.

Prospective studies have shown that low levels of circulating insulin-like growth factor binding protein-1 (IGFBP-1) are associated with the risk of type 2 diabetes. In the present study, we investigated DNA methylation in the IGFBP1 gene to evaluate its changes in relation to serum IGFBP-1 levels in type 2 diabetes. A total of 406 Swedish men, including age-matched normal glucose tolerance subjects and type 2 diabetes patients either newly diagnosed or undergoing treatment, were selected from the Stockholm Diabetes Prevention Program. IGFBP1 methylation levels in genomic DNA extracted from peripheral blood were analysed by bisulfite pyrosequencing. Serum IGFBP-1 levels were measured by radio-immunoassay. We found that IGFBP1 DNA methylation levels were higher in both newly diagnosed and treated type 2 diabetes patients with a mean diabetes duration of 3 years compared with subjects with normal glucose tolerance (19.8% and 20.2% vs. 16.9%, P < 0.001 for both). Serum levels of IGFBP-1 in newly diagnosed and in treated type 2 diabetes patients were lower compared with healthy individuals (18 μg/l both vs. 24 μg/l, P = 0.011, P < 0.001). IGFBP1 methylation levels but not serum IGFBP-1 levels in type 2 diabetes patients were independent of body mass index. Newly diagnosed patients with a family history of diabetes (FHD) had higher IGFBP1 methylation levels than those without FHD (20.3% vs. 18.6%, P = 0.017). This study provides the first evidence that changes in DNA methylation of the IGFBP1 gene are associated with type 2 diabetes in Swedish men and suggests that increased IGFBP1 DNA methylation and decreased IGFBP-1 serum levels are features of type 2 diabetes with a short duration.

Trẻ em tiếp xúc với trầm cảm của mẹ trong thời kỳ thai kỳ có xu hướng xuất hiện nhiều vấn đề về hành vi và cảm xúc hơn so với trẻ không bị tiếp xúc, có thể do những thay đổi biểu sinh. Bằng chứng hiện tại chủ yếu dựa trên các nghiên cứu động vật và nghiên cứu quan sát ở người. Do đó, cần có những bằng chứng từ các nghiên cứu thực nghiệm trên người. Trong nghiên cứu theo dõi một thử nghiệm ngẫu nhiên được kiểm soát (RCT) nhỏ, việc so sánh DNA-methylation được thực hiện giữa trẻ em của những phụ nữ đã nhận liệu pháp hành vi nhận thức (CBT) cho trầm cảm thai kỳ và trẻ em của những phụ nữ đã nhận điều trị thông thường (TAU). Ban đầu, 54 phụ nữ được phân bổ vào nhóm CBT hoặc TAU. Một tác động điều trị có lợi đã được phát hiện đối với triệu chứng tâm trạng của phụ nữ. Chúng tôi mô tả những phát hiện về DNA methylation ở DNA lấy từ bào họng của trẻ em 3-7 tuổi (CBT(N) = 12, TAU(N) = 11), ở mức toàn bộ bộ gen tại 770,668 vị trí CpG và tại 729 vị trí CpG liên quan đến 16 gen ứng cử viên được chọn trước, bao gồm thụ thể glucocorticoid (NR3C1). Chúng tôi cũng khám phá mối liên hệ với triệu chứng trầm cảm và lo âu cơ sở của phụ nữ và DNA methylation của con cái, không phân biệt điều trị. Trẻ em từ nhóm CBT có mức DNA methylation thấp hơn so với trẻ em từ nhóm TAU (trung bình ∆β = -0.028, 95% CI -0.035 đến -0.022). Mặc dù 68% của các probe liên quan đến promoter NR3C1 ít bị methyl hóa hơn trong nhóm CBT, với cg26464411 là vị trí CpG có sự khác biệt methyl hóa nhiều nhất (p = 0.038), nhưng mức DNA methylation trung bình của tất cả các probe liên quan đến promoter NR3C1 không khác biệt đáng kể giữa các nhóm CBT và TAU (trung bình ∆β = 0.002, 95%CI -0.010 đến 0.011). Không có tác động nào còn tồn tại khi được điều chỉnh cho việc kiểm tra nhiều lần. Không có sự khác biệt trong mức DNA methylation giữa trẻ em sinh ra từ những phụ nữ có trầm cảm hoặc lo âu nặng hơn so với trẻ em sinh ra từ những phụ nữ có triệu chứng trầm cảm hoặc lo âu nhẹ hơn ở cơ sở (trung bình ∆β (trầm cảm) = 0.0008, 95% CI -0.007 đến 0.008; trung bình ∆β (lo âu) = 0.0002, 95% CI -0.004 đến 0.005). Chúng tôi đã phát hiện bằng chứng ban đầu về tác động có thể xảy ra của CBT trong thai kỳ đối với việc methyl hóa rộng rãi trong bộ gen của trẻ em và một xu hướng hướng tới việc methyl hóa thấp hơn của một vị trí CpG đã được những nghiên cứu khác chỉ ra liên quan đến trầm cảm và sự lạm dụng trẻ em. Tuy nhiên, không có tác động nào còn tồn tại khi được điều chỉnh cho việc kiểm tra nhiều lần và cần có những nghiên cứu lớn hơn. Đăng ký thử nghiệm của RCT ban đầu: ACTRN12607000397415 . Được đăng ký vào ngày 2 tháng 8 năm 2007.