Burada, gastrointestinal kanserlerde DNA metilasyonunun genom çapında analizi için bir prosedür tanımladık. Prosedür, gastrointestinal kanserlerde kanserogeneze katkıda bulunan genlerin metilasyon desenleri ile faktörler arasındaki ilişkileri araştıran çalışmalarla ilgilidir.
DNA metilasyon biyolojik olarak anlamlı ve kanser araştırmalarının sık sık odak noktası olan önemli bir epigenetik değişimdir. Genom çapında DNA metilasyon gastrointestinal (GI) malignitelerin metilasyon durumunun doğru bir analizini sağlamak için yararlı bir önlemdir. DNA metilasyon analizinin birden fazla potansiyel çevirisel kullanımı göz önüne alındığında, pratik klinisyenler ve DNA metilasyon çalışmalarında yeni diğerleri bu genom çapında analizlerin nasıl yapıldığını adım adım anlayabilmek gerekir. Bu protokolün amacı, gi malignitelerinde biyomarker tanımlamaiçin bu yöntemin nasıl kullanıldığına ayrıntılı bir açıklama sağlamaktır. Daha da önemlisi, genom çapında analiz sırasında doğru sonuçlar elde etmek için gereken üç kritik adımı tanımlıyoruz. Açıkça ve özlü yazılmış, bu üç yöntem genellikle eksik ve epigenetik çalışmalara yeni olanlar için fark edilmez. Genom çapında DNA metilasyon analizinin GI maligniteleri için nasıl yapılabilir olduğunu vurgulamak için 48 GI malignitesi (gastrik kanser) üyesi kullandık.
Epigenetik, DNA1dizisini değiştirmeden gen fonksiyonlarındaki kalıtsal değişiklikleri ifade eder. Bu tür değişiklikler DNA metilasyon nedeniyle olabilir, hangi bir DNA tabanında metil grupları kromatin ambalaj değişiklikler yoluyla gen ekspresyonunu değiştirebilir. Bu etki tümör baskılayıcı genlerin değişmiş ekspresyonuna neden olursa kanser gelişimi ve ilerlemesi oluşabilir2. Yaşlanma ve kronik inflamasyon hem kanser nedenleri ve insanlarda DNA metilasyon değişiklikleri için ana nedenleri3,4,5. Sonuç olarak, bu kanser tanısında bir biyomarker olarak DNA metilasyon kullanımına olanak sağlar, ve tedavi ve önleme için bir hedef olarak. Erken teşhis ve kanser prognozu için, DNA metilasyon tümör ölçülmektedir, kan, idrar, ve dışkı örnekleri6, demetiye ajanlar şimdi miyelodisplastik sendrom gibi lösemi tedavisinde kullanılmaktadıriken 7.
Genom çapında DNA metilasyon analizi insan genomunda bireysel bir CpG locus DNA metilasyon karmaşık değerlendirilmesi için bir dizi platformu kullanarak genomik DNA’da fazla 450.000 CpG sitelerinin metilasyon durumunu incelemek için kullanılabilir8,9, hangi kanser epigenetik keşif izin verir (Malzemeler Tablosubakınız). Tüm genom bisülfit (WGBS) teknolojileri epigenetik10,11alanında yaklaşımlarımızı değiştirdi. Ancak, çok sayıda örnek10,11epigenetik analizi için önemli bir maliyet ve işlem süresi açısından teknolojileriçin bazı dezavantajları vardır. Bu nedenle, dizi platformu insan genomundaki DNA metilasyonunun karmaşık değerlendirilmesi için daha uygulanabilir. Genom çapında metilasyon analizleri için yaklaşımların kullanılabilirliği son birkaç yıl içinde iyileşmiştir ve DNA metilasyonkanser gelişimi ve ilerlemesine nasıl katkıda bulunduğu bilgimizi genişletmek için bize olanak sağlar12. Mikrodizi-platform yaklaşımlarında son gelişmeler bize gastrointestinal kanserlerde yeni bir epigenetik imza belirlemek için genom çapında metilasyon analizi için mantığı sağlamak13. Bu protokolün amacı, bu yöntemin Gİs malignitelerinde biyomarker tanımlamada nasıl kullanıldığına ayrıntılı bir açıklama sağlamaktır.
