DNA甲基化是重要的表觀遺傳學標記信息，獲得全基因組范圍內所有C位點的甲基化水平數據，對表觀遺傳學的時空特異性研究具有重要意義。全基因組甲基化測序（Whole Genome Bisulfite Sequencing，WGBS）是以新一代高通量測序平臺為基礎，結合全基因組重亞硫酸鹽處理，對有參考基因組的物種在全基因組水平進行高精準甲基化研究。WGBS在基因表達調控、腫瘤研究、染色質重塑、遺傳印記、疾病研究、胚胎發育、環境與表觀遺傳和表觀異質性等方面起重要的作用，是表觀遺傳學研究的熱點。
方案設計
全基因組甲基化實驗設計思路為差異比較，常見的類型為實驗組與對照組進行兩兩比較。通過重亞硫酸鹽對基因組 DNA 進行處理，將未甲基化的 C 堿基轉化為 U 堿基，而甲基化的 C 則不會改變，進行 PCR擴增后 U 堿基會變成 T，與原本具有甲基化修飾的 C 堿基區分開來。 WGBS 精密度高，可以得到單個堿基，獲得單堿基精度生物甲基化圖譜。建議設置 3-6 個生物學重復，以減少組內誤差并增強結果的可靠性。
技術路線
分析內容
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1. 測序數據質量評估 2. 與參考基因組比對 3. 甲基化位點檢測 4. 甲基化水平分布 5. 甲基化密度分布 |
6. 甲基化組間比較分析 7. 相關基因GO分析 8. 相關基因KEGG分析 9. 多樣本分析 |
案例解析
利用全基因組甲基化測序繪制腫瘤微環境表觀遺傳特征譜
本研究利用 WGBS 技術，對腫瘤相關成纖維細胞 CAF 和非惡性前列腺成纖維細胞 NPF 進行甲基化檢測，篩選兩者間的差異甲基化區域 DMR，并進行 DMR 注釋。結果顯示 CAF 中的 DMR 富集發生于基因調控區域，通過與 RNAseq 的聯合分析證明這些 DMR 會對基因的轉錄產生調控作用。另外 CAF 中 DMR 基因注釋結果顯示，DMR 富集到與腫瘤相關的信號通路。CAF 中篩選到的這些 DMR 可用于進行前列腺癌的診斷。
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