表观基因组研究：DNA甲基化芯片助力甲基化修饰
2023-06-13
中科新生命
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表观基因组是目前多组学研究的热点，而DNA的甲基化修饰又是表观遗传研究中最重要的领域，与癌症、神经系统疾病及衰老等多种疾病相关。中科新生命作为引领大生命科学领域质谱多组学潮流的头部公司，为建立更加全面的多组学技术服务平台，强力引入Illumina iScan系统，助力新品Illumina DNA甲基化芯片，旨为表观基因组研究者提供性能优越且经济的一站式甲基化解决方案。
Illumina iScan系统
产品介绍
Infinium MethylationEPIC v2.0 BeadChip Kit（935K）是一种全基因组甲基化筛选工具，靶向人类甲基化组最具生物学意义的区域中超过935,000个CpG位点，同时在其前代产品MethylationEPIC v1.0（850K）的基础上极大的提高了向后兼容性。该芯片保留了以单碱基分辨率定量分析全基因组CpG的能力，同时提供高度准确和精确的甲基化测量，不受测序深度的影响。可使用精简的Infinium甲基化检测分析多种DNA样本类型，包括从FFPE分离的DNA样本。因此可用于探究疾病机制和生物标志物的筛选。
Illumina甲基化芯片（450K、850K、935K），三种芯片位点比较示意图
产品特色
全基因组覆盖，CpG位点升级
Illumina EPICv2.0（935K）芯片可检测人全基因组约935,000个CpG位点的甲基化状态，在850K的基础上去除了性能不佳的探针：
新增186,000个CpG靶向增强子和超级增强子；
更多CTCF结合位点、CNV检测区域、EPIC v1.0覆盖不足的CpG岛以及常见癌症驱动突变；
还增加了经ATAC-Seq和ChIP-Seq实验鉴定的与肿瘤有关的染色质开放区域；
此外，基因组版本更新到hg38以及GenCode数据库v41版本，是更适合用于表观基因组全关联分析研究（EWAS）的一款芯片。
兼容多种样本类型，包括FFPE
FFPE组织样本可获得高质量数据，FFPE兼容性对于癌症研究极为重要，能够支持以大型肿瘤生物样本库为基础的研究。935K芯片检测兼容样本：（1）FFPE；（2）新鲜/冷冻组织；（3）全血；（4）细胞；（5）cfDNA。DNA要求：浓度不低于50ng/ul，总量不少于250ng。
高度准确和精确的检测数据
935K甲基化芯片检测能够检测到0.2的beta值差异，假阳性率低于1%，从而实现了较高的分析灵敏度，同时也具有极好的数据可重现性。如下图（A）935K芯片技术重复相关性R2>0.99（B）935K芯片和850K的交集探针间的相关性R2>0.99。（C）935K芯片数据与甲基化测序（100×测序深度）的相关性R2>96%。
应用领域
应用领域
01
肿瘤
Illumina DNA甲基化芯片助力脑膜瘤分类精细化研究
队列：110例原发性脑膜瘤
技术平台：Illumina DNA甲基化芯片、RNA-seq
研究成果：本研究利用DNA甲基化分析鉴定出三个主要的脑膜瘤簇，其分类结果与转录组对脑膜瘤的分类高度一致。使用DNA甲基化和RNA-seq的综合分类方法揭示了被组织病理学分级掩盖的生物类型之间的实质性差异，即使亚分类的差异也可以揭示脑膜瘤生物学的细微差别。
脑膜瘤甲基化簇
应用领域
02
慢病
基于Illumina DNA甲基化芯片研究克罗恩病患者的表观基因组特征
队列：横向：164名克罗恩病儿童和74名健康儿童；纵向：164例患者的5年跟踪
技术平台：Illumina DNA甲基化芯片
研究成果：本文分析了儿科患者克罗恩病诊断时和后续病程时间点血液样本的DNA甲基化模式，找到了与甲基化位点显著相关的血清炎症指标（C反应蛋白），并通过治疗使得外周血甲基化特征谱回复到类似于没有肠道炎症患者的状态。
克罗恩病研究思路
应用领域
03
发育
DNA甲基化与肺功能发育的相关性研究
队列：英国怀特岛出生队列（IOWBC-F1），n=1096和Avon纵向队列，n=922
技术平台：Illumina DNA甲基化芯片
研究成果：研究者们发现肺活量(FVC)有两个不同的轨迹，FEV1, FEV1/FVC和FEF25-75%在10岁，18岁和26岁时表现出不同的肺功能。在两个大的队列中，出生时的新DNAm与青春期和成年早期的肺功能模式相关，为预防肺功能不良发育提供了可能的目标。
肺功能相关的DNA甲基化位点
中科新生命优势
自主检测平台
中科新生命强力引入Illumina iScan系统，旨在为表观研究的客户提供高效率、低成本的一站式甲基化服务平台。
数据稳定可靠
Illumina Infinium MethylationEPICv2.0 BeadChip甲基化芯片作为一款优秀的芯片，芯片数据的稳定与可靠可以通过芯片的技术重复直观的体现，其本身的技术重复相关性R2>0.99。
实测项目数据展示（左图为单张芯片8样本间技术重复性，右图为3张芯片批次间重复性）
参考文献
[1] Bayley James C, Hadley Caroline C, Harmanci Arif O, et al. Multiple approaches converge on three biological subtypes of meningioma and extract new insights from published studies[J]. Sci Adv, 2022, 8: eabm6247.
[2] Somineni HK, Venkateswaran S, Kilaru V, et al. Blood-Derived DNA Methylation Signatures of Crohn Disease and Severity of Intestinal Inflammation[J]. Gastroenterology, 2019.
[3] Mukherjee N, Arathimos R, Chen S, et al. DNA methylation at birth is associated with lung function development till age 26 years[J]. European Respiratory Journal, 2020.
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Illumina DNA甲基化芯片是一种全基因组甲基化筛选工具，该芯片保留了以单核苷酸分辨率定量分析全基因组CpG的能力，同时提供高度准确和精确的甲基化测量，不受测序深度的影响。可使用精简、用户友好的Infinium甲基化检测分析多种DNA样本类型，包括从FFPE分离的DNA样本。与其他方法相比，Illumina DNA甲基化芯片具有可扩展性和更低的单个样本总成本，因此可用于探究疾病机制和生物标志物的筛选。
