DNA甲基化与临床应用
DNA甲基化及其在疾病治疗中的应用
DNA甲基化及其在疾病治疗中的应用在人体细胞中，DNA是一种复杂的生物大分子，起着存储遗传信息的重要作用。
然而，DNA分子不仅仅是一个名词，它还是一个带有活性的生物分子，其上常常发生化学修饰，这些修饰会影响DNA分子的空间构象和功能。
DNA甲基化就是其中一种常见的化学修饰，它在很多生物过程中起着重要的作用。
本文主要介绍DNA甲基化的原理、调控机制、以及它在疾病治疗中的应用。
一、DNA甲基化的原理DNA甲基化是指在DNA分子中加上甲基（CH3）基团的化学修饰。
DNA中的甲基化通常所指甲基化胞嘧啶（m5C）基团或甲基化腺嘌呤（m6A）基团。
DNA甲基化是一个常见、稳定的表观遗传学修饰，从一代细胞传播到下一代细胞中，其遗传信息可以被保持。
DNA甲基化位点通常位于C和G两端的甲基化CpG二联体上。
二、DNA甲基化的调控机制DNA甲基化发生和调控机制非常复杂，涉及到DNA甲基转移酶和DNA甲基化酶两个家族。
其中DNA甲基转移酶（DNMT）是负责向DNA链上加上甲基（CH3）基团的酶，它们能够通过氧化还原反应将SAM（S-腺苷甲硫氨酸）的甲基转移至5-位C基团上。
相反，DNA甲基化酶负责将DNA链上的甲基化基团去除。
这些酶家族的数量不同，催化速率也不同，它们共同调控着DNA分子的甲基化。
三、DNA甲基化与疾病随着技术的不断进步，人们逐渐认识到DNA甲基化与疾病之间的联系。
多个疾病如癌症、心脏病、神经退行性疾病等均与DNA甲基化的异常有关。
DNA甲基化异常可以导致基因表达的异常，进一步影响细胞功能，从而导致人体多种疾病的发生。
四、DNA甲基化在疾病治疗中的应用DNA甲基化异常可能成为精准治疗的重要靶点。
目前，许多DNA甲基化修饰抑制剂都已进入了临床试验，并取得了一些疗效。
比如，DNA甲基转移酶抑制剂可以用于治疗癌症等疾病。
此外，针对DNA甲基化修饰的基因编辑技术如CRISPR-Cas9系统也进一步扩展了这一领域的研究范围，可望为特定疾病的基因治疗提供新的思路和方向。
DNA甲基化在疾病发生与疾病治疗中的应用
DNA甲基化在疾病发生与疾病治疗中的应用DNA甲基化是指在DNA分子的胞嘧啶环的5位碳原子上发生甲基化修饰的过程，由此形成的5-甲基胞嘧啶（5mC）是热带地区最普遍的一种DNA碱基。
在生物体中，DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，对基因表达、细胞分化和稳态维持等过程起重要的调控作用。
然而，当DNA甲基化异常时，就容易导致疾病的产生与发展。
目前已有许多研究表明，DNA甲基化与多种疾病的关联，包括但不限于癌症、心血管疾病、神经系统疾病和自身免疫性疾病等。
因此，探讨和利用DNA甲基化在疾病预测、诊断和治疗中的应用具有重要的意义。
DNA甲基化在癌症中的应用目前已发现DNA甲基化异常与肿瘤发生的密切相关。
在多数癌症中，恶性肿瘤细胞的DNA甲基化模式存在异常，导致了一系列关键基因（如肿瘤抑制基因）的甲基化和表达异常。
此外，DNA甲基转移酶和DNA甲基化酶的异常表达也会引起肿瘤的发生和进展。
因此，通过分析DNA甲基化在癌症中的作用机制，可以预测肿瘤的发生和发展。
此外，近年来，利用基因芯片技术等方法可以对DNA甲基化在癌症中的作用进行较为全面的探究。
根据对治疗前后DNA甲基化水平的比较，可以发现DNA甲基化作为癌症治疗反应的生物标志物发挥了重要作用。
利用组蛋白去乙酰化和组合化学药物联合化疗等策略也可以有效地改变肿瘤细胞的DNA甲基化水平。
DNA甲基化在心血管疾病中的应用DNA甲基化异常也与心血管疾病的发生有关。
例如，常见的高血压等心血管疾病的患者DNA甲基化的模式存在一定的异常，导致某些基因表达受到抑制，从而影响心血管系统的功能。
