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表觀遺傳學(xué)(Epigenetics)是指DNA 序列不發(fā)生變化，但基因表達(dá)卻發(fā)生了可遺傳的改變，包括DNA甲基化、組蛋白修飾、染色體重塑和非編碼RNA調(diào)控等。DNA甲基化在維持正常細(xì)胞功能、遺傳印記、X染色體失活、胚胎發(fā)育過程以、衰老以及疾病發(fā)生中起著極其重要的作用。 DNA甲基化存在于各類生物體個(gè)體、組織和細(xì)胞中，但不同的個(gè)體、組織和細(xì)胞間的DNA甲基化水平存在著很大的差異。在不同個(gè)體、組織或細(xì)胞之間，存在甲基化水平差異的位點(diǎn) (Differential Methylation Position, DMP)以及差異甲基化區(qū)域 (Differentially Methylated Region, DMR)。 在疾病研究中，表觀基因組的差異改變與人類復(fù)雜疾病某些性狀的關(guān)系，可以通過全基因組甲基化關(guān)聯(lián)分析(epigenome-wide association studies, EWAS)篩選得到，作為一項(xiàng)熱門的研究手段，越來越多的文章運(yùn)用EWAS研究的方法在許多復(fù)雜疾病中比如糖尿病、高血壓、阿茲海默癥、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎等，找到了與疾病相關(guān)聯(lián)的DNA甲基化位點(diǎn)，以及在表觀遺傳層面識別了與衰老、肥胖及吸煙環(huán)境暴露等因素相關(guān)的變異位點(diǎn)。這些位點(diǎn)可以指向與疾病相關(guān)的信號通路，對疾病機(jī)制研究、預(yù)防、診斷和靶向治療等方面有重要的意義。 在當(dāng)前的科研需求下，Illumina的甲基化芯片Infinium MethylationEPIC BeadChip（簡稱850K芯片），該芯片既包含原450K芯片91%的位點(diǎn)，又增加了413,745個(gè)位點(diǎn)（總共853,307個(gè)CpG位點(diǎn)）。850K芯片全面覆蓋基因啟動子區(qū)、基因編碼區(qū)、CpG島以及ENCODE及FANTOM5計(jì)劃中發(fā)現(xiàn)的增強(qiáng)子區(qū)。850K甲基化芯片既是腫瘤和其他復(fù)雜疾病研究的有力工具，為研究者提供了性能優(yōu)越且經(jīng)濟(jì)可靠的甲基化解決方案。 為了助力您的DNA甲基化研究，小編整理了《DNA甲基化研究思路解析》系列技術(shù)文章，為您的甲基化研究提供思路和案例解析。 3分以下文章套路 3分以下文章研究思路圖 案例一：慢性血栓栓塞肺動脈高壓研究 案例一文章研究思路圖 研究結(jié)果 本研究通過對慢性血栓栓塞肺動脈高壓（CTEPH）的肺動脈平滑肌細(xì)胞5例與對照細(xì)胞系3例的DNA甲基化進(jìn)行450K甲基化芯片篩選，報(bào)道了大量的DMPs。 Figure 1 實(shí)驗(yàn)組樣本臨床信息 Figure 2 差異甲基化位點(diǎn)DMP熱圖/DMP功能分布圖 通過對相應(yīng)的DMP基因和蛋白的功能富集分析發(fā)現(xiàn)，DNA高甲基化和低甲基化可能通過調(diào)控不同通路過程參與肺動脈平滑肌細(xì)胞的重塑，其中許多參與了CTEPH的經(jīng)典病理機(jī)制。 Figure 3 差異甲基化基因的GO/KEGG富集分析 此外，一些基因，如PIK3CA、PIK3R和STAT3，被發(fā)現(xiàn)起著關(guān)鍵作用。亞硫酸氫鹽測序和qPCR結(jié)果證實(shí)了PIK3CA、HIC1和SSH1甲基化差異對改變基因表達(dá)的影響。這些結(jié)果將提供一個(gè)更好的了解CTEPH中肺動脈平滑肌細(xì)胞的重塑的機(jī)制。 Figure 4 差異甲基化基因焦磷酸驗(yàn)證與基因表達(dá)量驗(yàn)證 案例二：慢妊娠期糖尿病婦女胎兒甲基化研究
案例二文章研究思路圖 研究結(jié)果 妊娠期糖尿病(GDM)孕婦的后代患代謝性疾病的風(fēng)險(xiǎn)很高。子代在子宮內(nèi)暴露于GDM與日后健康風(fēng)險(xiǎn)增加之間的關(guān)聯(lián)機(jī)制尚不清楚。本研究的目的是澄清GDM婦女胎兒甲基化水平的變化，并探討母親GDM與后代日后患代謝性疾病的高風(fēng)險(xiǎn)之間可能的聯(lián)系機(jī)制。 利用450K甲基化芯片做了基礎(chǔ)的差異甲基化分析,（發(fā)現(xiàn)了2150 高甲基化位點(diǎn)和2335 低甲基化位點(diǎn)）。
Figure 5顯著差異甲基化位點(diǎn)聚類熱圖/GO和KEGG富集分析 MassARRAY驗(yàn)證數(shù)據(jù)與450K芯片吻合較好(R2 > 0.99；P <>
Figure 6 芯片和驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)相關(guān)性 中科普瑞，旗下?lián)碛猩虾ｖL舟醫(yī)學(xué)檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室有限公司和上海鯨舟基因科技有限公司，立足新一代測序及其衍生技術(shù)，以醫(yī)學(xué)生物信息學(xué)為核心，提供覆蓋腫瘤等重大疾病風(fēng)險(xiǎn)評估，早期篩查，分子病理診斷，腫瘤精準(zhǔn)用藥指導(dǎo)和預(yù)后預(yù)測等符合臨床需求的解決方案，為精準(zhǔn)醫(yī)療打造全方位服務(wù)平臺。公司的中長期發(fā)展策略為醫(yī)學(xué)大數(shù)據(jù)挖掘和人工智能的臨床應(yīng)用。
公司是十萬人甲基化組計(jì)劃（表觀星圖計(jì)劃）項(xiàng)目實(shí)施方，擁有專業(yè)的多組學(xué)技術(shù)服務(wù)團(tuán)隊(duì)，成熟的團(tuán)隊(duì)和技術(shù)平臺提供基因組、轉(zhuǎn)錄組、表觀基因組、代謝組等多組學(xué)的實(shí)驗(yàn)分析和生信分析，以及多維度因果關(guān)聯(lián)分析，為廣大醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究人員提供專業(yè)的一站式服務(wù)。 |
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