基于TET酶辅助的硼烷转化DNA甲基化检测方法的建立与初步应用

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DNA甲基化作为基因表达的“沉默器”与众多生理病理现象的密切关联被广泛研究,而其科学研究的发展和技术的进步都要以精准、简便的检测为基础和前提。目前主流的DNA甲基化检测技术是以亚硫酸盐处理为基础的,但该类方法存在模板降解严重,检测偏倚大等问题越来越难以满足科研和临床应用的需要,甚至造成了 DNA甲基化研究和临床应用转化的诸多困境。TET酶辅助的DNA甲基化直接检测方法以温和的TET酶催化取代苛刻的亚硫酸盐转化,以高效的直接检测取代传统方法的间接检测,检测优势显著,成为解决当前甲基化技术发展瓶颈的重要突破口,也是目前DNA甲基化检测方法发展的前沿趋势。但这一类方法目前尚不成熟,存在巨大的技术性能优化空白和技术应用空白。本研究初步搭建了 TET酶学辅助的硼烷转化DNA甲基化检测方法,并在此基础上对酶催化和硼烷转化分别进行深入的探索和优化,将整合后的操作流程进行进一步简化,在最佳检测条件下,对该方法的检测性能和实际应用能力进行评价:所建立的方法转化效率达93%以上,非特异性转化率为0.66%;可有效检测低至3%的甲基化率样本;处理作用温和,可保护最长48kb DNA片段的完整性;极大地降低了模板输入量的要求,为2.5pg-250ng;该方法稳定性良好,连续3天共6个重复样本检测值CV为1.62%。不仅如此,所建立的方法在人体全血背景下对不同甲基化率临床模拟标本的检测值与真实值相近,R2达到0.9983,与金标准亚硫酸盐测序和酶学检测试剂盒(EM-seq)检测结果相近,R2分别是0.9962,0.9998;我们还初步验证了该方法在无需核酸提取直接对血浆、尿液模拟样本DNA甲基化检测的巨大潜力。此外,通过对TET酶学DNA甲基化直接检测方法的摸索与尝试,我们发现并总结出TET酶催化、硼烷转化反应的影响因素及其作用规律,获得了酶学DNA甲基化检测相关研究思路的经验教训和未来启示。总而言之,本研究基于当前国内外TET酶学DNA甲基化检测的研究进展,优化并建立了 TET酶辅助的硼烷转化DNA甲基化检测方法,该方法能够在最低2.5pg的模板输入量下对最低3%的甲基化率样本实现高效温和的有效检测。该方法有助于弥补传统亚硫酸盐甲基化测序技术的不足,有助于推动微量稀有样本DNA甲基化研究和长读数甲基化测序等领域的发展,有望成为新的检测工具更好地服务DNA甲基化科学研究与临床应用。
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