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1、 DNA甲基化检测方法1技术研究DNA甲基化检测方法总览2技术研究 主要检测途径主要检测途径基于重亚硫酸盐转化的方法基于重亚硫酸盐转化的方法(金标准金标准)不基于重亚硫酸盐转化的方法不基于重亚硫酸盐转化的方法3技术研究 基于重亚硫酸盐转化的方法基于重亚硫酸盐转化的方法质谱分析质谱分析水解核苷酸质谱分析4技术研究基于重亚硫酸盐转化的甲基化分析原理15技术研究基于重亚硫酸盐转化的甲基化分析原理26技术研究应用一用一:直接测序法（Direct sequencing)用于甲基化分析的样本常常是混合样本，不适合直接直接进行sanger测序分析7技术研究直接测序法8技术研究图图6 PMVK基因扩增产物反向
2、测序结果基因扩增产物反向测序结果9技术研究图图7 TRIB3基因扩增产物正向测序结果基因扩增产物正向测序结果10技术研究应用二：应用二： 重亚硫酸盐转化后PCR克隆测序(Bisulfite-sequence PCR，BSP)11技术研究12技术研究 注： A：癌组织；B：癌旁组织；：未甲基化；：甲基化43A43BM43AE43A43BE43B(369bp)43BBSP克隆测序结果13技术研究BSP克隆测序甲基化率三维图形14技术研究优点:能准确的检测出每个DNA分子单倍体型的 甲基化状态，同时能分析不同CpG位点之间 的甲基化状态的联系。缺点：需要对PCR产物克隆，操作繁琐，费时费 力，克隆子
3、的数目影响结果的准确性。 测序重复性差。15技术研究应用三：应用三：甲基化特异性PCR (methylafion-specific PCR，MS-PCR)16技术研究17技术研究18技术研究 U M U M U M ladder100150200250MSP法检测抑癌基因法检测抑癌基因RASSF1A启动子区的甲基化启动子区的甲基化图图 MSP检测组织切片检测组织切片DNA甲基化状态电泳图片甲基化状态电泳图片甲基化特异性甲基化特异性PCR（MSP）结果，）结果，U为非甲基化，为非甲基化，M为甲基化。为甲基化。19技术研究 MSP扩增产物凝胶电泳图研究结果注：注：M表示表示 甲基化，甲基化，U表示
4、未甲基化表示未甲基化 B1-B6B1-B6为高脂血症高脂血症组六例六例标本，本，D1-D5D1-D5为正常正常对照照组五例五例标本；本； H H2 2O O为阴性阴性对照；照；m m为50bpMarker50bpMarker。SREBP-1SREBP-1基因启动子区基因启动子区CpGCpG岛甲基化状态岛甲基化状态20技术研究甲基化特异性PCR优点：优点：操作简便；敏感性高；Nested-MSP提高灵敏度，便于分析微量检材缺点缺点：引物设计要求高；只能作定性研究；存在重亚硫酸盐处理不完全导致的假阳性；只能了解部分位点的甲基化状态。21技术研究MethyLight对MSP的产物用Taqman探针进
5、行qPCR，从而实现甲基化的定量分析。优点：增加了重亚硫酸盐转化和DNA复性的质控对照 避免了电泳、酶切等操作缺点：PCR bias22技术研究应用四应用四：结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法(combined bisulfite restriction analysis，COBRA)23技术研究结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法24技术研究基于限制性内切基于限制性内切酶的工具的工具酶甲基化甲基化特异性特异性的限制性内切酶的限制性内切酶(MDRE)：可以识别甲基化的胞嘧啶可以识别甲基化的胞嘧啶甲基化甲基化敏感性敏感性的限制性内切酶的限制性内切酶(MSRE)：可以识别甲基化
6、的胞嘧啶可以识别甲基化的胞嘧啶25技术研究基于限制性内切基于限制性内切酶的甲基化分析方法的甲基化分析方法26技术研究MSRE-PCR原理原理图图 1-1 MSRE-PCR1-1 MSRE-PCR原理图原理图注：左图DNA无甲基化, DNA被切断, 无法得到PCR产物; 右图DNA有甲基化, DNA保持完整,可以获得PCR产物.27技术研究应用用举例二：例二：采用甲基化敏感性限制性内切酶技术结合PCR的方法（MSRE-PCR）筛选在肝癌与癌旁组织中有甲基化差异的基因。28技术研究图1-3：DNM基因琼脂糖凝胶电泳图M21AE 17B 17BE 17A 17AE21A空21B21BE100bp25
7、0bp150bp400bp500bp注：M：Marker；E：加酶体系；A：癌组织；B：癌旁组织；空：水空白29技术研究酶识别位点内含有一个及以上CpG位点应用条件：30技术研究结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法优点点：方法相对简单；可进行甲基化水平的定量研究；需要样本量少。31技术研究缺点缺点：由于CG仅限于内切酶识别序列中，因此非识别序列的CG将被忽略；只有检测与转录相关的关键性位点的甲基化状态时，该检测方法的结果才有意义；存在酶消化不完全引起的假阳性的问题；结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法32技术研究应用五：应用五：Restriction Digestion and Real-Time PCR
