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DNA甲基化研究思路解析

 生物_医药_科研 2019-02-23

3-5分文章研究思路图

案例一

原文标题:DNA methylation signature of human fetal alcohol spectrum disorder

研究思路

研究结果

产前酒精暴露是导致行为和认知缺陷的主要原因,2-5%的北美地区儿童可能受其影响。酒精对发育影响的潜在机制仍是未知的。新的证据表明,表观遗传机制介导了胎儿酒精谱系障碍(FASD)儿童所观察到的一系列症状。因此,本文研究了在FASD队列中产前酒精暴露对全基因组DNA甲基化的影响。

 PCA主成分分析将血液样本与口腔上皮细胞样本区分开,用SNP分型(136 Samples)做一次校正,获得基因型更一致的亚组。

Figure 1 a: PCA (Left: blood samples, Right: BECs); b: 分析流程

在FASD病例中,658个DM CpG位点发生显著改变(与对照组相比,356个低甲基化位点和302个高甲基化位点),芯片与焦磷酸验证,选取了5个位点,包括了gene body区、3’UTR区、GpG shelf&shore区域、以及非GpG岛的位点。

Figure 2 a: DMP火山图; b: DMP火山图; c: 焦磷酸测序验证结果(FASD蓝色,对照灰色)

接下来,评估了差异甲基化位点关联基因与印记基因、原钙粘连素编码基因的关系,特别是其中一些基因在FASD和对照组之间存在一个以上的差异CpG。用UCSC查看DM site与403个基因关联,其中190低甲基化对应、208高甲基化对应,其余5个位点趋势不均一。原钙黏素相关的差异CG位点有15个,表中列出了12个,其中SLC22A18的启动子区有6个DMP(Fig.3b 黑色条下面的位点)。

Figure 3 a: 原钙粘连素相关基因列表; b: SLC22A18基因相关的几个CpGs甲基化情况

上调甲基化基因列表显示与其神经发育过程相关的基因富集。此外,疾病注释显示,差异甲基化基因在几个神经发育障碍上的疾病得到了富集。

Figure 4 GO及疾病富集

用高甲基化的基因集和收集了282个额外的实验数据进行共表达网络构建,图中节点代表甲基化基因,边缘代表共表达链。橙色、绿色和青色的节点分别是与自闭症谱系障碍、癫痫和焦虑相关的基因。该网络的一个小簇显示了与自闭症/癫痫相关的几个基因(NRXN1、CACNA1A、CDH10等)的共表达。综上所述,这些发现表明DNA甲基化模式的改变可能与FASD患儿的神经生物学缺陷有关。

Figure 5 FASD甲基化基因共表达网络

案例二

原文标题:Genome-Wide Identification of a Methylation Gene Panel as a Prognostic Biomarker in Nasopharyngeal Carcinoma

研究思路

研究结果

目前TNM分期系统是为鼻咽癌患者提供预后信息和指导治疗决策的最重要的临床参数。然而基于TNM分期的预后模型并不足以确定最佳的个性化治疗方案。预后差异使得开发新的预后生物标志物成为当务之急。稳定性高是DNA甲基化标志物的一个特点,所以把构建鼻咽癌甲基化谱进行多基因联合分析作为鼻咽癌预后预测的一种指标来提高预后模型的灵敏度和特异性也值得深入研究。

该研究利用Illumina 450K甲基化芯片在24例鼻咽癌组织与24例正常组织进行全基因组甲基化筛选,鉴定出了一个包含6个基因超甲基化的基因Pannel,并在454 例鼻咽癌患者中(训练组n=151,验证组n=150)使用亚硫酸氢盐焦磷酸测序法进行验证。

Figure 6 a: DMP热图; b:候选基因的mRNA表达和DNA甲基化水平的比较

评价了其与临床预后结果的相关性。分析表明,在训练组和验证组中这6个基因的低甲基化组与高甲基化组患者相比,具有更长的无病生存期(DFS)和总生存期(OS),对以铂类(顺铂)为主的同步化疗也有较好的反应,而甲基化程度高的患者则并未从中获益。证明了DNA甲基化作为鼻咽癌临床治疗中的预后生物标志物的潜在价值。

Figure 7 基于甲基化基因Pannel的DFS和OS生存曲线分析

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