纽约(基因组网)-通过依赖细胞类型特异性甲基化模式，一个国际研究团队已经开发出一种方法来追踪循环的无细胞DNA的起源，从而确定细胞死亡发生在哪个组织中。
在一系列的原理证明研究中中出现的美国国家科学院院刊本周，希伯来大学哈大沙医学院的尤瓦尔·多尔(Yuval Dor)和他的同事们证明，他们可以识别特定于胰腺和脑组织的甲基化模式，并发现患有I型糖尿病和多发性硬化症等疾病的患者体内含有这种模式的细胞游离dna。
研究人员在他们的论文中写道:“我们提出了一种基于循环DNA中组织特异性甲基化模式的检测特定组织中细胞死亡的方法。”该方法可能有多种应用，包括损伤后组织损伤的评估，治疗反应中靶向和脱靶(毒性)细胞死亡的评估，以及T1D、神经退行性疾病和癌症等疾病的早期诊断。”
例如，目前分析胎儿循环无细胞DNA的方法依赖于胎儿和母亲之间的差异。然而，Dor和他的同事推断，不同组织类型之间甲基化模式的保守差异可以用来区分在其他方面相同的循环DNA之间的差异。
此外，由于细胞死亡——发病的一个标志——占细胞游离循环DNA的一部分，这些甲基化模式可以揭示体内可能患病的部位。
该团队梳理了癌症基因组图谱、基因表达集合和他们在本地生成的甲基组，以发现不同组织类型之间具有不同甲基化模式的CpG二核苷酸。研究人员并没有依赖于一个单一的CpG二核苷酸，而是专注于标记位点附近的4到9个CpG位点区域，因为DNA甲基化状态通常是区域性的。他们说，这样一来，任何随机的甲基化或去甲基化事件都不太可能影响整个区域和影响检测。
为了验证这一想法，Dor和他的同事使用了INS启动子，它包含多个CpG位点，作为β细胞特异性标记。他们从亚硫酸盐处理过的DNA中扩增并测序了启动子的160碱基对片段。
他们报告说，来自β细胞的每个CpG位点的DNA分子中有90%到95%没有甲基化，其他组织的DNA分子中有5%到15%没有甲基化。但当他们组合分析这6个位点时，它们在β细胞DNA分子中都是未甲基化的，而在其他组织的DNA分子中则不到0.01%，这表明β细胞具有很高的特异性。
然后，为了测试敏感性，他们将人类β细胞DNA以不同水平插入到人类淋巴细胞DNA中，以确定INS启动子位点中未甲基化的部分。他们发现，即使高度稀释，β细胞DNA也能被检测到。
与此同时，来自31名健康人类志愿者队列的循环DNA中只有一小部分具有完全未甲基化的INS启动子——0.12%的循环片段是完全未甲基化的——但对11名最近被诊断为T1D患者的测试显示，他们的循环无细胞DNA中存在明显的未甲基化INS启动子信号，据研究人员说。
该团队同样发现了一种特定于少突胶质细胞的甲基化模式，这是基于髓磷脂碱性蛋白(MBP3) 3' UTR附近CpG位点的甲基化状态和一个未注释的位点，他们称之为WM1。他们指出，健康人血液循环中只有低水平的未甲基化MBP3或WM1。
相比之下，多发性硬化症患者在疾病复发期间，通过临床和MRI检测，他们的血清中有未甲基化的MBP3, WM1，或两者都有，研究人员报道。稳定的MS患者血清中信号极少或无信号。
研究小组同样发现了G09787504位点附近的9个CpG位点簇，他们将其称为Brain1，充当全脑组织标记。研究人员指出，47名健康人的血清或血浆中无甲基化Brain1水平较低，但患有缺血性脑损伤的心脏病发作患者和创伤性脑损伤患者的血清中无甲基化Brain1水平均较高。
Dor和他的同事进一步报告说，他们的方法也可以用于识别胰腺癌或胰腺炎患者的外分泌胰腺DNA。
总之，他们说，这一系列的研究表明，他们的方法可以发展成一种血液测试，在疾病怀疑之前就发现组织损伤。
研究人员补充说:“我们相信这种工具将在诊断医学和人类生物学研究中具有广泛的用途。”