रोग और कैंसर में एपिजेनेटिक्स

यह क्षेत्र उन विषयों को एक साथ लाता है जो एपिजेनेटिक तंत्रों — डीएनए मेथिलिकरण, हिस्टोन संशोधन और क्रोमेटिन रीमॉडलिंग — को मानव रोग से जोड़ते हैं, जिसमें कैंसर केंद्रीय और सबसे अच्छी तरह से चित्रित उदाहरण है। यह एपिजेनेटिक परिवर्तन को जीन विनियमन की एक वंशानुगत लेकिन संभावित रूप से प्रतिवर्ती परत के रूप में मानता है, जिसका विघटन दुर्दमता और विकासात्मक और अधिग्रहित विकारों की बढ़ती सूची में योगदान देता है।

Definition

रोग में एपिजेनेटिक्स इस बात के अध्ययन को संदर्भित करता है कि जीन अभिव्यक्ति में परिवर्तन, जो स्वयं डीएनए अनुक्रम में एन्कोड नहीं होते हैं — मुख्य रूप से असामान्य डीएनए मेथिलिकरण और हिस्टोन संशोधन — रोगजनक स्थितियों, विशेष रूप से कैंसर को कैसे बढ़ावा देते हैं या उनमें योगदान करते हैं।

Scope

यह क्षेत्र पाठक को कैंसर एपिजेनेटिक्स, प्रमोटर CpG-द्वीप मेथिलिकरण के माध्यम से ट्यूमर-दमनकारी जीनों के निष्क्रियकरण, क्रोमेटिन-संशोधित एंजाइमों के चिकित्सीय लक्ष्यीकरण, और एपिजेनेटिक मशीनरी में उत्परिवर्तन के कारण होने वाले दुर्लभ संवैधानिक विकारों से परिचित कराता है। यह एक संदर्भ अवलोकन है; विस्तृत आवश्यक जानकारी इसके नीचे व्यक्तिगत विषय प्रविष्टियों में है।

Sub-topics

• कैंसर एपिजेनेटिक्स
• CpG आइलैंड मिथाइलेशन और साइलेंसिंग
• क्रोमैटिन-संशोधित करने वाली दवाएँ और HDAC अवरोधक
• दुर्लभ एपिजेनेटिक विकार

Core questions

• रोग पैदा करने में एपिजेनेटिक परिवर्तन आनुवंशिक उत्परिवर्तन से कैसे भिन्न होते हैं?
• कैंसर में वैश्विक हाइपोमेथिलिकरण और फोकल प्रमोटर हाइपरमेथिलिकरण दोनों क्यों दिखते हैं?
• कौन से रोग-संबंधी एपिजेनेटिक परिवर्तन कारणभूत हैं बनाम परिणामी?
• एपिजेनेटिक निशानों की प्रतिवर्तीता उन्हें चिकित्सीय रूप से आकर्षक क्यों बनाती है?

Key concepts

• कैंसर की पहचान के रूप में एपिजेनेटिक डिसरेगुलेशन
• एपिजेनेटिक निशानों की प्रतिवर्तीता
• ट्यूमर-दमनकारी जीन का निष्क्रियकरण
• वैश्विक हाइपोमेथिलिकरण बनाम फोकल हाइपरमेथिलिकरण
• एपिजेनेटिक-मशीनरी जीनों में उत्परिवर्तन
• एपिजेनेटिक बायोमार्कर

