Wyniki badań opublikowali w czasopiśmie „Clinical Epigenetics” oraz „Toxicology and Applied Pharmacology”.

Jak powiedziała PAP główna autorka badania, dr hab. Ewelina Pośpiech, prof. Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego, ocena statusu palenia papierosów na podstawie analizy metylacji DNA może pozwolić na profilowanie stylu życia osoby, której materiał biologiczny poddawany jest analizie w sprawach kryminalnych, uzupełniając profil sprawcy przestępstwa.

Ocena statusu palenia papierosów może być również przydatna w medycynie. W gabinetach lekarskich problemem jest to, że pacjenci nie zawsze raportują swoje nawyki zgodnie z prawdą. Dodatkowo odpowiedź organizmu na określoną dawkę palenia papierosów może być do pewnego stopnia kwestią indywidualną. Dzięki analizie metylacji DNA uzyskuje się obiektywne dane, które w sposób wiarygodny odzwierciedlają wpływ palenia na DNA i ryzyko zachorowania na powiązane z paleniem choroby.

Jej zespół przeanalizował profile metylacji DNA u prawie 800 Polek i Polaków. Ostatecznie zidentyfikował ponad 450 miejsc, w których palenie papierosów pozostawia ślad. Cztery o największej wartości diagnostycznej weszły do modelu predykcyjnego. Najsilniejszy sygnał pochodził z genu AHRR.

Naukowcy poszli jednak o krok dalej niż większość wcześniejszych analiz. Do tej pory badania nad związkiem metylacji DNA i palenia koncentrowały się głównie na próbkach krwi, ponieważ to one są najczęściej wykorzystywane w diagnostyce.

- Tymczasem w kryminalistyce zabezpiecza się różne rodzaje materiału biologicznego, a wzór metylacji DNA jest specyficzny dla każdej tkanki. Inaczej wygląda we krwi, a inaczej w ślinie, nasieniu czy kościach. W medycynie także łatwiej jest skorzystać z próbki śliny pacjenta niż pobierać mu krew, kiedy chcemy np. regularnie badać, czy przestrzega zaleceń albo jak reaguje na zastosowaną terapię. Do tego ślina jest bezpośrednio narażona na dym papierosowy, więc daje bardzo silną odpowiedź epigenetyczną. Dlatego zdecydowaliśmy się rozszerzyć analizy także na wymazy z jamy ustnej - opowiedziała.

Prof. Pośpiech podkreśliła, że ogromną zaletą opracowanych modeli jest to, że wykorzystują zaledwie kilka miejsc w genomie. Taka kompaktowość ma znaczenie w pracy laboratoriów sądowych, gdzie często dysponuje się bardzo małą ilością materiału. Polskie rozwiązanie pozwala badać nawet te próbki, w których jest skrajnie niewiele DNA albo uległo ono degradacji.

Naukowcy wykazali również, że wzory metylacji DNA różnią się w zależności od intensywności palenia - inne są u osób palących sporadycznie, inne u nałogowych palaczy. Co ciekawe, profile metylacji u byłych palaczy plasują się pomiędzy osobami aktualnie palącymi i nigdy nie palącymi.

- To dlatego, że metylacja DNA jest odwracalna. Czyli możemy obserwować, jak po rzucaniu papierosów zdrowie pacjenta wraca do normy. Różne markery potrzebują jednak różnego czasu. W przypadku genu AHRR proces ten jest dość wolny i może zająć więcej niż 5 lat - zaznaczyła prof. Pośpiech.

W badaniu średni czas od rzucenia nałogu w grupie byłych palaczy wynosił 15 lat. Metylacja trzech analizowanych markerów wróciła w tym czasie do stanu pierwotnego. Jednak w przypadku genu AHRR zmiany utrzymywały się dłużej.

Kluczowym odkryciem badaczy była obserwacja, że metylacja genu AHRR zależy nie tylko od ekspozycji na dym papierosowy, ale także - choć w mniejszym stopniu - od długości snu i aktywności fizycznej.

- To oznacza, że na markery metylacji DNA zależne od palenia papierosów można wpływać nie tylko poprzez samo odstawienie papierosów, ale także przez wdrożenie innych zdrowych nawyków. Jeśli ktoś rzuca palenie, a jednocześnie zwiększa aktywność i dba o sen, proces powrotu może być krótszy - podkreśliła prof. Pośpiech.

Znaczenie opracowanych przez Polaków modeli predykcyjnych jest więc dwojakie. Po pierwsze mogą być wykorzystywane w praktyce kryminalistycznej do badania śladów na miejscach przestępstw, tworzenia profili przestępców oraz zawężania kręgu podejrzanych w sprawach, w których brak punktów zaczepienia.

- Jeżeli w sprawie kryminalnej nie mamy podejrzanych, to każda dodatkowa informacja uzyskana z DNA, która zawęża krąg poszukiwań, jest niezwykle cenna. Do tej pory koncentrowaliśmy się na przewidywaniu cech wyglądu, a teraz dzięki metylacji DNA możemy mówić także o zachowaniach, na przykład o tym, czy dana osoba pali papierosy - wyjaśniła badaczka.

Po drugie stworzone przez jej zespół narzędzie może znaleźć zastosowanie w medycynie i badaniach naukowych. - Możemy oczywiście zapytać pacjenta, czy pali papierosy, ale nie zawsze otrzymujemy szczerą odpowiedź na to pytanie, co utrudnia dopasowanie właściwego postępowania. Poza tym każdy organizm inaczej reaguje na tę samą dawkę dymu tytoniowego. Analiza metylacji DNA pozwala nam obiektywnie ocenić, czy i jak silnie organizm reaguje na papierosy, dzięki czemu można skuteczniej monitorować pacjenta, sprawdzać, czy przestrzega zaleceń i oceniać ryzyko rozwoju chorób powiązanych z tym nałogiem, takich jak choroby sercowo-naczyniowe czy nowotwory płuc - wyjaśniła prof. Pośpiech.

- Ma to ogromne znaczenie w medycynie prewencyjnej. Palenie jest jedną z najważniejszych przyczyn śmiertelności w populacji. Jeśli będziemy monitorować markery metylacyjne i reagować na czas, będziemy mogli realnie zmniejszyć ryzyko zgonów - dodała.

Podobnie jest z badaniami epidemiologicznymi, w których nie zawsze wszyscy uczestnicy przyznają się do wszystkich swoich nałogów. Model predykcyjny dostarcza twardych danych, co przekłada się na jakość wyników.

W badaniu nad kompaktowym modelem predykcyjnym palenia papierosów uczestniczyli naukowcy z Pomorskiego Uniwersytetu Medycznego w Szczecinie, Uniwersytetu Jagiellońskiego, Centralnego Laboratorium Kryminalistycznego Policji, Uniwersytetu Łódzkiego, i AWF w Katowicach. Badanie było finansowane ze środków NCBR oraz ABB.

Katarzyna Czechowicz (PAP)

kap/ zan/ mow/