cfMeDIP-seq揭示cfDNA甲基化高效區(qū)分原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性前列腺
大家好，這里是專注表觀組學(xué)十余年，領(lǐng)跑多組學(xué)科研服務(wù)的易基因。
前列腺癌（Prostate cancer，PCa）是男性中第二常見(jiàn)的惡性腫瘤，也是全球癌癥相關(guān)死亡的第三大原因。雖然大多數(shù)原發(fā)性前列腺癌可以治愈，但轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的5年生存率仍低至30%。大多數(shù)患者很快就會(huì)發(fā)展成轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌（metastatic castration-resistant prostate cancer，mCRPC），最終導(dǎo)致死亡。因此轉(zhuǎn)移性前列腺癌仍是一個(gè)主要的臨床挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)移性病變高度異質(zhì)性且難以活檢，而液體活檢提供了深入了解潛在生物學(xué)的機(jī)會(huì)。循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）在液體活檢中的分析已顯示出作為微創(chuàng)且準(zhǔn)確的疾病監(jiān)測(cè)工具潛力。在mCRPC中，ctDNA已被證明可以反映腫瘤或轉(zhuǎn)移性病變的基因組特征、甲基化狀態(tài)等表觀遺傳特征可以反映腫瘤負(fù)擔(dān)和亞型。但在大規(guī)模臨床隊(duì)列中仍然缺乏mCRPC的全基因組cfDNA甲基化研究。最近，細(xì)胞游離甲基化DNA免疫沉淀與下一代測(cè)序（cfMeDIP-seq）的發(fā)展為分析cfDNA甲基化組提供了一種有效的方法。這種方法可以從微量cfDNA中敏感地檢測(cè)ctDNA，并且與全基因組亞硫酸鹽測(cè)序方法相比更具成本效益。
近日，廈門大學(xué)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)國(guó)家研究院吉國(guó)力教授團(tuán)隊(duì)和加拿大多倫多大學(xué)瑪格麗特公主癌癥中心何厚勝（Housheng Hansen He）教授團(tuán)隊(duì)等合作在Nature子刊《nature communications》發(fā)表題為“The cell-free DNA methylome captures distinctions between localized and metastatic prostate tumors”的科研成果，研究利用cfMeDIP-seq技術(shù)分析了60個(gè)原發(fā)和175個(gè)轉(zhuǎn)移性前列腺癌樣本的細(xì)胞游離DNA（cfDNA）甲基化組，全基因組甲基化組高效捕獲了反映疾病異質(zhì)性變異。進(jìn)一步研究表明，cfDNA甲基化組可以以高準(zhǔn)確率區(qū)分不同的疾病狀態(tài)，突出其作為疾病監(jiān)測(cè)和預(yù)后的微創(chuàng)策略潛力。
標(biāo)題：The cell-free DNA methylome captures distinctions between localized and metastatic prostate tumors（cfDNA甲基化組捕獲區(qū)分原發(fā)和轉(zhuǎn)移性前列腺癌）
期刊：nature communications
影響因子： IF 14.7 / 1區(qū)
技術(shù)平臺(tái)：cfMeDIP-seq
