Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Molekulyarnaya Meditsina (Molecular medicine)Молекулярная медицина1728-29182499-9490Russkiy Vrach Publishing House11336810.29296/24999490-2021-01-08ArticlesСтатьиResearch ArticleDNA Methylation Analysis of Lesional and Non-lesional Skin in Adult Patients with Atopic DermatitisАнализ метилирования ДНК в пораженной и непораженной коже у взрослых пациентов с атопическим дерматитомSmolkinaOlga Yur'evnaСмолкинаОльга Юрьевна

Research Assistant

младший научный сотрудник

o.smolkina@adair.ruBystritskaiaElizaveta PetrovnaБыстрицкаяЕлизавета Петровна

Research Assistant, Postgraduate student

младший научный сотрудник, аспирант

lisabystritskaya@gmail.comSvitichOksana Anatol'evnaСвитичОксана Анатольевна

Director of Institute.

директор., член-корреспондент РАН, доктор медицинских наук, профессор

svitichoa@yandex.ruPiruzyanAnastas LevonovichПирузянАнастас Левонович

Leading Researcher

ведущий научный сотрудник., доктор медицинских наук, профессор

pirstas2000@hotmail.comDenisovaElena Valer'evnaДенисоваЕлена Валерьевна

Senior Researcher, Deputy Head of the therapy department.

старший научный сотрудник, Заместитель заведующего филиала по лечебной части.

evdenissova@rambler.ruKorsunskayaIrina MarkovnaКорсунскаяИрина Марковна

Head of laboratory.

заведующая лабораторией., доктор медицинских наук, профессор

marykor@bk.ruSobolevVladimir Vasil'evichСоболевВладимир Васильевич

Senior Researcher

старший научный сотрудник, кандидат биологических наук

vlsobolew@gmail.comCenter for Theoretical Problems of Physico-chemical Pharmacology of the Russian Academy of SciencesФГБУН Центр теоретических проблем физико-химической фармакологии РАНI.I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and SeraФГБНУ Научно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. МечниковаMoscow Scientific - and - Practical Center for Dermatovenereology and Cosmetology, Healthcare DepartmentГБУЗ «Московский Научно-практический центр дерматовенерологии и косметологии Департамента здравоохранения г. Москвы»I.I. Mechnikov Research Institute for Vaccines and SeraФГБНУНаучно-исследовательский институт вакцин и сывороток им. И.И. Мечникова15012021191VOL 19, NO1 (2021)ТОМ 19, №1 (2021)536418112022Copyright ©; 2021, Russkiy Vrach Publishing HouseCopyright ©; 2021, ИД "Русский врач"2021Russkiy Vrach Publishing HouseИД "Русский врач"https://journals.eco-vector.com/1728-2918/article/view/113368

Introduction. Atopic dermatitis is a chronic inflammatory disease caused by a complex interaction of genetic, immune, and environmental factors. Recently, the study of epigenetic changes has brought new insights into the etiology of atopic dermatitis. Aim of the study is to investigate the methylation level in affected and unaffected skin biopsies from patients with atopic dermatitis. Methods. DNA isolation was performed using the QIAamp DNA Mini Kit (Qiagen, USA). Bisulfite conversion of the isolated DNA was performed using the EZ DNA Methylation Kit (Zymo Research, USA). DNA methylation levels were studied by hybridization of the converted DNA with BeadChip Infinium Human Methylation450 chips (Illumina, USA). The chips were scanned using the HiScanSQ System (Illumina, USA). The resulting images were analyzed using GenomeStudio® software (version 2011.1; methylation model version 1.9.0, Illumina Inc.). Results. Changes in the methylation levels were revealed in 26 genes, 9 of which were methylated in the promoter region. 11 genes were hypermethylated, 15 genes were hypomethylated. Changes in the level of DNA methylation were observed for genes whose protein products are involved in many biological processes associated with atopic dermatitis: positive regulation of fibroblast migration, proliferation of dendritic cells, and activation of immunity. In the TSS200 region, only ALPK2 gene was hypomethylated in the tissue affected by atopic dermatitis. In contrast; CLNK and ARHGEF4 were hypermethylated. In the TSS1500 region, four genes were hypomethylated: MIR1178, VPS37C, GRIP2, and SLC47A2. The TCF12 and ZBTB20genes were hypermethylated. Conclusion. The obtained results indicate the involvement of epigenetic regulation in the development of the atopic process. However, the analysis of additional skin samples from new patients is needed to validate and further refine the findings.