据统计，利用DNA甲基化水平分析可以预测心血管事件、心脏功能异常、冠状动脉疾病等。
因此，在预测和诊断心血管疾病时，DNA甲基化的检测也具有潜在的应用价值。
DNA甲基化在神经系统疾病中的应用除了癌症和心血管疾病，DNA甲基化也与许多神经系统疾病相关。
例如，研究表明，某些神经元发生DNA甲基化模式异常与认知障碍、抑郁症、精神分裂症等的发生密切相关。
线粒体DNA甲基化的研究进展
线粒体DNA甲基化的研究进展线粒体是细胞内的重要器官，它主要负责细胞内能量的生产，维持细胞正常的代谢活动。
线粒体DNA（mtDNA）在人类遗传和疾病中起着重要作用。
过去，人们通常认为线粒体DNA相对稳定，但近年来的研究表明，线粒体DNA也会受到一定的甲基化修饰。
线粒体DNA 的甲基化过程对细胞内能量代谢、氧化磷酸化和疾病发生发展有着重要的影响。
本文将对线粒体DNA甲基化的研究进展进行综述。
一、线粒体DNA甲基化的发现线粒体DNA甲基化是近年来的研究热点之一。
1997年，张玉宇等人首次报道了线粒体DNA存在甲基化修饰，证实了线粒体DNA也可以发生甲基化。
而早在1970年代，就有研究者观察到了线粒体DNA存在着甲基化的现象，但长期以来线粒体DNA甲基化研究一直处于较为初步的阶段。
二、线粒体DNA甲基化的研究方法对于线粒体DNA的甲基化研究，研究者主要采用了甲基化敏感的酶切法、甲基化特异性的PCR分析等方法。
也可以利用高通量测序技术对线粒体DNA进行全基因组甲基化分析，更全面地揭示线粒体DNA的甲基化水平和模式。
三、线粒体DNA甲基化与疾病关系近年来，越来越多的研究表明，线粒体DNA甲基化与多种疾病的发生和发展密切相关。
线粒体DNA甲基化异常与肿瘤的发生密切相关。
研究发现，在肿瘤组织中，线粒体DNA甲基化水平普遍显著升高，而且这种升高与肿瘤的发生、发展密切相关。
线粒体DNA甲基化与糖尿病、心血管疾病等多种疾病也有着密切的关系。
研究表明，这些疾病患者的线粒体DNA甲基化水平明显异常，对疾病的发展起到了重要的调控作用。
四、线粒体DNA甲基化与细胞代谢活动线粒体DNA甲基化还与细胞内的能量代谢活动密切相关。
研究表明，线粒体DNA甲基化水平的变化会对细胞内的氧化磷酸化、呼吸链和ATP合成等过程产生明显的影响。
线粒体DNA甲基化还可能会通过影响线粒体的功能，引起线粒体功能受损、能量代谢紊乱等，并最终导致多种疾病的发生。
dna甲基化的研究进展及应用
DNA甲基化的研究进展及应用的实际应用情况1. 应用背景DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰方式，通过在DNA分子中加上甲基基团来调控基因的表达。
DNA甲基化在生物体的发育和疾病进程中起到关键作用，因此对其研究具有重要意义。
随着技术的发展，我们对DNA甲基化的认识逐渐深入，并且已经开始将其应用于多个领域。
2. 应用过程2.1 DNA甲基化检测技术DNA甲基化检测技术是研究DNA甲基化的关键工具。
目前常用的DNA甲基化检测技术包括： - 亚硫酸盐测序（Bisulfite Sequencing）：通过处理DNA样本使未甲基化位点被转换成尿嘧啶，而已经甲基化的位点不受影响，然后进行测序分析。
- 限制性内切酶消化（Restriction Enzyme Digestion）：通过特定限制性内切酶识别和切割未甲基化位点，然后使用PCR或Southern blot等方法检测切割的DNA片段。
- 甲基化特异性PCR（Methylation-Specific PCR）：通过使用甲基化特异性引物，只扩增已甲基化或未甲基化的DNA片段，从而判断甲基化状态。
2.2 DNA甲基化的测序技术近年来，随着高通量测序技术的发展，研究人员可以更全面地了解DNA甲基化的分布情况。
