הקשר ההדדי הקיים בין תהליכים אפיגנטיים לבין המיקרוביוטה במעיים עשוי להיות בעל תפקיד חשוב בהתפתחות המעיים ובהומאוסטזיס. מחקרים קודמים הדגימו שהמיקרוביוטה מווסתת חלק גדול מהשחבור (transcriptome) של תאי אפיתל במעי בקרב מבוגרים, אך ההשפעות של חיידקי המעי על מתילציה של דנ"א וביטוי גנים במהלך שלבי ההתפתחות המוקדמת בתקופה שלאחר הלידה טרם נחקרו.

במחקר הנוכחי, החוקרים בדקו את ההשפעות של החיידקים על מתילציה ושחבור של דנ"א בתאי אפיתל במעי (IECs - intestinal epithelial cells) בזמן ההתפתחות לאחר הלידה. החוקרים לקחו דגימות של IECs מהמעי הדק של 5 עכברים בגילאי שבוע, 4 שבועות ו12-16 שבועות אשר ייצגו פעוט, מתבגר ומבוגר, וגדלו בסביבה של מיקרוביוטה או היעדר של מיקרוביוטה.

החוקרים קבעו את מצב המתילציה של דנ"א באמצעות ריצוף מסוג RRBSי(reduced representation bisulfite sequencing) ואת השחבור של תאי אפיתל באמצעות ריצוף רנ"א ע"י שימוש בדגימות תואמות מכל עכבר על מנת לנתח את הקשר בין מיקרוביוטה, ביטוי גנטי ומתילציה של דנ"א.

החוקרים מצאו שישנם תהליכים התלויים במיקרוביוטה וכאלה שאינם תלויים במיקרוביוטה אשר פועלים יחד בעיצוב ההתפתחות של השחבור ושל המתילציה של דנ"א בתאי IECs בתקופה שלאחר הלידה. ההשפעות של החיידקים על השחבור מתגברות עם הזמן, בזמן שרוב ההבדלים במתילציה של דנ"א הקשורים לחיידקים זוהו כבר בשלבים הראשוניים לאחר הלידה.

בנוסף, החוקרים הדגימו ששחבור שקשור למיקרוביוטה עשוי לתרום לתוכניות תאיות בשלבים מסוימים במהלך ההתפתחות לאחר הלידה ולוויסות קבוצות של גנים אשר מעורבים במסלולים מרכזיים של מערכת החיסון ובמסלולים מטבולים. האנליזה המשולבת של מתילציות ושחבורים זיהתה 126 אתרים גנומיים בהם נמצא קשר בין זוגות דיפרנציאליים של דנ"א שעבר מתילציה ורנ"א משוחבר לבין המצאות של מיקרוביוטה במעי.

החוקרים נתנו תוקף למספר גנים דיפרנציאליים מבוטאים וגנים שעברו מתילציה בקוהורט בלתי תלוי של עכברים, מה שהצביע על הקיום של אזורי מתילציה "תפקודית" התלויה במיקרוביוטה ועשויה להשפיע על חתימות ביטוי גנטי בטווח הארוך בתאי IECs.

המחקר הנוכחי הוא אנליזה גנומית רחבה ראשונה מסוגה אשר בחנה את ההשפעות של מיקרוביוטה על מתילציה ושחבור של דנ"א בתאי IECs לאחר הלידה. החוקרים הסיקו שהמיקרוביוטה במעיים מווסתת בצורה דינמית חלק גדול מהשחבור בתאי אפיתל במהלך ההתפתחות לאחר הלידה, אך משפיעה רק על מספר גנים בנוגע לתהליך המתילציה של דנ"א.

מקור: 

Wei-Hung, P. et al. (2018) genome medicine 10,27.