본명, 위장관암에서 DNA 메틸화의 게놈 전체 분석을 위한 절차를 기술하고 있다. 절차는 유전자의 메틸화 패턴과 위장암에 있는 발암발생에 기여하는 요인 사이 관계를 조사하는 연구 결과에 관련성입니다.
DNA 메틸화는 생물학적으로 의미 있고 암 연구의 빈번한 초점인 중요한 후생유전학적 변화입니다. 게놈 전체 DNA 메틸화는 위장관(GI) 악성종양의 메틸화 상태를 정확하게 분석하는 유용한 척도이다. DNA 메틸화 분석의 여러 잠재적 번역 사용을 감안할 때, DNA 메틸화 연구에 새로운 임상의 및 그 외를 실행하는 것은 이 게놈 전체 분석이 어떻게 수행되는지 단계별로 이해할 수 있어야 합니다. 이 프로토콜의 목표는 이 방법이 GI 악성종양에서 바이오마커 식별에 어떻게 사용되는지에 대한 자세한 설명을 제공하는 것입니다. 중요한 것은 게놈 전체 분석 중에 정확한 결과를 얻는 데 필요한 세 가지 중요한 단계를 설명합니다. 명확하고 간결하게 쓰여진 이 세 가지 방법은 종종 부족하고 후성 유전학 연구에 새로운 사람들에게 눈에 띄지 않습니다. 우리는 GI 악성 종양 (위암)의 48 개의 샘플을 사용하여 게놈 전체 DNA 메틸화 분석이 GI 악성 종양을 위해 수행 될 수있는 방법을 실질적으로 강조했습니다.
후성유전학은 DNA1의서열을 변경하지 않고 유전자 기능에 있는 유전가능한 변경을 말합니다. 이러한 변화는 DNA 메틸화 때문일 수 있으며, DNA 기지에 메틸 군은 크로마티닌 포장의 변화를 통해 유전자 발현을 변경할 수 있다. 이러한 효과가 종양 억제유전자2의변경된 발현을 초래하는 경우 암 발달 및 진행이 발생할 수 있다. 노화와 만성 염증은 모두 암의 원인과 인간에서 DNA 메틸화의 변화에 대한 주된 이유입니다3,4,5. 따라서, 이것은 암 진단에 있는 biomarker로 DNA 메틸화를 이용하고, 처리 및 예방을 위한 표적으로 이용을 허용합니다. 조기 발견 및 암 예후를 위해, DNA 메틸화는 종양, 혈액, 소변 및 대변 샘플6에서측정되고 있으며, 탈질제는 현재 골수성 플라스틱 증후군7과같은 백혈병을 치료하는 데 사용되고 있다.
인간 게놈의 개별 CpG 궤적에서 DNA 메틸화의 복잡한 평가를 위한 어레이 플랫폼을 이용한 게놈 전체 DNA 메틸화 분석은 유전체 DNA8,9에서450,000개 이상의 CpG 부위의 메틸화 상태를 검사하는 데 활용될 수 있으며, 이는 암 후성유전학의 탐사를 허용한다(재료의 표참조). 전체 게놈 편술피테 시퀀싱(WGBS) 기술은 후성유전학10,11분야에서 우리의 접근 방식을 변화시켰다. 그러나, 많은 수의시료(10,11)의후생유전학적 분석을 위한 상당한 비용 및 처리 시간의 관점에서 기술에 대한 몇 가지 단점이 있다. 따라서, 어레이 플랫폼은 인간 게놈에서 DNA 메틸화의 복잡한 평가를 위해 더 실현 가능하다. 게놈 전체 메틸화 분석을 위한 접근의 가용성은 지난 몇 년 동안 향상되었으며 DNA 메틸화가 암 발달 및 진행 에 어떻게 기여하는지에 대한 지식을 확장할 수 있게 합니다12. 마이크로어레이 플랫폼 접근법의 최근 진행은 위장관암13에서새로운 후생유전학적 시그니처를 식별하기 위한 게놈 전체 메틸화 분석의 근거를 제공한다. 이 프로토콜의 목표는 이 방법이 GI 악성종양에서 바이오마커 식별에 어떻게 사용되는지에 대한 자세한 설명을 제공하는 것입니다.
DNA 메틸화 게놈 전체 분석에서 정확한 결과를 얻는 데는 세 가지 중요한 단계가 있습니다. 첫 번째는 대표적인 H&E 염색 단면에 기초한 2명의 적격병리학자에 의하여 종양 영역의 거시적 절제이다. 부정확한 거시절제술은 신뢰할 수 없는 결과를 낳는 인접한 비암 조직으로 오염을 일으킬 수 있습니다. 따라서 신중한 거시적 절이 필요합니다. 두 번째는 DNA 품질 평가입니다 (품질 검사 : QC). QC(∆Cq > 5.0)에 실패한 샘플은 품질이 좋지 않은 데이터를 제공할 수 있습니다. 따라서 ∆Cq > 5.0을 사용한 샘플을 제거하고 다른 샘플을 사용해야 합니다. 제3단계는 어레이 플랫폼 소프트웨어에 대한 데이터 분석 도구에 의해 메틸화 신호/총(메틸화 + 미수정)신호(17)로결정되는 β 값의 계산이다. β 값은 0-1(또는 0%-100%)이며생물학적으로해석하기는 간단합니다. 이 값의 주요 문제는 높은 이종성 극한 (β = 0 또는 β = 1)에서 샘플에 걸쳐 분산이 매우감소17것을 의미하기 때문에, 그 가난한 통계 속성이다. 또한, 시료 품질 저하로 인해 β 값은 재현 가능한 biphasic피크(22)를나타내지 않을 수 있으며, 이러한 피크가 없는 샘플은 추가 연구에서 제외되어야 합니다. 또한, 표적 유전자는 더 큰 베타 값을 갖는 기준에 기초하여 선택되어야 하며, 프로모터 영역에서 CpG 섬과 관련이 있으며, qMSP를 위한 프라이머 및 프로브 설계에 적합해야 한다.