Введение. Атопический дерматит (АтД) - это хроническое воспалительное заболевание, вызванное сложным взаимодействием как генетических, так и иммунных факторов, а так же факторов окружающей среды. В последнее время изучение эпигенетических изменений вносит новое понимание в этиологию АтД. Цель исследования. Изучение уровня метилирования ДНК в биопсиях пораженной и непораженной кожи пациентов с АтД. Методы. Выделение ДНК проводили набором QIAamp DNA Mini Kit (Qiagen, США). Бисульфитную конверсию выделенной ДНК проводили с использованием набора для метилирования ДНК EZ DNA Methylation Kit (Zymo Research, США). Уровни метилирования ДНК изучали путем гибридизации конвертированной ДНК с чипами BeadChip Infinium Human Methylation 450 (Illumina, США). Чипы сканировали при помощи HiScanSQ System (Illumina, США). Полученные изображения анализировали с помощью программнного обеспечения GenomeStudio® (версия 2011.1; модель метилирования версия 1.9.0, Illumina Inc.). Результаты. Были выявлены дифференциальные изменения в уровнях метилирования 26 генов из которых 9 были метилированы в промотерной области. Гиперметилированными были 11 генов, гипометилированными - 15 генов. Изменения уровня метилирования ДНК наблюдались для генов, белковые продукты которых участвуют в ряде биологических процессов, связанных с АтД: позитивная регуляция миграции фибробластов, распространение дендритных клеток и активация общего иммунитета. В области TSS200 в ткани пораженной АтД гипометилированым был только 1 ген - ALPK2, а гиперметилированы были два гена - CLNK и ARHGEF4. В области TSS1500 гипометилированными оказались 4 гена: MIR1178, VPS37C, GRIP2 и SLC47A2. Гены TCF12 и ZBTB20 были гиперметилированы. Заключение. Полученные результаты указывают на участие эпигенетической регуляции в развитии атопического процесса. Однако необходим дальнейший анализ дополнительных образцов кожи от новых пациентов для проверки и дальнейшего уточнения полученных результатов.

