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'''Epigenom''' ist ein Begriff aus dem Wissenschaftsgebiet [[Epigenetik]] und dient dazu, die Gesamtheit von epigenetischen Zuständen zu beschreiben.
Ein Epigenom besteht aus einem Satz der chemischen Veränderungen der DNA und der Histonproteine eines Organismus. Diese Veränderungen können an die Nachkommen eines Organismus über transgenerationelle epigenetische Vererbung weitergegeben werden. Änderungen des Epigenoms können zu Veränderungen der Struktur des Chromatins und Veränderungen der Funktion des Genoms führen.<ref name="eins"> Bernstein, Bradley E.; Meissner, Alexander; Lander, Eric S. (February 2007). The Mammalian Epigenome. Cell. 128 (4): 669–681. {{doi|10.1016/j.cell.2007.01.033}}. PMID 17320505.</ref>

Das Epigenom ist an der Regulation der Genexpression, der Entwicklung, der Gewebedifferenzierung und der Suppression von transponierbaren Elementen beteiligt.<ref>{{Literatur |Autor=Conley, A.B., Jordan, I.K. |Titel=Endogenous Retroviruses and the Epigenome. |Sammelwerk=Viruses: Essential Agents of Life |Verlag=Springer |Ort=Dordrecht |Datum=2012-06 |Seiten=309-323}}</ref> Im Gegensatz zum zugrunde liegenden Genom, das in einem Individuum weitgehend statisch ist, kann das Epigenom durch Umgebungsbedingungen dynamisch verändert werden.<ref name="zwei">Conley, A.B., King Jordan, I. (2012). Endogenous Retroviruses and the Epigenome. In: Witzany, G. (ed). [http://www.springer.com/de/book/9789400748989 Viruses: Essential Agents of Life], Springer, Dordrecht, S. 309–323. ISBN 978-94-007-4899-6 (E-Book).</ref>

== Epigenom-Forschungsprojekte ==
Als Auftakt zu einem potentiellen Epigenomprojekt des Menschen zielt das ''Human Epigenome Pilot Project'' darauf ab, variable Methylierungs-Positionen (MVPs – Methylation Variable Positions) im menschlichen Genom zu identifizieren und zu katalogisieren.<ref name="drei">Human Epigenome Project, {{Webarchiv |url=http://www.epigenome.org/index.php |text=epigenome.org |wayback=20110716055735}}; abgerufen am 19. Februar 2024.</ref> Fortschritte in der Sequenzierungstechnik erlauben nun die Untersuchung genomweiter epigenomischer Zustände durch multiple molekulare Methoden.<ref name="vier">Milosavljevic, Aleksandar (June 2011). "Emerging patterns of epigenomic variation". Trends in Genetics. 27: 242–250. {{doi|10.1016/j.tig.2011.03.001}}.</ref>
Es wurden Instrumente im Mikro- und Nanobereich konstruiert oder vorgeschlagen, um das Epigenom zu untersuchen.<ref name="fuenf">Aguilar, Carlos; Craighead, Harold (October 4, 2013). [http://www.nature.com/nnano/journal/v8/n10/abs/nnano.2013.195.html Micro- and nanoscale devices for the investigation of epigenetics and chromatin Dynamics]. Nature Nanotechnology. 8 (10): 709–718. {{doi|10.1038/nnano.2013.195}}.</ref>
Eine internationale Bemühung, Epigenome zu untersuchen, wurde 2010 in Form des Internationalen Human Epigenome Consortium (IHEC) begonnen.<ref name="sechs">Editorial [http://www.nature.com/nature/journal/v463/n7281/full/463587a.html Time for the epigenome]. Nature 463, 587 (4 February 2010), {{doi|10.1038/463587a}}.</ref><ref name= "sieben">
Alison Abbott. Project set to map marks on Genome. Nature 463. 596-597 (2010) {{doi|10.1038/463596b}}.
</ref><ref name="acht">Jae-Bum Bae. Perspectives of International Human Epigenome Consortium. Genomics Inform. 2013 Mar;11(1):7-14. {{doi|10.5808/GI.2013.11.1.7}}.
</ref><ref name="neun">Charlie McDermott. {{Webarchiv |url=http://www.bionews.org.uk/page_54303.asp |text=Human Epigenome project launched |wayback=20101228165513}}. Bionews 2015-02-15; abgerufen am 19. Februar 2024.</ref>
Die IHEC-Mitglieder haben das Ziel, mindestens 1.000 Referenz-Epigenome aus verschiedenen normalen und krankheitsassoziierten humanen Zelltypen zu generieren.<ref name="zehn">"France: Human epigenome consortium takes first steps". 5 March 2010. {{Webarchiv |url=http://www.european-biotechnology-news.com/news/messages-archive/archive/article/france-human-epigenome-consortium-takes-first-steps.html |text=Nicht mehr verfügbar |wayback=20150708164235}}; abgerufen am 19. Februar 2024.</ref><ref name="elf">Eurice GmbH. [http://ihec-epigenomes.org/about About IHEC].</ref><ref name="zwoelf">"Frontiers | Multilayer-omics analyses of human cancers: exploration of biomarkers and drug targets based on the activities of the International Human Epigenome Consortium | Epigenomics and Epigenetics". Frontiers. {{doi|10.3389/fgene.2014.00024}}.</ref>

