芝加哥大學(xué)何川團(tuán)隊在 Nature Biotechnology 期刊發(fā)表了題為：Ultrafast bisulfite sequencing detection of 5-methylcytosine in DNA and RNA 的研究論文。

該研究開發(fā)出了對微量DNA和RNA上的5-甲基胞嘧啶修飾進(jìn)行快速，準(zhǔn)確檢測的測序方法——Ultrafast Bisulfite Sequencing（簡稱為UBS-seq）。

何川課題組的戴慶博士根據(jù)BS-seq的機理以及由于BS反應(yīng)而造成的DNA降解機制，發(fā)現(xiàn)用亞硫酸氫銨鹽代替鈉鹽可以大大提高BS的效率，C能夠在幾分鐘內(nèi)完全轉(zhuǎn)化為U而5mC保持不變（圖1a），并且由于反應(yīng)的時間大為縮短，DNA的降解也顯著降低（圖1b）。UBS-seq測序背景噪音比常規(guī)BS-seq降低10倍以上，并且UBS-seq整體轉(zhuǎn)化效率更加一致（圖1d）。

圖1：UBS-seq在DNA樣品上的的轉(zhuǎn)化效率

UBS-seq不僅可以用于微量mESC基因組的測序，還可用于極少量細(xì)胞樣品，甚至單細(xì)胞，在背景噪音和假陽性等方面要比常規(guī)BS-seq低得多。研究團(tuán)隊進(jìn)一步應(yīng)用UBS-seq來比對早期結(jié)直腸癌病人組和對照組的血液中提取的cfDNA 樣品，發(fā)現(xiàn)明顯的甲基化區(qū)別。

這些結(jié)果顯示UBS-seq在尋找5mC作為疾病的早期診斷的指標(biāo)方面具有廣泛的應(yīng)用前景。另外，由于具有快速且能減少DNA的降解而特別適用于小量樣品的特點，UBS-seq在從少量樣品中檢測已知的5mC疾病指標(biāo)，以及在臨床快速診斷和手術(shù)中的實時決策方面，具有獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用前景。

除了快速準(zhǔn)確檢測DNA中的5mC外，UBS-seq也可以用于快速準(zhǔn)確檢測RNA中的m5C。m5C廣泛存在于多種類型的RNA中，影響細(xì)胞功能，并在多種癌癥中發(fā)揮重要作用。然而，由于缺乏靈敏、準(zhǔn)確的定量測序方法，m5C在不同RNA類型上的位置及化學(xué)計量一直有爭論。與DNA中的5mC相比，mRNA中m5C的修飾位點以及修飾水平要低得多，因此如何避免常規(guī) BS-seq中所產(chǎn)生的假陽性，降低RNA降解從而精準(zhǔn)地檢測到m5C位點并定量其修飾比例，一直是 RNA BS-seq 的主要挑戰(zhàn)。研究人員進(jìn)一步優(yōu)化了UBS-seq 的配方，發(fā)現(xiàn)在98度下加熱9分鐘后，rRNA上所有的C位點的未轉(zhuǎn)化率（背景噪音）僅有1%，而兩個已知的m5C位點的未轉(zhuǎn)化率（陽性信號）高達(dá)95%（圖2a）。UBS-seq在rRNA樣品上的準(zhǔn)確性大大優(yōu)于幾種已發(fā)表的m5C BS-seq 方法（圖2b）。

圖2：UBS-seq在RNA樣品上的的轉(zhuǎn)化效率，以及不同類型RNA上m5C位點的檢測

何川教授的團(tuán)隊近年來相繼開發(fā)出了SAC-seq用于定量檢測m6A，BID-seq用于定量檢測Ψ等測序新方法，極大的促進(jìn)了表觀轉(zhuǎn)錄學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展。隨著UBS-seq的發(fā)表，將會進(jìn)一步促進(jìn)m5C的生物功能的研究，并和SAC-seq，BID-seq一起引領(lǐng)RNA表觀轉(zhuǎn)錄組領(lǐng)域步入新的階段。