通过结合Bisulfite Sequencing和高通量测序技术，我们可以对整个基因组进行DNA甲基化分析。
这种技术被称为全基因组甲基化测序（Whole Genome Bisulfite Sequencing，WGBS），它能够提供高分辨率和全面性的DNA甲基化图谱。
2.3 DNA甲基化和疾病关联的研究DNA甲基化在多种疾病中扮演重要角色，并且被广泛应用于疾病诊断、预测和治疗。
在癌症中，DNA甲基化异常常常导致肿瘤抑制基因的失活和癌症相关基因的活化。
通过对肿瘤组织和正常组织中DNA甲基化的比较，可以发现候选的甲基化标记物，并且可以用于癌症早期诊断和预后评估。
DNA甲基化研究技术及应用
DNA甲基化研究技术及应用DNA甲基化是一种重要的表观遗传修饰，通过在DNA分子上附加甲基基团来影响基因的表达。
DNA甲基化在生物体生长发育、细胞分化、免疫防御和疾病发生等过程中发挥着重要的作用。
近年来，随着DNA甲基化研究技术的不断发展，人们对其机制和功能有了更深入的了解，并在医学诊断、疾病治疗以及生物技术领域中得到广泛应用。
DNA甲基化研究技术主要包括测定DNA甲基化位点的定性和定量方法以及分析甲基化产物的测定方法。
DNA甲基化位点的定性方法主要有甲基化特异性酶切、甲基化敏感荧光染料和甲基化特异性抗体结合等。
甲基化特异性酶切利用特定的酶来识别并切割非甲基化DNA而保留甲基化DNA，通过聚合酶链反应（PCR）或序列测定方法来检测甲基化位点。
甲基化敏感荧光染料是一种能与未甲基化DNA结合产生荧光信号的染料，可以通过荧光显微镜或流式细胞仪来观察和分析DNA甲基化。
甲基化特异性抗体结合利用抗体对甲基化DNA的高度特异性结合，通过免疫荧光染色或免疫印迹等方法来检测甲基化位点。
DNA甲基化的研究应用广泛，其中最具代表性的是在肿瘤研究和癌症诊断中的应用。
DNA甲基化在癌症发生和发展中起到重要的作用，可以作为癌症早期诊断和预后评估的生物标志物。
通过检测肿瘤细胞中的DNA甲基化状态，可以帮助医生确定癌症的类型、分期和预后，从而选择更合适的治疗方案。
此外，DNA甲基化还可以用于筛查和鉴定肿瘤干细胞，并进一步研究其分化和增殖机制。
除了癌症诊断外，DNA甲基化还在遗传疾病、神经系统疾病和心血管疾病等方面得到广泛应用。
比如，在遗传疾病中，DNA甲基化可以用来检测父母亲的甲基化状态是否正常，有助于预测子代患病的风险。
在神经系统疾病中，DNA甲基化可以作为评估神经退行性疾病风险的标志物，例如阿尔茨海默病和帕金森氏病。
在心血管疾病中，DNA甲基化可以用于预测患者的心血管事件的风险，以及根据患者的甲基化状态来指导治疗和预防措施。
DNA甲基化的作用与应用
DNA甲基化的作用与应用DNA甲基化作为一种重要的表观遗传修饰，已逐渐成为生物学领域的研究热点之一。
DNA甲基化是指在DNA分子上加上一个甲基基团，从而改变DNA序列上的碱基信息，影响基因表达。
本文将对DNA甲基化的作用和应用进行介绍，以期能够帮助读者更好地理解并体会该技术的价值。
一、DNA甲基化的作用DNA甲基化是指甲基转移酶对DNA分子中的腺嘌呤或胞嘧啶进行化学修饰，使其上加上一个甲基基团，从而改变了碱基的化学特性和空间构型，影响了基因表达过程。
具体来说，DNA甲基化在基因表达过程中对于以下方面都具有重要的作用。
1、基因沉默在人体细胞中，大约有20％的CpG位点处于甲基化状态。
当一个基因的起始区（包括启动子和调控区）中的CpG位点甲基化程度较高时，该基因就会被“沉默”或“关闭”，即不能被识别和转录，从而无法表达。
这种基因沉默的机制在胚胎发育、细胞分化和成熟等生理生化过程中起着重要的作用。
2、维持稳定性DNA甲基化能够稳定某些DNA序列和基因组甲基化模式，在不同的细胞类型和组织中形成稳定而不同的甲基化模式。
这种维持稳定性的能力非常重要，因为它保证了正常分化和细胞功能的发挥。