作者利用高度敏感的富集型測(cè)序技術(shù)cfMeDIP-seq，分別對(duì)4個(gè)研究隊(duì)列中60名原發(fā)前列腺癌患者和175名轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的cfDNA甲基化組進(jìn)行了分析。分析結(jié)果揭示cfDNA甲基化組可以捕獲腫瘤變化。在轉(zhuǎn)移性樣本中觀察到全基因組高甲基化，同時(shí)著絲粒周圍區(qū)域出現(xiàn)低甲基化。糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR）基因NR3C1的啟動(dòng)子區(qū)域高甲基化與免疫信號(hào)減少有關(guān)。cfDNA甲基化組反映了臨床結(jié)果，并且可以以98.9%高精度準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)區(qū)分不同的疾病類型（轉(zhuǎn)移性和原發(fā)樣本），表現(xiàn)出了強(qiáng)大的疾病監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的微創(chuàng)策略潛力。最后，研究從數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)拷貝數(shù)變化的能力，為有限的生物樣本提供了聯(lián)合遺傳和表觀遺傳分析的機(jī)會(huì)。
研究設(shè)計(jì)
樣本收集：4個(gè)研究隊(duì)列（原發(fā)性腫瘤患者來(lái)自CPC-Gene，轉(zhuǎn)移性前列腺癌來(lái)自VPC、Barrier、WCDT）。分析方法：使用高靈敏度的基于富集測(cè)序技術(shù)cfMeDIP-seq，分析了60個(gè)局部前列腺癌和175個(gè)轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的血漿DNA甲基化組，將所有血漿樣本中的甲基化DNA片段沉淀并進(jìn)行配對(duì)末端DNA測(cè)序。
結(jié)果圖形
（1）對(duì)原發(fā)和轉(zhuǎn)移性前列腺癌（PCa）的血漿游離DNA甲基化組進(jìn)行全基因組范圍分析。
圖1：cfMeDIP數(shù)據(jù)捕獲原發(fā)與轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌（mCRPC）患者血漿樣本中cfDNA甲基化和片段化變化。
A. 三個(gè)mCRPC隊(duì)列的抽樣示意圖。括號(hào)中數(shù)字表示給定隊(duì)列中的樣本總數(shù)。
B-D. WCDT隊(duì)列，組織WGBS和cfMeDIP數(shù)據(jù)的樣本配對(duì)相關(guān)性，比較匹配樣本與非匹配樣本的差異。
E. %ctDNA、LDH以及與不依賴%ctDNA的LDH解釋的不同基因組位點(diǎn)富集情況。
F. 前10,000個(gè)變異區(qū)間的主成分分析（PCA）對(duì)四個(gè)隊(duì)列樣本進(jìn)行三維表示。
G. 各隊(duì)列中較長(zhǎng)cfDNA片段比例。
H. VPC隊(duì)列中mCRPC樣本的較長(zhǎng)片段比例與ctDNA比例（%ctDNA）的皮爾遜相關(guān)性。
I-J. 片段大小與總生存期（OS）和無(wú)進(jìn)展生存期（PFS）的相關(guān)性。
K. 樣本內(nèi)片段比例標(biāo)準(zhǔn)差分布。
（2）cfDNA甲基化分析顯示轉(zhuǎn)移性前列腺癌樣本中廣泛高甲基化和著絲粒周圍區(qū)域低甲基化
B-C. 高甲基化（Hyper）和低甲基化（Hypo）DMRs平均甲基化水平與%ctDNA之間的皮爾遜相關(guān)性。
D-E. 高甲基化和低甲基化DMRs的基因組分布。
F. 與低甲基化峰重疊的重復(fù)類型分布的列聯(lián)表。
G. 與下調(diào)峰重疊的重復(fù)類型頻率。
H. 位于著絲粒周圍1 Mb區(qū)域內(nèi)的差異性甲基化峰。
I. 染色體2中著絲粒附近區(qū)域信號(hào)分布示例。
J-K. 分別展示了cfMeDIP-seq和WGBS數(shù)據(jù)中H中顯示的差異峰的平均甲基化水平。
（3）NR3C1啟動(dòng)子甲基化水平與不同疾病結(jié)局相關(guān)
B. VPC隊(duì)列中GR位點(diǎn)甲基化水平與%ctDNA之間的皮爾遜相關(guān)性。