8、(qAMP)33技术研究基本步骤基本步骤34技术研究举例：The evalution of differentially methylated region(MDR) of imprinted gene U2af1-rs1,in testis and liver of mousePrimer are designed to flank Notl(N),Hhal(Hh),and McrBc(M)Restriction sites in the DMR region.35技术研究Liver and testis genomic DNA templates are PCR amplicated fo
9、llowing digestion with no enzyme(sham),Notl,Hhal(Hh) or McrBc.Amplication using a second primer pair that has been designed to a sequence devoid Of restriction sites demonstrates that the templates are of equal concentration.36技术研究The difference in the Ct value of an enzyme-digested templaterelative
10、 to the sham-digested template determinates the levelsof DNA methylation in each tissue.MSREMDRE37技术研究应用六：基于用六：基于亲和和纯化的甲基化的甲基化分析方法化分析方法38技术研究基于基于亲和和纯化的甲基化分析方法化的甲基化分析方法39技术研究40技术研究应用七：用七：ChIP-Seq技技术41技术研究 ChIP-Seq42技术研究应用八：芯片技用八：芯片技术在甲基化在甲基化检测中的中的应用用43技术研究启启动子区甲基化芯片技子区甲基化芯片技术44技术研究基因芯片基因芯片杂交信号交信号图45技
11、术研究46技术研究47技术研究应用九、用九、质谱技术（Mass Spectromeric Analysis of Cytosine Methylation by Base-Specific Cleavage and Primer Extension Methods）48技术研究如如图图所示切下的每个片段含有一个或两个所示切下的每个片段含有一个或两个CpGCpG位点，在位点，在质谱图质谱图上甲基化片段上甲基化片段和未甲基化片段大小相差和未甲基化片段大小相差16Da16Da或或32Da32DaBase-Specific Cleavage49技术研究Primer Extension Methods5
12、0技术研究如如图图所示，用所示，用ddCddC和和ddTddT终终止延伸后，在止延伸后，在质谱图质谱图上上显显示出甲基化示出甲基化组组（ddCddC）和未甲基化和未甲基化组组(ddT)(ddT)的的质谱质谱峰峰, ,二者相差二者相差16Da16Da。51技术研究Base-Specific Cleavage Base-Specific Cleavage 检测检测的是一个的是一个酶酶切后片段的甲基切后片段的甲基化状化状态态，用于在，用于在长长片段片段DNADNA序列（如基因启序列（如基因启动动子区域）中子区域）中筛选筛选甲基化位点并确定每个甲基化位点的甲基化程度，而甲基化位点并确定每个甲基化位点的
13、甲基化程度，而在基因的甲基化在基因的甲基化谱谱确定后可以用确定后可以用Primer Extension Primer Extension MethodsMethods精确的精确的对对每个每个CpGCpG位点的甲基化程度位点的甲基化程度进进行定量行定量检检测测， Primer Extension Methods Primer Extension Methods最多可以最多可以实现实现2525个位点同个位点同时检测时检测。52技术研究质谱法检测的优势：灵敏度准确性高。操作较简便。局限性： DNA样本要求纯度较高，提取过程中的小离子，未消化完全的蛋白，RNA对结果有干扰作用。需用质谱仪。53技术研究
14、应用十、甲基化敏感性单核苷酸引物延伸法（methylation-sensitive singlenucleotide primer extension (Ms-SNuPE)）54技术研究扩增基因组DNA样本重亚硫酸盐转化ExoSAP消化PCR引物延伸加入SNP引物和SNaPshot MixSNP引物延伸(加入ddT或ddC)SAP处理分析310/3100样本准备加入GS120LIZ内标ABI310/3100电泳选用E5和POP4胶 数据分析（GeneScan） 样本分型（Genotyper或GeneMapper ID）步骤55技术研究12345 6这是一个多重SNaPshot的检测结果，总共检