인간 게놈의 CpG 궤적에서 DNA 메틸화의 평가는 특정 게놈 loci를 조사하기 위해 고정된 수의 프로브를 가진 마이크로어레이 기반 기술을 사용하여 수행됩니다. 그것은 많은 임상 샘플(23)의높은 처리량 처리를 허용하는 그것의 저비용, 소량의 DNA 요구되고 현저하게 더 짧은 견본 처리 시간으로 인해 후성 유전체 전체 협회 연구 (EWAS)에서 가장 널리 사용되는 방법입니다. 그러나, 개별 CpG 궤적에서 DNA 메틸화의 복잡한 평가를 위한 어레이 플랫폼은 일부 게놈 영역의 탐사를 방지하는 후생유전학적으로 변경된 loci에 대한 프로브의 수와 특이성에 의해 제한됩니다. WGBS는 일반적으로 게놈 커버리지10,11의넓은 스펙트럼으로 인해 금 표준 방법으로 간주됩니다. 그러나, 이 방법은 많은 수의샘플(10)및11을분석하기 위한 상당한 비용과 비교적 긴 처리 시간을 갖는다. 따라서 항상 가능한 것은 아닙니다. 이에 비해, 인간 게놈내의 개별 CpG 궤적에서 DNA 메틸화의 복잡한 평가를 위한 어레이 플랫폼은 비용 및 게놈 커버리지 측면에서 사용하기에 합리적이다. 최근 업그레이드 된 비드 칩은24를사용할 준비가되었습니다. 이 분석은 우리가 큰 견본 인구를 위한 이상적인 게놈 전체 협회 연구 결과 (GWAS)를 달성할 수 있는 거의 두 배 측정된 CpG 사이트를 분석하는 것을 도울 수 있습니다.
요약하면, 인간 게놈의 개별 CpG 궤적에서 DNA 메틸화의 복잡한 평가를 위한 어레이 플랫폼을 가진 DNA 메틸화 게놈 전체 분석은 위장암에 있는 후성유전학 바이오마커에 중요한 정보를 제공할 수 있다. WGBS와 비교하여 이 방법은 비용 효율적이며 샘플 처리 시간을 줄입니다. 따라서, CpG 궤적에서 DNA 메틸화의 검출을 위한 이 방법은 후성 유전학 바이오마커 연구에서 널리 사용될 가능성이 높다.
The authors have nothing to disclose.
우리는 특히 외과학과의 모든 구성원, 유용한 토론과 기술 지원을 위한 존스 홉킨스 대학 의과 대학에 시드니 킴멜 포괄적인 암 센터에 감사드립니다. 우리는 또한 양성화 치료 및 qMSP에 대한 절차에 관대 한 기술 지침을 크리스틴 로저스 감사합니다.
(NH4)2SO4 | Sigma-Aldrich | 14148 | Step 5.2. |
10% Sodium dodecyl sulfate (SDS) | Quality Biological | 351-032-721 EA | Step 2.1. |
100 % Ethanol | Sigma-Aldrich | 24194 | Step 1.7. |
ABI StepOnePlus Real-Time PCR System | Applied BioSystems | 4376600 | Step 5.2. 96-well Real-Time PCR instrument |
CT conversion reagent | Zymo Research | D5001-1 | Step 3.2.3. |
Deoxynucleotide triphosphate (dNTP) | Invitrogen | 10297-018 | Step 5.2. |
DEPC-treated water | Quality Biological | 351-068-131 | Step 2.1. |
Ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) | Corning | 46-034-CL | Step 2.1. |
EZ DNA Methylation Kit | Zymo Research | D5002 | Step 3.2. |
Fluorescein | Bio-Rad | #1708780 | Step 5.2. |
GenomeStudio | omicX | OMICS_00854 | Step 4.3. Data analysis tool for an array platform as a β-value, with a range from 0 to 1 |
Human genomic DNA | New England Bio Labs | N4002S | Step 5.3. |
Infinium HD FFPE QC Kit | Illumina | WG-321-1001 | Step 4.1. FFPE QC assay on a real-time PCR amplification |
Infinium HumanMethylation450 assay | Illumina | WG-314 | Step 4.2. Array platform for complex evaluation of DNA methylation to assess the methylation status of >450,000 CpG sites in the genome |
LightCycler 480 | Roche | 5015278001 | Step 4.1. |
M-Binding Buffer | Zymo Research | D5002-3 | Step 3.2.6. |
M-Desulphonation Buffer | Zymo Research | D5002-5 | Step 3.2.9. |
M-Dilution Buffer | Zymo Research | D5002-2 | Step 3.2.1. |
Minfi package | Bioconductor | N/A | Step 4.4. |
M-Wash Buffer | Zymo Research | D5002-4 | Step 3.2.10. |
Platinum Taq polymerase | ThermoFisher Scientific | 10966-034 | Step 5.2. |
Proteinase K | New England Biolabs | P8107S | Step 2.8. |
Single-use polypropylene (Eppendorf) tube | Eppendorf | 24533495 | Step 2.5.2. |
Tris hydrochloride (Tris-HCL) 2 M pH 8.8 | Quality Biological | 351-092-101 | Step 2.1. |
Xylene | Sigma-Aldrich | 214736 | Step 1.3. |
Zymo Spin 1 Column | Zymo Research | C1003 | Step 3.2.6. |
β-Mercaptoethanol | Sigma-Aldrich | M3148 | Step 5.2. |