在人类身体细胞中，不同器官和组织中的细胞都有其独特的DNA甲基化模式，从而实现了不同组织和器官的特化和功能差异。
二、DNA甲基化的应用DNA甲基化在基因表达和细胞分化等方面拥有广泛的应用，以下将研究人员近年来在应用中进行的探索作为例子。
1、分析基因表达DNA甲基化模式的改变与某些疾病的发生有关，例如脑癌、乳腺癌和子宫内膜癌等。
研究人员可以通过在未甲基化的CpG位点上添加荧光标记或甲基化敏感的约翰逊敏感酶，来分析某个基因或基因组的甲基化状态，并研究其对基因表达的影响。
这些技术被称为亚甲基化组（MeDIP-chip或MeDIP-seq）和DNA甲基化芯片（DNAmicroarrays）。
2、基因组学研究DNA甲基化是研究基因功能和基因组学的强有力工具。
dna甲基化检测技术,应用场景与市场经验介绍
dna甲基化检测技术,应用场景与市场经验介绍DNA甲基化检测技术是一种用于研究DNA甲基化水平的分析方法。
DNA甲基化是一种通过在DNA分子上加上甲基基团来调控基因表达的化学修饰过程。
这种修饰可以影响DNA的结构和功能，从而对基因表达和细胞发育产生影响。
DNA甲基化在许多生物学和医学研究中都起着重要的作用，特别是在癌症、遗传学、表观遗传学和干细胞研究领域。
DNA甲基化检测技术可以帮助科研人员深入了解这些领域中DNA甲基化的作用和机制，进而有助于发现新的治疗方法和生物标记物。
DNA甲基化检测技术的应用场景非常广泛。
首先，在癌症研究中，DNA甲基化的异常可以作为癌症早期诊断和治疗的潜在标志物。
科学家可以通过检测特定基因的甲基化水平来判断某种癌症的发生和发展程度。
例如，在乳腺癌研究中，通过检测乳腺癌相关基因BRCA1和BRCA2的甲基化水平，可以对乳腺癌患者进行个体化的治疗。
其次，在遗传学研究中，DNA甲基化检测技术可以用于研究基因组的稳定性和遗传变异。
DNA甲基化在基因组的稳定性中起着重要的作用，而异常的DNA甲基化可以导致遗传变异和一些遗传性疾病。
科学家可以通过对不同个体、不同组织和不同发育阶段中的DNA甲基化进行分析，来研究基因组的遗传变异和发育过程的调控机制。
此外，在表观遗传学研究中，DNA甲基化检测技术可以帮助科学家了解基因表达调控和表观遗传变异的机制。
DNA甲基化可以通过改变DNA的结构和包装方式来影响基因的表达和功能。
通过检测DNA甲基化的变化，科学家可以研究不同组织、不同细胞类型和不同环境条件下基因表达的差异，进一步揭示表观遗传调控的机制。
DNA甲基化检测技术在市场上有着广阔的应用前景。
根据市场调研报告，全球DNA甲基化检测市场的规模预计在未来几年内将呈现出快速增长的态势。
这主要受到癌症研究和临床诊断领域的推动。
随着对癌症早期诊断和个体化治疗的需求不断增加，DNA甲基化检测技术将成为重要的辅助诊断手段。
DNA甲基化在健康与疾病中的作用
DNA甲基化在健康与疾病中的作用人类细胞中的基因组大小约为3亿个碱基对，从而形成了一个复杂但又高度有序的结构。
在这个结构中，DNA被沉积在核质中，并配备着多种有趣的分子机制，以维持细胞的正常生理状况。
其中，DNA甲基化是一种被广泛研究的机制，将甲基基团添加到DNA分子的胞嘧啶上，从而影响基因的表达。
甲基化已被证明非常重要，与许多疾病的发生和治疗相关联。
DNA甲基化可以被分为两种类型：NG、CG和CH甲基化。
目前，NG、CG甲基化被认为是最常见的类型，并且是许多人类疾病的关键因素。
在正常情况下，DNA甲基化是低水平的，以维持正确的基因表达和细胞发育。
然而，在某些情况下，如癌症和糖尿病等疾病，DNA甲基化的水平会失去平衡，而导致基因的过度甲基化或去甲基化。
这就导致不适当的基因表达，细胞的异常增殖，以及其他疾病相关的生物学效应。
DNA甲基化在疾病中的作用DNA甲基化的异常也与多种疾病相关。
我们以癌症作为例子，讨论其中一种疾病的机制。
