砷暴露对儿童DNA甲基化修饰

Arsenism is a serious environmental health problem in Inner Mongolia. An association between arsenic-induced carcinogenesis and DNA methylation has been reported. However, how DNA hypo- or hyper-methylation of promoters of some genes in arsenic exposed people and whether it can inherit to the offspring remain unclear. The aim is to study the arsenic exposure in drinking water effects on modification of DNA methylation in children who birthed after arsenic free, but their parents were arsenic sufferers. The blood leukocytes and saliva cells will be collect from children and their parents and grandparents, respectively. LC-ESI-MS/MS will be used to measure 5-methyl-2'-deoxycytidine levels following enzymatic hydrolysis of genomic DNA. All DNA samples will be analyzed to calculate the global DNA methylation level. The bisulfite converted DNA samples will be assessed for conversion efficiency before the genome-wide DNA methylation analysis step in order to assure the quality of DNA analyzed by DNA sequencing. The Illumina BeadStudio software allows one to perform differential analyses of the methylation status of each locus (CpG site) that is interrogated on the array. The finding would clarify that arsenic exposure impact the offspring on the genome level and the associating with their parents' exposure, and to explore the mechanism of arsenic-induced carcinogenesis.

饮水型砷中毒是内蒙古严重的环境健康问题。长期暴露使机体产生DNA甲基化等改变而促进癌症的演变，如果这种变异具有遗传性则会增加后代的致癌风险。内蒙古砷病区已实施改水十余年，目前十岁以下的儿童均为非暴露者，他们今后的健康趋势、是否有患癌高风险目前尚无相关研究。本课题以砷病区改水后出生的非暴露儿童为对象，运用LC-ESI-MS/MS等方法检测其（儿童）及家族中受暴露的祖代和父代基因组DNA甲基化和全基因特定启动区域甲基化形态，用表观遗传学、生物信息学和流行病学等多学科交叉综合手段，分析砷暴露对后代基因组水平上的影响。本课题创新之处在于提出了慢性砷暴露导致下一代非暴露儿童表观遗学变异的可能性，已具有前期研究基础及合理团队，预期达到提供砷致DNA甲基化信息、发现最佳暴露预测点、非暴露儿童表观遗传学修饰特征及其与上一代砷暴露的关联性，为探讨表观遗传学修饰与疾病之间的因果关系奠定基础。

长期砷暴露使机体产生DNA甲基化等改变而促进癌症的演变，如果这种变异具有遗传性则会增加后代的致癌风险。本课题的研究目标是以砷病区改水后出生的非暴露儿童为对象，用表观遗传学、生物信息学和流行病学等多学科交叉手段，研究其及家族中受暴露的祖代和父代基因组DNA甲基化和全基因特定启动区域甲基化形态，分析砷暴露对后代全基因组甲基化的影响。我们在多年现场研究的基础上，建立了研究平台和人群队列，收集了大量的研究资料。该课题选择内蒙古五原县胜利村302村民为研究对象，进行了流行病学调查及生物样本采集。主要研究内容为：①检测砷暴露人群全基因组DNA 甲基化水平；②分析暴露水平及砷性皮肤损害与DNA 甲基化变异的关联；③探讨儿童DNA 甲基化改变及代间的影响。取得的重要结果有：通过流行病学调查发现了砷暴露人群健康的多因素影响；全基因组DNA甲基化分析显示，在砷暴露和对照组之间的三代中鉴定出超过5,000个基因座位差异甲基化；即使砷暴露停止十年以上，在家族的每一代中DNA甲基化水平均有改变，特别是在具有慢性砷中毒皮肤损害的患者中，全基因组DNA甲基化显著降低。家族三代中，父代表达出更多基因组位点的甲基化差异，表明在生命早期（宫内/幼儿）暴露于高砷水可能更易引起砷诱导的DNA甲基化改变。此外，砷暴露组和对照组之间，慢性砷中毒患者及皮肤癌患者表现出不同的甲基化基因组区域，显示表观遗传异常可增加恶性肿瘤等疾病发展的风险。. 砷的DNA甲基化作为常见的表观遗传学修饰模式在基因表达调控中起着重要的作用。本课题分析了环境砷暴露者在慢性毒性效应过程中基因组变化及其后代的DNA甲基化修饰特征，发现潜在的DNA甲基化和最佳暴露预测点，阐明了暴露者对子代的表观遗传学影响、以及慢性砷中毒患者与对照组之间的DNA甲基化变异的差异。这对于认知砷对儿童DNA甲基化修饰的表观遗传学特征、探讨砷致损伤的可能机制、提示砷诱发癌症的早期识别及对后代潜在健康风险提供了重要的科学依据。