Legemidler i fosterlivet og hjernens utvikling – er epigenetikk nøkkelen?

Bakgrunn og hensikt

I løpet av svangerskapet bruker fire av fem kvinner minst ett medikament  (1). Prenatale farmakoepidemiologiske studier, som ser på mulige effekter av medisineksponering i fosterlivet, er derfor essensielle for å ivareta både barnets og mors helse. Eksempelvis har flere studier funnet en sammenheng mellom antidepressiv- eller paracetamoleksponering i fosterlivet og atypisk utvikling av barnets hjerne (2, 3).

Det er også viktig å undersøke de molekylære mekanismene bak slike assosiasjoner; både for bedre å forstå årsakssammenhenger og for å identifisere biomarkører for nevrodiverse tilstander, som ADHD og autismespekterforstyrrelse. Én foreslått mekanisme involverer epigenetikk. Epigenetiske modifikasjoner, slik som DNA-metylering (DNAm), gir informasjon om hvilke gener som til enhver tid skal være skrudd av eller på i den enkelte celle. Dersom medisiner påvirker epigenetiske modifikasjoner, kan dette bety at medisiner har mer vidstrakte effekter enn tradisjonelt antatt, med molekylære konsekvenser som består lenge etter at medisineksponeringen opphører.

Hensikten med dette doktorgradsarbeidet var derfor å undersøke sammenhengen mellom medisineksponering i fosterlivet, DNAm i navlestrengsblod og barnets hjerneutvikling (figur 1); et fagfelt kalt prenatal farmakoepigenetikk. Prosjektet fokuserte på psykofarmaka og smertestillende medisiner, da disse virker på sentralnervesystemet og kan passere over morkaken til fosteret (2).

Materiale og metoder

Doktorgradsarbeidet bestod av én systematisk litteraturgjennomgang og tre originalartikler. Litteraturgjennomgangen var basert på systematiske søk i fem databaser: MEDLINE, Embase, PsycINFO, Scopus og Web of Science. Søkeordene som ble brukt, var relatert til fosterliv og svangerskap, psykofarmaka og smertestillende medisiner, og epigenetikk. Med nettverktøyet Rayyan ble relevante artikler identifisert av to forfattere, basert på forhåndsbestemte kriterier. Informasjon om metode og resultater fra de inkluderte studiene ble systematisert i tabeller.

Alle de tre originalartiklene var basert på data fra Den norske mor, far og barn-undersøkelsen (MoBa). MoBa har spørreskjemadata om mors medisinbruk under svangerskapet og psykometriske tester av barnet gjennom oppveksten (4), i tillegg til en biobank med blant annet navlestrengsblodprøver (5).

Vi gjennomførte to epigenom-vide assosiasjonsstudier for å undersøke sammenhengen mellom fosterlivseksponering for (es)citalopram eller paracetamol, DNAm i navlestrengsblod og barnets hjerneutvikling. DNAm ble målt på en rekke posisjoner i DNA kalt «seter», og assosiasjonen med medisineksponering ble vurdert med lineære regresjonsmodeller. For å se nærmere på barnets utvikling, testet vi også sammenhengen mellom DNAm og flere ulike nevroutviklingsutfall. Vi brukte tester i MoBa, som målte symptomer på ADHD, samt psykomotorikk og kommunikasjonsferdigheter gjennom barnets oppvekst. For å se på utvikling av symptomer og ferdigheter over tid, estimerte vi også ulike utviklingsforløp med latent klasseanalyse.

I (es)citalopram-studien sammenliknet vi DNAm i navlestrengsblod fra (es)citalopram-eksponerte barn med DNAm i barn av (i) deprimerte, ikke-medisinerte mødre, og (ii) friske, ikke-medisinerte mødre. I paracetamol-studien sammenliknet vi DNAm fra eksponerte barn (paracetamol > 20 dager under svangerskapet og senere ADHD-diagnose) med (i) ADHD-kontroller (ingen paracetamol, men med ADHD) og (ii) populasjonskontroller (verken paracetamol eller ADHD).

I den siste originalartikkelen sammenliknet vi 17 paracetamolprøver hvis DNAm var målt på to ulike måleplattformer (Illumina Infinium 450k og EPIC). Samsvar mellom plattformene ble vurdert med differanse, Pearsons korrelasjon og intraklassekorrelasjon (hensyntar både differanse og korrelasjon).
 

Resultater

I den systematiske gjennomgangen av litteraturen innen prenatal farmakoepigenetikk identifiserte vi 18 studier med få overlappende resultater. Det var imidlertid vanskelig å sammenlikne funnene direkte, blant annet grunnet variasjon i metode, antall DNAm-seter dekket, normalisering av data og statistisk modellering. Vi foreslo derfor ti anbefalinger for fremtidige studier innen fagfeltet, for å bidra til mer sammenliknbare og robuste resultater (6).

De ti anbefalingene ble brukt i planleggingen og gjennomføringen av de to epigenom-vide studiene på (es)citalopram og paracetamol. (Es)citaloprameksponering i fosterlivet var ikke assosiert med DNAm i navlestrengsblod (7). Det var heller ikke slik at (es)citalopram og DNAm sammen påvirket hjerneutvikling. Imidlertid var DNAm assosiert med ulike utviklingsforløp av psykomotorikk og kommunikasjonsferdigheter, på seter nær gener assosiert med ADHD og hjerneutvikling.

