一组研究人员开发了一种小鼠DNA甲基化微阵列,这将使研究界加速他们的表观遗传学研究。研究小组在一份报告中介绍了这种新型微阵列的设计和功能出版在细胞基因组学在7月13日,他们在那里描述了包括衰老和肿瘤发生研究在内的几个应用。
目前,杰克逊实验室(Jackson Laboratory)等实体在市场上可以买到20多万种基因工程小鼠。然而,使用小鼠模型的研究人员还没有获得负担得起的工具来研究小鼠DNA甲基化的情况。由于小鼠缺乏这样的工具,研究人员在识别DNA甲基化生物标志物方面的能力受到限制,这些生物标志物可能会进一步加深对人类疾病的理解。
范安德尔研究所的Peter Laird和Hui Shen,费城儿童医院的Wanding Zhou,以及Foxo科技公司的研究人员认识到可以用小鼠特异性DNA甲基化阵列来填补这一空白,他们与Illumina公司合作开发了无限小鼠甲基化珠芯片。
通过在Infinium阵列平台上设计小鼠特异性阵列,研究人员希望提供一种工具,可以在生命科学研究的无处不在的模型中实现表观基因组全关联研究(EWAS)、癌症研究、表观遗传衰老研究等。
验证小鼠甲基化串珠芯片
为了在小鼠模型中实现上述应用,Laird、Shen和Zhou设计了该阵列,以提供小鼠甲基组的全面覆盖。BeadChip由超过285,000个CpG位点组成,涵盖CpG岛、转录起始位点、增强子、印迹位点、基因体区域、重复元件区域、层膜附着结构域、ccctc结合因子结合位点和癌症中的高甲基化区域。
开发完成后,该团队使用BeadChip进行了验证研究,处理了1000多个小鼠DNA样本,并将结果汇总在一起细胞基因组学.作者表明,小鼠甲基化珠片可用于患者来源的癌症异种移植模型,用于分析基质特征。此外,他们还证明了该阵列与福尔马林固定石蜡包埋组织(FFPE)的兼容性,FFPE是研究肿瘤的常见样本类型。这两个特征将促进DNA甲基化在肿瘤病理中的研究。
作者还表明,BeadChip可以检测DNA甲基化对外源化学物质的响应变化。这一特征可能为转化研究打开大门,在这些研究中,小鼠DNA甲基化的变化被用作临床前试验中治疗疗效的生物标志物。
此外,BeadChip能够为不同品系的小鼠提供高分辨率数据,以及部分可用于大鼠物种的探针。
长期的合作者
Laird、Shen和Zhou已经合作了几年,重点研究领域包括癌症、表观遗传学和生物信息学分析。
三位作者的合作始于范安德尔研究所,莱尔德自2014年以来一直担任该研究所的教授和研究员。自2014年以来,沈也一直在该研究所工作,担任表观遗传学中心的副教授。这篇论文的第一作者周于2015年加入范安德尔,担任博士后研究员。他现在是费城儿童医院的助理教授。
这三人是多篇论文的共同作者,包括对另一款Infinium甲基化珠芯片MethylationEPIC的全面评估,该芯片于2017年发表。Zhou也是SeSAMe的创建者,SeSAMe是一种用于甲基化阵列数据生物信息学分析的流行工具,他们三人被列为介绍性论文的作者。
此外,作者还发表了作为癌症基因组图谱的一部分的工作,这是一个为期12年的项目,被描述为“一个具有里程碑意义的癌症基因组计划,分子特征[ing]超过2万种原发性癌症,并匹配33种癌症类型的正常样本。”莱尔德担任该项目的DNA甲基化数据生产的首席研究员。
新技术,vwin德赢ac米兰合作新能力
DNA甲基化微阵列的出现为表观遗传学研究带来了通常在基因分型研究中看到的通量能力。第一个DNA甲基化微阵列,被称为GoldenGate Assay,同时测量了96个样本中1536个CpG位点的甲基化状态。目前最全面的人类DNA甲基化微阵列MethylationEPIC允许覆盖超过85万个CpG位点的全基因组。
随着DNA甲基化测量技术能力的扩大,一些新的应用已经浮出水面。vwin德赢ac米兰合作例如,在过去几年中,EWAS的受欢迎程度稳步上升。这些类型的研究有助于确定人口中与表型(如疾病)相关的表观遗传变异。除了疾病,EWAS还确定了吸烟、农药、污染等环境暴露的表观遗传特征。
DNA甲基化研究在我们了解癌症方面也很重要。癌症与DNA甲基化活性的特征性变化有关,而且这些变化通常是肿瘤特异性的。确定肿瘤特异性甲基化特征可以对这些肿瘤进行分子分类。事实上,甲基化分析近年来已被纳入世界卫生组织肿瘤分类。甲基化阵列可用德国癌症研究所(DKFZ)开发的基于网络的分类器对中枢神经系统和肉瘤肿瘤进行细分。
基于甲基化的表观遗传衰老时钟也已成为DNA甲基化阵列的一个新用例。表观遗传衰老时钟是衡量生物年龄的一种方法,而不是实际年龄。由于表观遗传衰老时钟与疾病、死亡率和一般健康有关,它们正在作为人类健康的生物标志物进行研究。
Laird、Shen、Zhou及其同事写道,他们预计小鼠甲基化BeadChip将有助于这些进展,他们预计它将“通过利用强大的小鼠遗传学和补充广泛的表型表征,迅速贡献大量的表观遗传数据。”
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