DNA甲基化技术介绍

DNA 甲基化是表观遗传学(Epigenetics)的重要组成部分，在维持正常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重要作用，是目前新的研究热点之一。

介绍

DNA甲基化是最早被发现、也是研究最深入的表观遗传调控机制之一。广义上的DNA甲基化是指DNA序列上特定的碱基在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase，DNMT）的催化作用下，以s-腺苷甲硫氨酸（S-adenosyl methionine，SAM）作为甲基供体，通过共价键结合的方式获得一个甲基基团的化学修饰过程。这种DNA甲基化修饰可以发生在胞嘧啶的C-5位、腺嘌呤的N-6位及鸟嘌呤的N-7位等位点。一般研究中所涉及的DNA甲基化主要是指发生在CpG二核苷酸中胞嘧啶上第5位碳原子的甲基化过程，其产物称为5-甲基胞嘧啶（5-mC），是植物、动物等真核生物DNA甲基化的主要形式，也是发现的哺乳动物DNA甲基化的唯一形式。DNA甲基化作为一种相对稳定的修饰状态，在DNA甲基转移酶的作用下，可随DNA的复制过程遗传给新生的子代DNA，是一种重要的表观遗传机制。

脊椎动物基因的甲基化状态有三种：持续的低甲基化状态，如管家基因；去甲基化状态，如发育阶段中的一些基因；高度甲基化状态，如女性的一条失活的X染色体。
随着高通量测序技术（NGS）技术的发展，使我们能够从全基因组水平来分析5’甲基胞嘧啶及组蛋白修饰等事件，由此能够发现很多传统的基因组学研究所不能发现的东西。
DNA甲基化修饰类型

5mC是表观遗传最重要的一种修饰，广泛存在于植物、动物等真核生物基因组中, 称誉为“第五碱基”；

5hmC是新发现的一种的修饰碱基，称为哺乳动物的“第六碱基”；

6mA在细菌、藻类及动植物基因组中存在。

DNA甲基化检测技术发展史

从1992年BS作为甲基化的金标准定下来之后，在二代测序未出现之前主要是对于位点检测的焦磷酸测序。2005年二代测序出现后，基于抗体富集方法的MeDIP-seq和经典RRBS出现了，到2009年全基因组甲基化出现，但是当时的测序运用并不是很成熟，大多是基于MeDIP做的。2010年HiSeq 2000出现才开始BS金标准的方法去尝试WGBS、RRBS的改进，然而也没有解决甲基化技术和成本的问题，直到HiSeq X10出现，降低了测序成本，国内才开始推出WGBS。目前主流的是RRBS、WGBS和Illumina的850K芯片。

DNA甲基化检测的技术趋势

单碱基分辨率，亚硫酸盐测序

结合高通量测序（NGS）进行全基因组范围的检测

更广泛的样本来源，物种、类型

更少的样本量需求

更高质量的数据

更经济的成本

基于金标准技术优势；国内外服务商及测序生态系统（Illumina和BGI）；SCI文章、甲基化数据积累趋势和认可度。二代测序平台的亚硫酸盐测序(Bisulfite Sequencing)是DNA甲基化检测的技术发展趋势。