Da vi tidligere har sett en sammenheng mellom paracetamoleksponering under svangerskapet og DNAm i barn med ADHD (8), undersøkte vi en slik assosiasjon i et nytt utvalg prøver fra MoBa. Vi fant imidlertid ingen signifikant sammenheng i det nye utvalget (9). For å se på én mulig bidragsyter til den manglende replikasjonen, undersøkte vi DNAm fra 17 paracetamolprøver målt med to ulike måleplattformer (450k og EPIC) (10). Det var mange seter der DNAm-nivået målt samsvarte relativt dårlig mellom plattformene.
 

Diskusjon

Hensikten med doktorgradsarbeidet var å undersøke den mulige sammenhengen mellom medisineksponering i fosterlivet, DNAm i navlestrengsblod og barnets hjerneutvikling. Arbeidet avdekket imidlertid få overlappende funn blant de 18 studiene på psykofarmaka og smertestillende medisiner. Dette kan delvis forklares med variasjon i studiedesign og metode.

Også funnene i de to epigenom-vide studiene overlappet i liten grad med tidligere studier: Det var ingen signifikant sammenheng mellom verken (es)citalopram- eller paracetamoleksponering i fosterlivet med DNAm. Vi var særlig overrasket over ikke å finne en sammenheng mellom paracetamol og DNAm i barn med ADHD, da vi tidligere har observert en slik sammenheng i et annet prøveutvalg fra MoBa (8). Vi undersøkte derfor om den manglende replikasjonen kunne forklares med at DNAm ble målt med ulike måleplattformer i de to studiene. Selv om målt DNAm-nivå samsvarte relativt dårlig mellom plattformene, kunne ikke dette forklare våre ikke-overlappende funn. Likevel kan slike forskjeller påvirke replikasjon og styrkeberegninger i andre epigenom-vide studier.

Det er altså flere utfordringer ved studier innen prenatal farmakoepigenetikk som foreløpig gjør det vanskelig å trekke konklusjoner rundt sammenhengen mellom medisineksponering i fosterlivet, DNAm og barnets hjerneutvikling. Én begrensning ved både våre og andre studier, er at få justerer for genetiske bidrag. Da genetikk både kan predisponere for nevrodiverse tilstander og påvirke DNAm på enkelte seter, er et økt fokus på integrasjon av genetiske data i epigenom-vide studier essensielt. Bruk av genetiske data kan også bidra til å styrke vurderingen av mulige årsakssammenhenger. En fortsatt oppmerksomhet på metodologiske utfordringer og videreutvikling av fagfeltet, blant annet med fokus på integrasjon av flere høydimensjonale data, vil bidra til å fremme kvaliteten på, og tolkbarheten av, prenatale farmakoepigenetiske studier.
 

Konklusjon

Dette doktorgradsarbeidet undersøkte sammenhengen mellom medisineksponering i fosterlivet, DNAm i navlestrengsblod og barnets hjerneutvikling. Studiene på dette feltet har metodeutfordringer. Enkelte studier, som våre på (es)citalopram og paracetamol, finner ingen sammenheng mellom medisineksponering under svangerskapet og DNAm, mens andre studier finner signifikante DNAm-forskjeller avhengig av eksponeringsstatus. Funnene er følgelig lite robuste og gir foreløpig begrenset informasjon om hvor epigenetisk trygge medisiner er. Et fortsatt fokus på videreutvikling av teknologi og metode kan gjøre det mulig å overkomme de nåværende utfordringene innen prenatal farmakoepigenetikk, og bidra til mer robuste resultater av høyere klinisk verdi i nær fremtid.
 

Referanser

1. Haas DM, Marsh DJ, Dang DT et al. Prescription and Other Medication Use in Pregnancy. Obstet Gynecol 2018; 131: 789.
2. Peters P, Miller RK, Schaefer C. General commentary on drug therapy and drug risks in pregnancy. Drugs Dur Pregnancy Lact Treat Options Risk Assess. 3^rd ed. Academic Press 2015. p. 1–23.
3. Bauer AZ, Swan SH, Kriebel D et al. Paracetamol use during pregnancy – a call for precautionary action. Nat Rev Endocrinol 2021; 17: 757–66.
4. Magnus P, Birke C, Vejrup K et al. Cohort Profile Update: The Norwegian Mother and Child Cohort Study (MoBa). Int J Epidemiol 2016; 45: 382–8.
5. Rønningen KS, Paltiel L, Meltzer HM et al. The biobank of the Norwegian Mother and Child Cohort Study: a resource for the next 100 years. Eur J Epidemiol 2006; 21: 619–25.
6. Olstad EW, Nordeng HME, Gervin K. Prenatal medication exposure and epigenetic outcomes: a systematic literature review and recommendations for prenatal pharmacoepigenetic studies. Epigenetics 2021.
7. Olstad EW, Nordeng HME, Sandve GK et al. Effects of prenatal exposure to (es)citalopram and maternal depression during pregnancy on DNA methylation and child neurodevelopment. Transl Psychiatry 2023; 13.
8. Gervin K, Nordeng H, Ystrom E et al. Long-term prenatal exposure to paracetamol is associated with DNA methylation differences in children diagnosed with ADHD. Clin Epigenetics 2017; 9.
9. Olstad EW, Nordeng HME, Lyle R et al. No impact of prenatal paracetamol and folic acid exposure on cord blood DNA methylation in children with attention-deficit/hyperactivity disorder. Front Genet 2023; 14: 1204879.
10. Olstad EW, Nordeng HME, Sandve GK et al. Low reliability of DNA methylation across Illumina Infinium platforms in cord blood: implications for replication studies and meta-analyses of prenatal exposures. Clin Epigenetics 2022; 14: 80.

(Publisert i NFT nr. 7/2023 side 56–57)