C-E. 癌癥基因組圖譜（TCGA）、中國(guó)前列腺癌基因組和表觀基因組圖譜（CPGEA）和WCDT隊(duì)列中GR位點(diǎn)甲基化與疾病結(jié)果之間的相關(guān)性。
F-H. TCGA（F）、CPGEA（G）和WCDT（H）隊(duì)列中高GR-DMR甲基化組中下調(diào)基因的生物學(xué)過(guò)程（BP）的基因本體（GO）富集分析。
（4）cfDNA甲基化組可高精度區(qū)分轉(zhuǎn)移性和原發(fā)性樣本
B. 測(cè)試數(shù)據(jù)集上，基于甲基化譜預(yù)測(cè)因子的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和接收者操作特征曲線下面積（AUROC）。VPC-V驗(yàn)證樣本來(lái)自VPC隊(duì)列，OHS為安大略省健康研究隊(duì)列，DMR為差異甲基化區(qū)域。
C. 對(duì)于轉(zhuǎn)移樣本，正確或錯(cuò)誤分類的樣本中%ctDNA分布。
（5）游離DNA甲基化組可以預(yù)測(cè)大規(guī)模遺傳變異
圖5：使用cfDNA甲基化組預(yù)測(cè)樣本拷貝數(shù)變異(CNA)。
A. 預(yù)測(cè)來(lái)自CPC隊(duì)列的原發(fā)樣本和VPC隊(duì)列的mCRPC樣本的CNA覆蓋度。
B. VPC隊(duì)列中mCRPC樣本預(yù)測(cè)的CNA覆蓋度與%ctDNA之間的相關(guān)性。
C. 比較先前panel測(cè)序獲得的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和cfMeDIP-seq數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果的基因CNA，針對(duì)CNA覆蓋度最高的前10個(gè)樣本。
參考文獻(xiàn)：
Chen S, et al. The cell-free DNA methylome captures distinctions between localized and metastatic prostate tumors. Nat Commun. 2022 Oct 29;13(1):6467. pii: 10.1038/s41467-022-34012-2. doi: 10.1038/s41467-022-34012-2. PubMed PMID: 36309516.
前列腺癌（Prostate cancer，PCa）是男性中第二常見(jiàn)的惡性腫瘤，也是全球癌癥相關(guān)死亡的第三大原因。雖然大多數(shù)原發(fā)性前列腺癌可以治愈，但轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的5年生存率仍低至30%。大多數(shù)患者很快就會(huì)發(fā)展成轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌（metastatic castration-resistant prostate cancer，mCRPC），最終導(dǎo)致死亡。因此轉(zhuǎn)移性前列腺癌仍是一個(gè)主要的臨床挑戰(zhàn)，轉(zhuǎn)移性病變高度異質(zhì)性且難以活檢，而液體活檢提供了深入了解潛在生物學(xué)的機(jī)會(huì)。循環(huán)腫瘤DNA（ctDNA）在液體活檢中的分析已顯示出作為微創(chuàng)且準(zhǔn)確的疾病監(jiān)測(cè)工具潛力。在mCRPC中，ctDNA已被證明可以反映腫瘤或轉(zhuǎn)移性病變的基因組特征、甲基化狀態(tài)等表觀遺傳特征可以反映腫瘤負(fù)擔(dān)和亞型。但在大規(guī)模臨床隊(duì)列中仍然缺乏mCRPC的全基因組cfDNA甲基化研究。最近，細(xì)胞游離甲基化DNA免疫沉淀與下一代測(cè)序（cfMeDIP-seq）的發(fā)展為分析cfDNA甲基化組提供了一種有效的方法。這種方法可以從微量cfDNA中敏感地檢測(cè)ctDNA，并且與全基因組亞硫酸鹽測(cè)序方法相比更具成本效益。