=== Epigenom Editing ===
==== Funktionelles Epigenom Editing ====
Die gezielte Regulierung von krankheitsrelevanten Genen kann neuartige Therapien für viele Krankheiten ermöglichen, insbesondere in Fällen, in denen adäquate [[Gentherapie]]n noch nicht entwickelt wurden oder ein ungeeigneter Ansatz sind.<ref name="10.1016/j.tig.2015.12.001">{{cite journal |title=Epigenome Editing: State of the Art, Concepts, and Perspectives |journal=Trends in Genetics |date=2016-02-01 |volume=32 |issue=2 |pages=101–113 |doi=10.1016/j.tig.2015.12.001 |url=https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0168952515002127 |language=en |issn=0168-9525}}</ref> Auch wenn die transgenerationalen und populationsspezifischen Konsequenzen noch nicht vollständig geklärt sind, könnte sie ein wichtiges Werkzeug für die angewandte funktionelle Genomik und [[personalisierte Medizin]] werden.<ref>{{cite journal |last1=Laufer |first1=Benjamin I. |last2=Singh |first2=Shiva M. |title=Strategies for precision modulation of gene expression by epigenome editing: an overview |journal=Epigenetics & Chromatin |date=2015-09-17 |volume=8 |issue=1 |pages=34 |doi=10.1186/s13072-015-0023-7 |url=https://epigeneticsandchromatin.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13072-015-0023-7 |issn=1756-8935 |language=en}}</ref> Ähnlich dem [[RNA-Editing]], kann sie oft weniger riskant sein, da sie hierbei keine genetischen Veränderungen vorgenommen werden.<ref name="10.1016/j.tig.2015.12.001"/> Ein Beispiel für eine mögliche funktionelle Anwendung des Epigenom-Editings wurde 2021 beschrieben: die Unterdrückung der Na<sub>v</sub>1.7-[[Genexpression]] mittels CRISPR-dCas9, die in drei Mausmodellen [[Schmerztherapie|für chronische Schmerzen]] therapeutisches Potenzial zeigte.<ref>{{cite news |title=Unique CRISPR gene therapy offers opioid-free chronic pain treatment |url=https://newatlas.com/science/crispr-gene-therapy-opioid-free-chronic-pain-relief/ |work=New Atlas |date=2021-03-11 |language=en}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Moreno |first1=Ana M. |last2=Alemán |first2=Fernando |last3=Catroli |first3=Glaucilene F. |last4=Hunt |first4=Matthew |last5=Hu |first5=Michael |last6=Dailamy |first6=Amir |last7=Pla |first7=Andrew |last8=Woller |first8=Sarah A. |last9=Palmer |first9=Nathan |last10=Parekh |first10=Udit |last11=McDonald |first11=Daniella |last12=Roberts |first12=Amanda J. |last13=Goodwill |first13=Vanessa |last14=Dryden |first14=Ian |last15=Hevner |first15=Robert F. |last16=Delay |first16=Lauriane |last17=Santos |first17=Gilson Gonçalves dos |last18=Yaksh |first18=Tony L. |last19=Mali |first19=Prashant |title=Long-lasting analgesia via targeted in situ repression of NaV1.7 in mice |journal=Science Translational Medicine |date=2021-03-10 |volume=13 |issue=584 |doi=10.1126/scitranslmed.aay9056 |url=https://stm.sciencemag.org/content/13/584/eaay9056 |language=en |issn=1946-6234}}</ref>

