2022年3月11日，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所Andrew Teschendorff研究組在國際學(xué)術(shù)期刊Nature Methods在線發(fā)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(tuán)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(xì)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(dǎo)致DNA甲基化變異，從而導(dǎo)致疾病的發(fā)生，研究DNA甲基化變異對認(rèn)知疾病機(jī)理有重要意義。然而，現(xiàn)有的DNA甲基化檢測技術(shù)通常取樣于大塊組織，是多種細(xì)胞的混合物，因而無法測得每種細(xì)胞類型的DNA甲基化水平。由于單細(xì)胞DNA甲基化測序技術(shù)尚不成熟且成本高昂，以計算方法去解析特定細(xì)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(tuán)隊建立數(shù)學(xué)模型，將單細(xì)胞RNA測序的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為DNA甲基化數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了高分辨率的DNA甲基化圖譜，并且在多個數(shù)據(jù)集上進(jìn)行了驗證。團(tuán)隊建立起了包括13種組織類型和40種細(xì)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(tuán)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(xì)胞類型，以及精神分裂癥患者的神經(jīng)細(xì)胞特異的DNA甲基化變異。
這項研究使該領(lǐng)域的研究者們可以更好地分析復(fù)雜組織的表觀遺傳數(shù)據(jù)，它可以應(yīng)用于大多數(shù)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(rèn)識細(xì)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(zhǔn)確分析細(xì)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(jìn)行單細(xì)胞測序，就可以從100到1000個樣本中分析出細(xì)胞特異的DNA甲基化變異。
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)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(xué)基金委員會的經(jīng)費(fèi)資助。該研究中所用數(shù)據(jù)均來自于公開數(shù)據(jù)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(xì)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(guān)于疾病的未解之謎。
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