DNA甲基化技術介紹

DNA 甲基化是表觀遺傳學(Epigenetics)的重要組成部分，在維持正常細胞功能、遺傳印記、胚胎發育以及人類腫瘤發生中起著重要作用，是目前新的研究熱點之一。

介紹

DNA甲基化是最早被發現、也是研究最深入的表觀遺傳調控機制之一。廣義上的DNA甲基化是指DNA序列上特定的堿基在DNA甲基轉移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的催化作用下，以s-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）作為甲基供體，通過共價鍵結合的方式獲得一個甲基基團的化學修飾過程。這種DNA甲基化修飾可以發生在胞嘧啶的C-5位、腺嘌呤的N-6位及鳥嘌呤的N-7位等位點。一般研究中所涉及的DNA甲基化主要是指發生在CpG二核苷酸中胞嘧啶上第5位碳原子的甲基化過程，其產物稱為5-甲基胞嘧啶（5-mC），是植物、動物等真核生物DNA甲基化的主要形式，也是發現的哺乳動物DNA甲基化的唯一形式。DNA甲基化作為一種相對穩定的修飾狀態，在DNA甲基轉移酶的作用下，可隨DNA的復制過程遺傳給新生的子代DNA，是一種重要的表觀遺傳機制。

脊椎動物基因的甲基化狀態有三種：持續的低甲基化狀態，如管家基因；去甲基化狀態，如發育階段中的一些基因；高度甲基化狀態，如女性的一條失活的X染色體。
隨著高通量測序技術（NGS）技術的發展，使我們能夠從全基因組水平來分析5’甲基胞嘧啶及組蛋白修飾等事件，由此能夠發現很多傳統的基因組學研究所不能發現的東西。
DNA甲基化修飾類型

5mC是表觀遺傳最重要的一種修飾，廣泛存在于植物、動物等真核生物基因組中, 稱譽為“第五堿基”；

5hmC是新發現的一種的修飾堿基，稱為哺乳動物的“第六堿基”；

6mA在細菌、藻類及動植物基因組中存在。

DNA甲基化檢測技術發展史

從1992年BS作為甲基化的金標準定下來之后，在二代測序未出現之前主要是對于位點檢測的焦磷酸測序。2005年二代測序出現后，基于抗體富集方法的MeDIP-seq和經典RRBS出現了，到2009年全基因組甲基化出現，但是當時的測序運用并不是很成熟，大多是基于MeDIP做的。2010年HiSeq 2000出現才開始BS金標準的方法去嘗試WGBS、RRBS的改進，然而也沒有解決甲基化技術和成本的問題，直到HiSeq X10出現，降低了測序成本，國內才開始推出WGBS。目前主流的是RRBS、WGBS和Illumina的850K芯片。

DNA甲基化檢測的技術趨勢

單堿基分辨率，亞硫酸鹽測序

結合高通量測序（NGS）進行全基因組范圍的檢測

更廣泛的樣本來源，物種、類型

更少的樣本量需求

更高質量的數據

更經濟的成本

基于金標準技術優勢；國內外服務商及測序生態系統（Illumina和BGI）；SCI文章、甲基化數據積累趨勢和認可度。二代測序平臺的亞硫酸鹽測序(Bisulfite Sequencing)是DNA甲基化檢測的技術發展趨勢。