==== Methoden ====
Im Jahr 2021 stellten [[DARPA]]-finanzierte Wissenschaftler ein Werkzeugsansatz für reversibles, vererbbares Epigenom-Editing vor, ''CRISPRoff''.<ref>{{cite news |title=New, reversible CRISPR method can control gene expression while leaving underlying DNA sequence unchanged |url=https://phys.org/news/2021-04-reversible-crispr-method-gene-underlying.html |access-date=2021-05-10 |work=phys.org |language=en}}</ref><ref>{{cite journal |last1=Nuñez |first1=James K. |last2=Chen |first2=Jin |last3=Pommier |first3=Greg C. |last4=Cogan |first4=J. Zachery |last5=Replogle |first5=Joseph M. |last6=Adriaens |first6=Carmen |last7=Ramadoss |first7=Gokul N. |last8=Shi |first8=Quanming |last9=Hung |first9=King L. |last10=Samelson |first10=Avi J. |last11=Pogson |first11=Angela N. |last12=Kim |first12=James Y. S. |last13=Chung |first13=Amanda |last14=Leonetti |first14=Manuel D. |last15=Chang |first15=Howard Y. |last16=Kampmann |first16=Martin |last17=Bernstein |first17=Bradley E. |last18=Hovestadt |first18=Volker |last19=Gilbert |first19=Luke A. |last20=Weissman |first20=Jonathan S. |title=Genome-wide programmable transcriptional memory by CRISPR-based epigenome editing |journal=Cell |date=2021-04-29 |volume=184 |issue=9 |pages=2503–2519.e17 |doi=10.1016/j.cell.2021.03.025 |url=https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(21)00353-6 |language=en |issn=0092-8674}}</ref>

== Roadmap Epigenomics Project ==
Ein Ziel der NIH-Roadmap Epigenomics Project ist es, menschliche Referenz-Epigenome von normalen, gesunden Personen über eine große Vielfalt von Zelllinien, primären Zellen und primären Geweben zu erzeugen. Die Daten, die durch das Projekt erzeugt werden und durch den Human Epigenome Atlas verfügbar sind, werden in fünf Typen eingeteilt, die verschiedene Aspekte des Epigenoms seiner Zustände (wie z. B. Genexpression) beleuchten:
# '''Histon-Modifikationen''' – Die Chromatin-Immunopräzipitations-Sequenzierung (ChIP-Seq) identifiziert genomweite Muster von Histon-Modifikationen durch Antikörper gegen die Modifikationen.<ref name="dreizehn">Zhu, J.; et al. (2013). "Genome-wide chromatin state transitions associated with developmental and environmental cues". Cell. 152 (3): 642–654. {{doi|10.1016/j.cell.2012.12.033}}. PMID 23333102.</ref>
# '''DNA-Methylierung''' – Bisulfit-Seq über das ganze Genome, Reduced Representation Bisulfite-Seq (RRBS), Immunpräzipitations-Sequenzierung methylierter DNA (MeDIP-Seq) und methylierungssensitive Restriktionsenzym-Sequenzierung (MRE-Seq) bestimmen die DNA-Methylierung von Genombereichen mit unterschiedlicher Auflösung bis hin zum einzelnen Basenpaar.<ref name="vierzehn">Harris, R Alan; Wang, Ting; Coarfa, Cristian; Nagarajan, Raman P; Hong, Chibo; Downey, Sara L; et al. (September 19, 2010). [http://www.nature.com/nbt/journal/v28/n10/full/nbt.1682.html Comparison of sequencing-based methods to profile DNA methylation and identification of monoallelic epigenetic modifications]. Nature Biotechnology. 28 (10): 1097–1105. {{doi|10.1038/Fnbt.1682}}.</ref>
# '''Chromatin-Zugänglichkeit''' – Das DNase I hypersensitive sites Sequencing (DNase-Seq) verwendet das DNase-I-Enzym, um offene bzw. zugängliche Bereiche im Genom zu finden.
# '''Genexpression''' – RNA-Seq- und Expressions-Arrays bestimmen die Expressionshöhe von Protein-kodierenden Genen.
# '''Small-RNA-Expression''' – smRNA-Seq identifiziert die Expression von kleiner, nicht-kodierender RNA, in erster Linie von miRNAs.