DNA metilasyon genom u analizinden doğru sonuçlar elde etmek için üç kritik adım vardır. Bunlardan ilki, temsili H&E lekeli kesitlere dayalı tercihen iki nitelikli patolog tarafından tümör bölgesinin makrodisyonudur. Yanlış makrodisksiyon komşu kanser olmayan dokularda kontaminasyona neden olabilir, bu da güvenilmez sonuçlar doğurur; bu nedenle dikkatli makrodisyon gereklidir. İkincisi DNA kalitesinin değerlendirilmesidir (kalite kontrolü: QC). QC (∆Cq > 5.0) başarısız örnekler düşük kaliteli veri verebilir. Bu nedenle, ∆Cq > 5.0 olan örnekler çıkarılmalı ve diğerleri kullanılmalıdır. Üçüncü adım, metilasyonlu sinyal / toplam (metillenmiş + metillenmemiş) sinyal17olarak dizi platformu yazılımı için bir veri analiz aracı tarafından belirlenen β değeri, hesaplanmasıdır. β değeri 0-1 (veya %0-%100) arasında değişmektedir, bu da biyolojik olarak17olarak yorumlanması kolaydır. Yüksek heteroscedasticity metilasyon aralığı aşırı (β = 0 veya β = 1) de numuneler arasında varyans son derece17azalır anlamına gelir beri bu değer ile ana sorun, kötü istatistiksel özellikleri vardır. Buna ek olarak, örnekleme kalitesinin düşük olması nedeniyle, β değerleri tekrarlanabilir bifatik zirvelerigöstermeyebilir 22, ve bu zirveleri olmayan örnekler daha fazla çalışma dışında tutulmalıdır. Buna ek olarak, hedef gen, daha büyük beta değerlerine sahip olma, organizatör bölgesindeki CpG adaları ile ilgili olması ve qMSP için astar ve prob tasarımına uygun olması kriterlerine göre seçilmelidir.
İnsan genomundaki cpg locusundaki DNA metilasyonunun değerlendirilmesi, belirli genomik lokusu incelemek için mikrodizi tabanlı teknoloji ile sabit sayıda prob ile gerçekleştirilir. Düşük maliyeti, az miktarda DNA’sı gerekli olması ve birçok klinik numunenin yüksek işlem lemesine olanak sağlayan numune işlem süresinin az olması nedeniyle epigenom çapında ilişki çalışmalarında (EWAS) en yaygın kullanılan yöntemdir23. Ancak, tek bir CpG locus DNA metilasyon karmaşık değerlendirilmesi için bir dizi platformu epigenetik olarak değiştirilmiş loci için probların sayısı ve özgüllüğü ile sınırlıdır, hangi bazı genomik bölgelerin keşfini önler. WGBS genellikle genomik kapsama geniş spektrumu nedeniyle altın standart yöntem olarak görülüyor10,11. Ancak, bu yöntem önemli bir maliyet ve numuneler10,11çok sayıda analizi için nispeten uzun bir işlem süresi vardır. Böylece, her zaman mümkün değildir. Buna karşılık, insan genomundaki tek bir CpG locusunda DNA metilasyonunun karmaşık bir şekilde değerlendirilmesi için kullanılan dizi platformu, maliyet ve genomik kapsama açısından kullanım için makuldür. Son zamanlarda, en son yükseltilmiş boncuk yongaları24kullanıma hazır aldık. Bu tahliller, büyük örnek popülasyonları için ideal genom çapında ilişkilendirme çalışması (GWAS) elde edebilen neredeyse iki katına ölçülen CpG bölgelerini analiz etmemize yardımcı olabilir.
Özetle, insan genomundaki tek bir CpG lokusta DNA metilasyonunun karmaşık değerlendirilmesi için dizi platformu ile DNA metilasyon genom u ğr’ın analizi gastrointestinal kanserde epigenetik biyobelirteçler hakkında önemli bilgiler sağlayabilir. WGBS ile karşılaştırıldığında, bu yöntem uygun maliyetlidir ve numune işleme süresini azaltır. Bu nedenle, bir CpG lokus DNA metilasyon tespiti için bu yöntem yaygın epigenetik biyomarker araştırmada kullanılması muhtemeldir.
The authors have nothing to disclose.
Biz özellikle Cerrahi Bölümü, Sidney Kimmel Kapsamlı Kanser Merkezi Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi yararlı tartışmalar ve teknik destek için tüm üyelerine müteşekkiriz. Ayrıca bisülfit tedavisi ve qMSP prosedürleri cömert teknik rehberlik için Kristen Rodgers teşekkür ederiz.
(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. |