许多癌症研究表明，癌细胞中基因组的DNA甲基化失衡被认为是与恶性肿瘤的发生和浸润相关的主要因素之一。
在癌症的早期阶段，癌细胞会激活DNA去甲基化酶，使存在于正常细胞中的可遗传表观遗传标记被去除，这将导致DNA水平的重构。
重构的基因组允许癌细胞获得一些独特的生物学效应，如癌细胞特异性蛋白、细胞黏附分子的表达调节等。
这些生物学效应为癌细胞的转移提供了一些特性，使之可以侵袭到其他组织中。
DNA甲基化在健康中的作用DNA甲基化也与维持健康相关。
例如，在胚胎发育过程中，充分的细胞甲基化是非常关键的。
事实上，体外研究证实富集未甲基化的DNA会阻止胚胎发育。
此外，未成熟乳腺细胞和正常血球的形成也要求模式甲基化。
若模式甲基化失衡，乳腺细胞的分化和血液系统的发育都会受到影响。
DNA甲基化的调节机制DNA甲基化是受一定调控的。
在正常情况下，DNA甲基化程度由甲基酰化酶、DNA甲基转移酶、DNA去甲基化酶等多种酶的共同作用来维持。
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差异甲基化区域
差异甲基化区域(differentially methylated region，DMR)，是指染色体上甲基化状态 具有亲本特异性的区域，即来源于不同亲
本的DNA序列甲基化状态不同的区域 差异甲基化主要发生在基因的启动子区，少数 在外显子，现已发现的印记基因大多数具有DMR 或受DMR调控。
➢ 研究发现失活的染色体上DNA序列都呈高度甲基化，
导致绝大多数基因转录处于关闭状态。 ➢ 避免因拥有两条X染色体而产生双倍
基因产物，保持和雄性动物X染色体 数量及功能上的一致性。
基因印记
基因组印记？
组织或细胞中，基因的表达具有亲本选择 性，即只有一个亲本的等位基因表达，而 另一亲本的等位基因不表达或很少表达的 现象，相应的基因则称为印记基因。
C. 基因组范围的DNA甲基化模式与甲基化谱分析
1. 限制性标记基因组扫描 2. 甲基化间区位点扩增 3. 甲基化CpG岛扩增 4. 差异甲基化杂交 5. 由连接子介导PCR出的HpaII小片断富集分析
6. 甲基化DNA免疫沉淀法
高效液相色谱法
直接测序法
焦磷酸测序法
通过检测CpG对应位点上C/T渗入的比例对目标位点的甲基化 程度进行定量分析，是目前最可靠的甲基化定量分析方法。
31 引言及概念 2 甲基化的作用 3 甲基化检测相关技术 4 临床相关应用
甲基化检测相关技术
A．基因组甲基化水平(Methylation Content)的分析
1. 高效液相色谱 2. 高效毛细管电泳法
B．候选基因(Candidate Gene)甲基化分析
1. 甲基化敏感性限制性内切酶-PCR/Southern法 2. 重亚硫酸盐测序法 3. 甲基化特异性的PCR 4. 甲基化荧光法(MethyLight) 5. 焦磷酸测序 6. 结合重亚硫酸盐的限制性内切酶法
➢ 优点：新型抗肿瘤药物 ➢ 缺点： 无基因特异性,不能选择性地活化沉默的目的基因，从而
会引起整体的低甲基化; — 是否会诱发第二肿瘤？ 药物的活化作用可逆，疗效依赖于药物的持续存在; 大剂量应用时会对正常细胞有毒副作用
应用前景4--肿瘤的甲基化治疗
MGMT基因在许多肿瘤中被认为是抗肿瘤药物治疗的预测标记。MGMT启 动子肿瘤特异性甲基化，可以抑制MGMT蛋白的活性，从而使得肿瘤细胞对 烷化类的抗肿瘤药物敏感，因而被广泛用于肿瘤化疗治疗。
DNA甲基化与临床应用
目录
31 引言及概念 2 甲基化的作用 3 甲基化检测相关技术 4 临床相关应用
—— 基因决定命运
为什么熊猫是黑白的？
同卵双生的孪生子具有完全相同的基 因组。但他们长大成人后在性格、健康方 面往往存在很大差异。
先从表观遗传学谈起
基因
环境
表观遗传学
表型
相同的基因型
?