Referenz-Epigenome für den gesunden Menschen werden das zweite Ziel der Roadmap Epigenomics Projekt ermöglichen, nämlich die epigenomischen Unterschiede zu untersuchen, die bei Krankheitszuständen wie der Alzheimer-Krankheit auftreten.

== Forschungsergebnisse ==
Im [[Dickdarm]] von [[Mäuse]]n [[Ballaststoffe]] verdauende [[Bakterien]] beeinflussten das Epigenom: zu [[Fettsäure]]n abgebaute [[Polysaccharide]] (Mehrfachzucker) beeinflussten die Genaktivität und den [[Stoffwechsel]] der Mäuse; durch die gebildeten kurzkettigen Fettsäuren veränderte sich z. B. die Struktur der [[Histon]]e, [[Protein]]e, welche die langen [[DNA]]-Fäden in [[Zellkern]]en zusammen halten.<ref>deutschlandfunk.de, ''Forschung aktuell'', 24. November 2016: [http://www.deutschlandfunk.de/auswirkungen-von-ballaststoffen-esst-gemuese.676.de.html?dram:article_id=372277 ''Auswirkungen von Ballaststoffen: „Esst Gemüse!“''] (27. Dezember 2016)</ref>

== Krebs ==
Epigenetik ist ein aktuelles Thema in der Krebsforschung. Menschliche Tumoren unterliegen einer umfassenden Störung der DNA-Methylierungs- und der Histon-Modifikationsmuster. Die anomale epigenetische Landschaft der Krebszelle ist von einer globalen genomischen Hypomethylierung, von Hypermethylierung der CpG-Insel-Promotoren von Tumorsuppressorgenen, von einem veränderten Histon-Code für kritische Gene und einem globalen Verlust von monoacetylierten und trimethyliertem Histon H4 gekennzeichnet.

== Warnung ==
Der [[Chirurgie|chirurgische]] [[Onkologe]] David Gorski und der [[Genetiker]] [[Adam Rutherford]] warnten vor der Darstellung und der Verbreitung von falschen und [[pseudowissenschaft]]lichen Schlussfolgerungen durch [[New Age|New-Age]]-Autoren wie [[Deepak Chopra]] und [[Bruce Lipton]].<ref name="fuenfzehn">[[theguardian.com]], 15. Juli 2015, Adam Rutherfort, [https://www.theguardian.com/science/2015/jul/19/epigenetics-dna--darwin-adam-rutherford/ ''Beware the pseudo gene genies'']</ref><ref name="sechzehn">David Gorski, 4, Februar 2013, [https://www.sciencebasedmedicine.org/epigenetics-it-doesnt-mean-what-quacks-think-it-means/ sciencebasedmedicine.org: ''Epigenetics: It doesn’t mean what quacks think it means'']</ref> Solche Schlüsse seien den frühen Stadien der [[Epigenetik]] als Wissenschaft und der sie umgebenden Effekthascherei geschuldet.

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Epigenetik]]

Epigenom - Versionsgeschichte

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