营养与健康所建立高分辨率DNA甲基化图谱

发布时间:2022-03-16

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  3月11日,中国科学院上海营养与健康研究所Andrew Teschendorff研究组在Nature Methods上,在线发表了题为A pan-tissue DNA methylation atlas enables in silico decomposition of human tissue methylomes at cell-typeresolution的最新研究成果。该研究建立了高分辨率DNA甲基化图谱,可用于解析多种组织中细胞类型特异的DNA甲基化变异。

  

  人体的衰老和某些致病因素(如肥胖)会致使DNA甲基化变异,从而导致疾病发生,DNA甲基化变异的研究对认知疾病机理具有重要意义。然而,现有的DNA甲基化检测技术通常取样于大块组织,是多种细胞的混合物,因而无法测得每种细胞类型的DNA甲基化水平。由于单细胞DNA甲基化测序技术尚不成熟且成本高昂,以计算方法去解析特定细胞类型的DNA甲基化变异是一种高效低廉的方式。

  

  为了解决这一难题,Andrew Teschendorff研究组建立数学模型,将单细胞RNA测序的数据转换为DNA甲基化数据,实现了高分辨率的DNA甲基化图谱,并在多个数据集上进行验证。该研究建立了包括13种组织类型和40种细胞的高分辨率DNA甲基化图谱,并公开了该资源。科研团队阐释了如何利用DNA甲基化图谱来揭示各种癌症的癌变细胞类型,以及精神分裂症患者的神经细胞特异的DNA甲基化变异。

  

  该成果可使相关研究更好地分析复杂组织的表观遗传数据,可应用于多数组织类型,如大肠、肺、大脑或皮肤等。这张图谱使科研人员可以更深入地认识细胞特异性DNA甲基化变异以及这些变异如何受衰老、肥胖等疾病因素的影响。理想情况下,研究需要成百上千个样本才能准确分析细胞和人群水平上的DNA甲基化差异,如此,研究成本较高昂。而研究使用这张图谱,无需对样本进行单细胞测序,便可以从100到1000个样本中分析出细胞特异的DNA甲基化变异。

  

  研究工作得到中科院和国家自然科学基金委员会的资助。研究中所用数据均来自开数据库。

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  这是一个漂浮着各种组织和器官的星球,器官上有不同的细胞类型。DNA甲基化是最后一块拼图,它如同一枚钥匙,可以打开关于疾病的未解之谜。

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