Mechanisms

रोग-संबंधी एपिजेनेटिक परिवर्तन उसी मशीनरी के माध्यम से संचालित होता है जो सामान्य जीन विनियमन को बनाए रखती है। कैंसर में, जीनोम में आमतौर पर डीएनए मेथिलिकरण (हाइपोमेथिलिकरण) का व्यापक नुकसान होता है, जो गुणसूत्रों को अस्थिर कर सकता है और सामान्य रूप से निष्क्रिय क्षेत्रों को फिर से सक्रिय कर सकता है, साथ ही ट्यूमर-दमनकारी जीनों के प्रमोटरों में CpG द्वीपों का सघन हाइपरमेथिलिकरण भी होता है, जो अंतर्निहित अनुक्रम को बदले बिना उन्हें निष्क्रिय कर देता है। हिस्टोन-संशोधन पैटर्न और क्रोमेटिन-रीमॉडलिंग कॉम्प्लेक्स भी इसी तरह बाधित होते हैं। क्योंकि ये निशान एंजाइमों द्वारा लिखे और मिटाए जाते हैं, परिवर्तन सैद्धांतिक रूप से प्रतिवर्ती होते हैं, जो उन्हें निश्चित आनुवंशिक उत्परिवर्तन से अलग करता है और एपिजेनेटिक थेरेपी को आधार प्रदान करता है।

Clinical relevance

एपिजेनेटिक परिवर्तन नैदानिक और रोगनिरोधी बायोमार्कर प्रदान करते हैं और क्रोमेटिन-लक्ष्यीकरण उपचारों के एक उभरते वर्ग का आधार हैं। यह प्रविष्टि बताती है कि शैक्षिक अभिविन्यास के लिए एपिजेनेटिक विघटन रोग से कैसे संबंधित है; यह नैदानिक मार्गदर्शन नहीं है और किसी भी व्यक्ति के निदान या उपचार को निर्देशित नहीं करता है।

Epidemiology

अध्ययन किए गए लगभग सभी मानव कैंसरों में एपिजेनेटिक परिवर्तन पाए जाते हैं, और विकासात्मक सिंड्रोम, चयापचय और न्यूरोलॉजिकल रोगों में बाधित एपिजेनेटिक विनियमन को तेजी से पहचाना जा रहा है। सटीक जनसंख्या आवृत्तियाँ रोग के अनुसार भिन्न होती हैं और यहां संक्षेप में प्रस्तुत करने के बजाय संबंधित विषय प्रविष्टियों में संबोधित की जाती हैं।

History

एपिजेनेटिक्स और रोग के बीच संबंध 1980 के दशक से कैंसर अनुसंधान के माध्यम से स्थापित किया गया था, जब ट्यूमर में वैश्विक हाइपोमेथिलिकरण और जीन-विशिष्ट हाइपरमेथिलिकरण को पहली बार प्रलेखित किया गया था। जोन्स और बेयलिन, एस्टेलर और फेनबर्ग द्वारा लगातार समीक्षाओं ने इन निष्कर्षों को एक सुसंगत तस्वीर में संश्लेषित किया जिसमें एपिजेनेटिक और आनुवंशिक घाव रोग में सहयोग करते हैं, और इस ढांचे को कैंसर से परे अन्य मानव विकारों तक विस्तारित किया।

Key figures

• Manel Esteller
• Stephen Baylin
• Peter A. Jones
• Andrew P. Feinberg

Seminal works

• jones-baylin-2007
• esteller-2008
• feinberg-2018

Frequently asked questions

एपिजेनेटिक परिवर्तन आनुवंशिक उत्परिवर्तन से कैसे भिन्न है?

एक आनुवंशिक उत्परिवर्तन डीएनए अनुक्रम को बदलता है, जबकि एक एपिजेनेटिक परिवर्तन यह बदलता है कि जीन कैसे व्यक्त होते हैं — उदाहरण के लिए डीएनए मेथिलिकरण या हिस्टोन संशोधन के माध्यम से — अनुक्रम को बदले बिना, और ऐसे परिवर्तन अक्सर संभावित रूप से प्रतिवर्ती होते हैं।

इस क्षेत्र में कैंसर केंद्रीय उदाहरण क्यों है?

कैंसर वह बीमारी है जिसमें एपिजेनेटिक परिवर्तनों को सबसे अच्छी तरह से मैप किया गया है, जिसमें जीनोम-व्यापी हाइपोमेथिलिकरण और ट्यूमर-दमनकारी जीनों का फोकल निष्क्रियकरण दोनों दिखाई देते हैं, जिसने इसे व्यापक रूप से रोग में एपिजेनेटिक्स को समझने के लिए एक मॉडल बना दिया।