15、测了6个CpG位点，阴影峰代表甲基化的C，空白峰代表未甲基化C。位点1、2和4显示大约50%的甲基化率，而位点3、5和6显示0的甲基化率。56技术研究应用十一：高分辨熔解曲高分辨熔解曲线分析分析MS-HRM 57技术研究HRM技术： 用于筛选大量样本，获得感兴趣的CpG位点 鉴定感兴趣的CpG 岛 。58技术研究HRM技术原理技术原理 59技术研究HRM技术原理技术原理 60技术研究HRM特点 高灵敏性：可检测低达0.1%甲基化程度。高通量：1次可同时检测不超过384样本，适用于大样本多位点甲基化扫描。高重复性：重复性100%。使用范围广：不受碱基位点局限。 操作简便：只需设计特异引物，无须序
16、列特异性探针，无需测序。 标本范围广：可用于新鲜或酒精固定、石蜡包埋的手术标本，也可用于微量的穿刺或活检标本、血液标本、粪便标本等非手术标本的检测。 缺点缺点：检测序列长度不应超过100bp； 只能进行半定量检测61技术研究应用十二：焦磷酸测序法 62技术研究焦磷酸测序法（Pyrosequencing）63技术研究焦磷酸测序法（Pyrosequencing）64技术研究焦磷酸测序焦磷酸测序 65技术研究焦磷酸测序焦磷酸测序 66技术研究焦磷酸测序焦磷酸测序 67技术研究焦磷酸测序的优势：焦磷酸测序的优势：灵敏度高，可测到邻近CpG区域的单个甲基化水平，甚至包括测序的引物区域。除常规的检测位点变
17、化情况外，还可准确计算频率变化。 对于检测位点要求低，可检测未知序列信息，覆盖到人类基因组的所有CpG位点；对于样品要求低，适用于新鲜、冷冻和FFPE样本。68技术研究69技术研究应用十三：Quantification of Methylated DNA by HeavyMethyl Duplex PCR70技术研究Principle of HeavyMethyl(A) When the DNA is methylated, the blocker oligonucleotides (solid black) do not bind, leaving the primer binding si
18、te accessible for the primers (gray arrows) to bind and amplify the target. The amplication is detected with a methylation specific oligonucleotide probe solid black, labeled with fuorescent dye (F) and quencher (Q) in a 5-exonuclease assay, used here as an example for a real-time detection method.
19、(B) When the DNA is unmethylated, the blocker oligonucleotides bind, blocking the access of the primers to their binding sites. No PCR product is generated.71技术研究sample throughput versus genome coverage. A plot of sample throughput against genome coverage for various DNA methylation techniques. Thro
20、ughput is determined by the number of samples that can be analysed per experiment, based on large eukaryotic genomes. Coverage is determined by the number of CpGs in the genome that can be analysed per experiment. 不同甲基化检测方法的检测通量72技术研究1.筛选Differentially methylated region；课题流程：2.对筛选出的DMR进行测序，验证是否具有甲基化
21、差异性，同时筛选出随龄 变化相关性强的CpG位点；3.检测每个样本CpG位点的甲基化率，做回归分析。做回归分析需要的样本量很大，每个样本需要检测多个CpG位点。基于克隆的Sanger测序需要多个克隆子，操作繁琐，重复性差，成本会很高；焦磷酸测序需要对多个片段进行测序，样本量太大，成本会不小。对单个位点甲基化进行定量分析的方法有很多，个人觉得质谱法质谱法或者Ms-SNuPE可以考虑，RD-qAMP可以避免重亚硫酸盐转化，也可以考虑.其它的几个我感觉不太适合，譬如MS-PCR只能半定量，MethyLight存在PCR bias，BioCOBRA要求甲基化位点酶切位点内，MS-HRM和芯片检测的是片段甲基化状态，CHIP-sequence要求illumina平台。易老师你认为呢？73技术研究