不同的表型
应用前景3--肿瘤的去甲基化治疗
➢ DNA甲基化程度依赖于DNMT活性。正常甲基化 模式的建立需要DNMT1和DNMT3的共同作用， DNMT1是DNMT3启动CpG核苷酸从头甲基化的 保证，而DNMT3则使甲基化水平稳定在正常需要 水平（去甲基化） —— 抑制DNMT活性药物是治疗肿瘤的新希望
应用前景3--肿瘤的去甲基化治疗
DNA甲基化的概念
DNA甲基化是指在DNA甲基化转移酶的作用下，在基因 组CpG二核苷酸的胞嘧啶5‘碳位以共价键结合一个甲基基团。
DNA甲基转移酶： DNMT 胞嘧啶： Cytosine 5’-甲基胞嘧啶： 5-Methylctosine S-腺苷-甲硫氨酸： SAM S-腺苷- 高半胱氨酸： SAH
应用前景2--肿瘤复发的独立预测因子
➢ 口腔鳞状细胞癌时存在RECK基因甲基化的患者 复发率明显增高
➢ 甲基化影响生存期 ➢ 膀胱癌中APC、GSTP1和TIG1基因发生异常甲基
化时，患者存活时间明显缩短
LONG N K, et al. Hypermethylation of the RECK gene predicts poor prognosis in oral squamous cell carcinomas[ J ]. Oral Oncol, 2008, 44 (11) : 1 052 - 1 058. ELL INGER J, et al. Hypermethylation of Cell - Free Serum DNA Indicates Worse Outcome in Patients With Bladder Cancer. J Urol, 2008, 179 (1) : 346 - 352.
肿瘤组织的DNA甲基化
➢ 肿瘤中普遍存在DNA甲基化状态的改变，其特点是总体的 甲基化水平降低与局部的甲基化水平升高。
➢ 肿瘤细胞的特征： 癌基因 低甲基化 → 被激活 抑癌基因 高甲基化 → 被沉默
应用前景1--肿瘤的早期诊断
➢ 抑癌基因发生异常甲基化是在肿瘤早期就发生 而且一直进行的，导致恶性肿瘤表型的表达
在发育和分化中调控基因的表达 ➢ 转录抑制 ➢ 特征性表型基因的表达（肤色、毛发） ➢ X染色体的失活（X-inactivation ） ➢ 基因印记 ➢ 碱基突变 ➢ 肿瘤代谢
DNA甲基化与胚胎发育
DNA甲基化作为一种可遗传的表观遗传 修饰，在体细胞增殖过程中通过依赖于DNA复 制的DNA甲基转移酶Dnmt1稳定地传递给子细 胞。但在胚胎发育的不同时期，基因组范围内 的DNA甲基化水平会发生剧烈的改变，改变最 剧烈的阶段为配子形成期与早期胚胎发育阶段， 甲基化模式在配子形成时已经建立。
DNA甲基转移酶(DNMT)
➢ 哺乳动物体内有三种DNA甲基化转移酶： ——DNMT1、 DNMT3A和DNMT3B。
DNMT1--- 持续性DNA甲基转移酶；与甲基化相关，缺 乏引起基因组低甲基化，染色体缺失、重排、突变畸形。
DNMT3A、DNMT3B--- 从头甲基转移酶；与去甲基化相 关，在胚胎干细胞和早期胚胎中高度表达，缺乏引起胚 胎死亡，在肿瘤组织中广泛高表达。
DNA甲基化在动物胚胎和生殖细胞发育过程中的重编程
转录抑制
CPG island的功能：通过甲基化与去甲基化，调控下游基因的表达 —— 基因表达的调控开关
影响基因表达
直接抑制基因表达或甲基化 的 CpG双核苷酸序列可被甲基结 合蛋白家族 识别，而后者可通过 吸引补充组蛋白去乙酞化酶和组 蛋白甲基化转移酶等组蛋白修饰 蛋白质来改变染色质的活性 ，以 间接方式影响基因表达。
Figure： Kaplan–Meier Estimates of Overall Survival, According to MGMT Promoter Methylation Status.
