營養與健康所Andrew Teschendorff研究組建立高分辨率DNA甲基化圖譜,首次在多種組織中實現單細胞分辨率下表觀基因組關聯研究

作者: 2022-03-14 來源:
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  2022年3月11日,中國科學院上海營養與健康研究所Andrew Teschendorff研究組在國際學術期刊Nature Methods在線發表了題為“A pan-tissue DNA methylation atlas enables in silico decomposition of human tissue methylomes at cell-typeresolution”的最新研究成果,研究團隊建立了高分辨率DNA甲基化圖譜,可用于解析多種組織中細胞類型特異的DNA甲基化變異。

  人體的衰老和某些致病因素(如肥胖)會導致DNA甲基化變異,從而導致疾病的發生,研究DNA甲基化變異對認知疾病機理有重要意義。然而,現有的DNA甲基化檢測技術通常取樣于大塊組織,是多種細胞的混合物,因而無法測得每種細胞類型的DNA甲基化水平。由于單細胞DNA甲基化測序技術尚不成熟且成本高昂,以計算方法去解析特定細胞類型的DNA甲基化變異是一種高效低廉的方式。

  為了解決這個難題,Andrew Teschendorff團隊建立數學模型,將單細胞RNA測序的數據轉換為DNA甲基化數據,實現了高分辨率的DNA甲基化圖譜,并且在多個數據集上進行了驗證。團隊建立起了包括13種組織類型和40種細胞的高分辨率DNA甲基化圖譜,并且公開了該資源。在這項研究中,團隊闡釋了如何利用DNA甲基化圖譜來揭示各種癌癥的癌變細胞類型,以及精神分裂癥患者的神經細胞特異的DNA甲基化變異。

  這項研究使該領域的研究者們可以更好地分析復雜組織的表觀遺傳數據,它可以應用于大多數的組織類型,比如大腸、肺、大腦或皮膚等。有了這張圖譜,研究者們可以更深入地認識細胞特異性DNA甲基化變異,以及這些變異如何受衰老、肥胖等疾病因素的影響。理想情況下,研究者需要成百上千個樣本才能準確分析細胞和人群水平上的DNA甲基化差異,這樣的研究成本較高昂。使用這張圖譜,研究者們無需對樣本進行單細胞測序,就可以從100到1000個樣本中分析出細胞特異的DNA甲基化變異。

  中國科學院上海營養與健康研究所Andrew Teschendorff研究員為該論文的通訊作者,博士研究生朱天余為該論文第一作者。該項工作得到了中科院和國家自然科學基金委員會的經費資助。該研究中所用數據均來自于公開數據庫。

  文章鏈接:https://doi.org/10.1038/s41592-022-01412-7


圖注:這是一個漂浮著各種組織和器官的星球,器官上有不同的細胞類型。DNA甲基化是最后一塊拼圖,它就像一枚鑰匙,可以打開關于疾病的未解之謎。

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