探基

首页 - 全部文章 - 探基 - Genome Research一作解读!新型DNA甲基化检测方法:导航定位测序

Genome Research一作解读!新型DNA甲基化检测方法:导航定位测序

导读:近日,复旦大学联合湖南大学研究团队在Genome Research发表文章,报道了一种新的全基因组DNA甲基化检测方法。探基学院特邀文章第一作者复旦大学李晋博士亲临“开讲啦,一作!”栏目,对该研究成果进行深度解读!3月7日20:00,正式开讲!

异常DNA甲基化模式是癌症的显著特征之一,DNA甲基化已被用作疾病诊断和风险检测的生物标志物。已经表明,启动子中高水平的甲基化可能诱导基因沉默,并与基因表达增加有关。但DNA甲基化与启动子之间的关系到底如何?异常DNA甲基化又是如何影响肿瘤发生和转移过程的基因表达?想要弄清楚以上问题,我们迫切需要进一步开发优化当前DNA甲基化测序分析方法,提高检测精确度和成本效益。

近日,复旦大学于文强、吴飞珍课题组联合湖南大学彭绍亮课题组共同开发了一种新的DNA甲基化测序方法:导航定位测序(Guide Positioning Sequencing,GPS)。经验证,GPS检测胞嘧啶覆盖率高达96%,可无偏倚覆盖GC富集区域和重复序列,进行全基因组DNA甲基化的精确检测。此外,与WGBS相比,GPS可同时检测全基因组DNA甲基化和基因组变异方面,并且具有更高的准确性和效率,是一种功能强大的检测工具。相关研究成果发表在Genome Research上。

据悉,GPS方法的开发历时八年才完成。该方法中双端测序的第一部分是原始DNA序列测序,第二部分是亚硫酸氢盐转化序列测序。由于第一部分测序结果可以精确地映射到参考基因组,因此可以作为第二步的“向导”。该研究团队最终开发的GPS具有较高的DNA甲基化覆盖率,并能检测到全基因组特异性甲基化。

图1. GPS用于DNA甲基化检测的工作流程示意图

在人类正常肝细胞全基因组DNA甲基化测序试验中,GPS的CpG位点覆盖率为97%,胞嘧啶覆盖率为96%,表明GPS是检测CpG和非CpG甲基化的有效方法。为了验证GPS检测到的甲基化,研究人员选择了具有不同甲基化水平的基因序列,通过亚硫酸氢盐TA克隆测序和亚硫酸氢盐焦磷酸测序进行了确认。结果表明,GPS在全基因组DNA甲基化检测方面具有较高的准确性。

WGBS是目前DNA甲基化测序的“金标准”,该方法能够到全基因组范围内单碱基分辨率的甲基化信号。但由于WGBS测序成本高、有效数据量低,其推广使用都受到了极大地限制。该研究中,研究团队将GPS与WGBS进行了比较。

图2. GPS与WGBS性能比较

研究结果显示,在相同亚硫酸氢盐转化读数下,GPS检测到的CpG位点比WGBS更多,分布与原始基因组CpG分布更相似;GPS比WGBS的覆盖率高15~20%,包括GC富集区域和重复序列。同时,研究团队还比较了两者在遗传变异检测方面的差异,发现GPS检测到的遗传变异也比WGBS多。比较结果表明,GPS不仅能够准确地检测DNA甲基化,而且还能准确地检测基因变异,同时获得基因组和表观基因组信息,有助于分析研究基因组和表观基因组之间的关联,例如等位基因特异性甲基化。

图3. 与异常DNA甲基化相关的免疫监测和肿瘤代谢相关基因

研究团队利用GPS研究了DNA甲基化模式与肿瘤转移和免疫监测的关系。结果显示,启动子或增强子中的甲基化边界移动(Methylation Boundary Shift,MBS)可以调控免疫和肿瘤代谢相关基因的表达,表明肿瘤细胞可能通过DNA甲基化沉默免疫相关基因表达来逃脱免疫网络的监测。此外,DNA甲基化异常引发的组织特异性增强子转换,导致了肝癌发展过程中细胞身份的转换,以及肝癌的特异性肺转移,表明异常的DNA甲基化与细胞转换、免疫监测网络有关,并有可能促进肿瘤发生和转移,这为了解肿瘤转移的机制提供了新见解。

DNA甲基化是表观遗传学的核心组成。近年来,DNA甲基化研究已经成为探索肿瘤发生发展、转移和复发机制以及开发新抗肿瘤策略的热门研究领域。随着研究的深入,人们对于DNA甲基化测序技术的要求也越来越高。GPS技术的开发,成功解决了目前DNA甲基化检测技术的部分不足。此外,GPS可以同时检测基因组信息和表观遗传信息,这对DNA有限的样本检测(例如单细胞)非常重要。相信随着DNA甲基化测序技术以及其他测序技术的不断改进完善,人们对肿瘤的认识也将更加深入。终有一天我们将不再“谈癌色变”。

  直播预告:一作亲临解读  

3月7日20:00,本文第一作者复旦大学李晋博士将亲临探基学院“开讲啦,一作!”栏目,对该研究成果进行深度解读!扫描下方二维码,一起学习新型全基因组DNA甲基化检测方法以及在肝癌中的应用。

(2)

本文由 测序中国 作者:白云 发表,转载请注明来源!

热评文章