atopic dermatitisDNA methylationskin biopsygenome-wide DNA methylation analysisатопический дерматитДНК метилированиебиопсия кожиполногеномный анализ метилирования ДНКDeckers I.A.G., McLean S., Linssen S., Mommers M., van Schayck C.P., Sheikh A. PLoS ONE. 2012; 7 (7): e39803. https://dx.plos. org/10.1371/journal.pone.0039803. (Accessed July 27, 2020)Fonacier L.S., Dreskin S.C., Leung D.Y.M. J. of Allergy and Clinical Immunology. 2010; 125 (2): 138-149. https://linkinghub.elsevier, com/retrieve/pii/S0091674909008653. (Accessed July 27, 2020)Spergel J.M. Annals of Allergy, Asthma & Immunology. 2010; 105 (2): 99-106. https:// linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/ S1081120609000490. (Accessed July 27, 2020)Czarnowicki T, Krueger J.G., Guttman-Yassky E. The J. of Allergy and Clinical Immunology: In Practice. 2014; 2 (4): 371-9. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/ pii/S221321981400097X. (Accessed July 27, 2020)Cole C., Kroboth K., Schurch N.J., Sandilands A., Sherstnev A., O'Regan G.M., Watson R.M., Irwin McLean W.H., Barton G.J., Irvine A.D., et al. J. of Allergy and Clinical Immunology. 2014; 134 (1): 82-91. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/ pii/S009167491400596X. (Accessed July 27, 2020)Seltmann J., Roesner L.M., von Hesler F.-W., Wittmann M., Werfel T. J. of Allergy and Clinical Immunology. 2015; 135 (6): 1659-61. e4.https://linkinghub.elsevier, com/retrieve/pii/S0091674915003358. (Accessed July 27, 2020)Apfelbacher C.J., Diepgen T.L., Schmitt J. Allergy. 2011; 66 (2): 206-13. http://doi.wiley.com/10.1111/j.1398- 9995.2010.02464.x. (Accessed July 28, 2020)Thomsen S.F., Ulrik C.S., Kyvik K.O., Hjelmborg J. v. B., Skadhauge L.R., Steffensen I., Backer V. Allergy asthma proc. 2007; 28 (5): 535-9. http://www.ingentaconnect.com/ content/10.2500/aap2007.28.3041. (Accessed July 28, 2020)Van Beijsterveldt C.E.M., Boomsma D.I. European Respiratory J. 2007; 29 (3): 516-21. http://erj.ersjournals.com/cgi/ doi/10.1183/09031936.00065706. (Accessed July 28, 2020)Strachan D.P, Wong H.J., Spector T.D. J. of Allergy and Clinical Immunology. 2001; 108 (6): 901-7. https://linkinghub.elsevier.com/ retrieve/pii/S0091674901933597. (Accessed July 28, 2020)Schultz Larsen F, Holm N.V, Henningsen K. J. of the American Academy of Dermatology 1986; 15 (3): 487-94. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0190962286701989. (Accessed July 28, 2020)The EArly Genetics and Lifecourse Epidemiology (EAGLE) Eczema Consortium. Nat Genet. 2015; 47 (12): 1449-56. http://www nature.com/articles/ng.3424. (Accessed July 28, 2020)Schaarschmidt H., Ellinghaus D., Rodriguez E., Kretschmer A., Baurecht H., Lipinski S., Meyer-Hoffert U., Harder J., Lieb W., Novak N. et al. J. of Allergy and Clinical Immunology. 2015; 136 (3): 802-6. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0091674915003346. (Accessed July 28, 2020)Tamari M., Hirota T. J. Dermatol. 2014; 41 (3): 213-20. http://doi.wiley.com/10.1111/1346-8138.12321. (Accessed July 28, 2020)Barnes K.C. J. of Allergy and Clinical Immunology. 2010; 125 (1): 16-29. e11. https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/ pii/S0091674909017229. (Accessed July 28, 2020)Luo Y., Zhou B., Zhao M., Tang J., Lu Q. Clin Exp Dermatol. 2014; 39 (1): 48-53. http:// doi.wiley.com/10.1111/ced.12206. (Accessed July 28, 2020)Tan H.-T.T., Ellis J.A., Koplin J.J., Martino D., Dang T.D., Suaini N., Saffery R., Allen K.J., the HealthNuts Study Investigators. Pediatr Allergy Immunol. 2014. P n/a-n/a.http:// doi.wiley.com/10.1111/pai.12245. (Accessed July 28, 2020)Liang Y., Wang P., Zhao M., Liang G., Yin H., Zhang G., Wen H., Lu Q. Allergy. 2012; 67 (3): 424-30. http://doi.wiley.com/10.1111/ j.1398-9995.2011.02760.x. (Accessed July 28, 2020)Rodriguez E., Baurecht H., Wahn A.F., Kretschmer A., Hotze M., Zeilinger S., Klopp N., Illig T., Schramm K., Prokisch H. et al. J. of Investigative Dermatology. 2014; 134 (7): 1873-83. https://linkinghub.elsevier.com/ retrieve/pii/S0022202X15368998. (Accessed July 28, 2020)Cao M.Y., Davidson D., Yu J., Latour S., Veillette A. J. Exp. Med. 1999; 190 (10): 1527-34.Taniuchi K., Furihata M., Naganuma S., Saibara T. Int. J. Oncol. 2018; 53 (5): 2224-40.Ota T, Suzuki Y., Nishikawa T., Otsuki T, Sugiyama T, Irie R., Wakamatsu A., Hayashi K., Sato H., Nagai K. et al. Nat. Genet. 2004; 36 (1): 40-5.Goos J.A.C., Fenwick A.L., Swagemakers S.M.A., McGowan S.J., Knight S.J.L., Twigg S.R.F., Hoogeboom A.J.M., van Dooren M.F., Magielsen F.J., Wall S.A. et al. Hum. Mutat. 2016; 37 (8): 732-6.Zhang Y., Zhou X., Zhang M., Cheng L., Zhang Y., Wang X. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019; 47 (1): 3862-72Wang L.Q., Deng A.C., Zhao L., Li Q., Wang M., Zhang Y. J. Biol. Regul. Homeost. Agents. 2019; 33 (2): 321-30Eastman S.W., Martin-Serrano J., Chung W., Zang T., Bieniasz P.D. J. Biol. Chem. 2005; 280 (1): 628-36Lin S.H., Arai A.C., Wang Z., Nothacker H.P., Civelli O. Mol. Pharmacol. 2001; 60 (5): 916-23Gao Z., Chen M., Tian X., Chen L., Chen L., Zheng X., Wang H., Chen J., Zhao A., Yao Q. et al. RNA Biology. 2019; 16 (7): 940-9. https://www.tandfonline.com/doi/full/10 .1080/15476286.2019.1602436. (Accessed July 29, 2020)