Thank You!
全基因组甲基化图谱
全基因组甲基化测序（WGBS）
芯片平台
Illumina 850K芯片可检测人全 基因组约853,307个CpG位点的甲基 化状态。850K芯片不但保持了对 CpG岛，基因启动子区的全面覆盖， 还特别加强了增强子区以及基因编 码区的探针覆盖。广泛应用于干细 胞研究、肿瘤和其他复杂疾病研究， 是目前最适合表观基因组全关联分 析研究的全基因组DNA甲基化芯片。
碱基C
碱基突变
T突变
甲基化
突变
DNA甲基化与肿瘤
肿瘤细胞发生时常出现DNA甲基化模式的 变化，主要包括甲基化转移酶表达水平的提高、 基因组整体甲基化水平的降低和CpG岛局部甲 基化水平的异常升高，从而导致基因组不稳定， 如染色质构象异常、转座子激活、原癌基因激 活表达以及抑癌基因被抑制表达等。
目录
Illumina 850K芯片技术流程
目录
31 引言及概念 2 甲基化的作用 3 甲基化检测相关技术 4 临床相关应用
正常生物DNA甲基化
➢DNA甲基化始发于胚胎早期，随着组织细胞 分化发育，基因组DNA经历了去甲基化、区 域性的重新甲基化以及组织特异基因选择性 的去甲基化的过程。最后，这种DNA甲基化 模式就相对稳定下来。
优点：DNA甲基化检测具有早期、无创、快捷、 灵敏度高等特点。（血液、粘膜上皮标本）
缺点：特异性不足
表观遗传学生物标记开发
2017年3月，张鹍教授团队在Nature Genetics（NG）杂志发布了令人振奋的研究成 果，利用更灵敏的算法配合组织甲基化模式开 发的无创诊断技术，可以检测并定位肿瘤。通 过比较肿瘤和正常细胞的DNA甲基化数据找到 肿瘤特异的甲基化Marker。
现代表观遗传学
➢ 概念： 基因的DNA序列不发生改变的情况下，基因的表 达水平与功能发生改变，并产生可遗传的表型。
➢ 表观遗传学的现象（基因表达的调控方式）：
– DNA甲基化---表观遗传学的核心（最初始的调控方式） – 组蛋白修饰 – MicroRNA – Genomic imprinting
不同层次表达调控
cfDNA甲基化液体活检技术
燃石医学自主研发了无创甲基化检测系统 (MERMAID™)，运用多层级甲基化探针设计策略， 可实现在检测成本可控的情况下同时检测超过10万个 临床诊断相关的甲基化CpG位点，并通过机器学习 算法建立分类模型，实现对检测样本自动分型。
cfDNA无创甲基化检测系统(MERMAID™) 用于 肺部占位病变（含肺癌）的早筛可实现99.6%的敏感 性和100%的特异性，用于肺部结节良恶性判定可实 84.8%的敏感性和87.5%的特异性。
特征性表型基因的表达
IAP: intracisternal A particle ▪ 去甲基化：灰鼠基因（agouti）仅微量表达 ▪ 甲基化：基因超量表达
X染色体的失活
➢ X染色体的失活（X-inactivation ）：生长发育过程中，
雌性哺乳类动物细胞中的两条X染色体其中一条失去活 性的现象。