近日，廈門大學(xué)健康醫(yī)療大數(shù)據(jù)國(guó)家研究院吉國(guó)力教授團(tuán)隊(duì)和加拿大多倫多大學(xué)瑪格麗特公主癌癥中心何厚勝（Housheng Hansen He）教授團(tuán)隊(duì)等合作在Nature子刊《nature communications》發(fā)表題為“The cell-free DNA methylome captures distinctions between localized and metastatic prostate tumors”的科研成果，研究利用cfMeDIP-seq技術(shù)分析了60個(gè)原發(fā)和175個(gè)轉(zhuǎn)移性前列腺癌樣本的細(xì)胞游離DNA（cfDNA）甲基化組，全基因組甲基化組高效捕獲了反映疾病異質(zhì)性變異。進(jìn)一步研究表明，cfDNA甲基化組可以以高準(zhǔn)確率區(qū)分不同的疾病狀態(tài)，突出其作為疾病監(jiān)測(cè)和預(yù)后的微創(chuàng)策略潛力。
標(biāo)題：The cell-free DNA methylome captures distinctions between localized and metastatic prostate tumors（cfDNA甲基化組捕獲區(qū)分原發(fā)和轉(zhuǎn)移性前列腺癌）
影響因子： IF 14.7 / 1區(qū)
技術(shù)平臺(tái)：cfMeDIP-seq
作者利用高度敏感的富集型測(cè)序技術(shù)cfMeDIP-seq，分別對(duì)4個(gè)研究隊(duì)列中60名原發(fā)前列腺癌患者和175名轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的cfDNA甲基化組進(jìn)行了分析。分析結(jié)果揭示cfDNA甲基化組可以捕獲腫瘤變化。在轉(zhuǎn)移性樣本中觀察到全基因組高甲基化，同時(shí)著絲粒周圍區(qū)域出現(xiàn)低甲基化。糖皮質(zhì)激素受體（glucocorticoid receptor，GR）基因NR3C1的啟動(dòng)子區(qū)域高甲基化與免疫信號(hào)減少有關(guān)。cfDNA甲基化組反映了臨床結(jié)果，并且可以以98.9%高精度準(zhǔn)確率預(yù)測(cè)區(qū)分不同的疾病類型（轉(zhuǎn)移性和原發(fā)樣本），表現(xiàn)出了強(qiáng)大的疾病監(jiān)測(cè)和預(yù)測(cè)的微創(chuàng)策略潛力。最后，研究從數(shù)據(jù)中預(yù)測(cè)拷貝數(shù)變化的能力，為有限的生物樣本提供了聯(lián)合遺傳和表觀遺傳分析的機(jī)會(huì)。
研究設(shè)計(jì)
樣本收集：4個(gè)研究隊(duì)列（原發(fā)性腫瘤患者來(lái)自CPC-Gene，轉(zhuǎn)移性前列腺癌來(lái)自VPC、Barrier、WCDT）。分析方法：使用高靈敏度的基于富集測(cè)序技術(shù)cfMeDIP-seq，分析了60個(gè)局部前列腺癌和175個(gè)轉(zhuǎn)移性前列腺癌患者的血漿DNA甲基化組，將所有血漿樣本中的甲基化DNA片段沉淀并進(jìn)行配對(duì)末端DNA測(cè)序。
結(jié)果圖形
（1）對(duì)原發(fā)和轉(zhuǎn)移性前列腺癌（PCa）的血漿游離DNA甲基化組進(jìn)行全基因組范圍分析。
圖1：cfMeDIP數(shù)據(jù)捕獲原發(fā)與轉(zhuǎn)移性去勢(shì)抵抗性前列腺癌（mCRPC）患者血漿樣本中cfDNA甲基化和片段化變化。
B-D. WCDT隊(duì)列，組織WGBS和cfMeDIP數(shù)據(jù)的樣本配對(duì)相關(guān)性，比較匹配樣本與非匹配樣本的差異。
E. %ctDNA、LDH以及與不依賴%ctDNA的LDH解釋的不同基因組位點(diǎn)富集情況。
F. 前10,000個(gè)變異區(qū)間的主成分分析（PCA）對(duì)四個(gè)隊(duì)列樣本進(jìn)行三維表示。
G. 各隊(duì)列中較長(zhǎng)cfDNA片段比例。
H. VPC隊(duì)列中mCRPC樣本的較長(zhǎng)片段比例與ctDNA比例（%ctDNA）的皮爾遜相關(guān)性。
I-J. 片段大小與總生存期（OS）和無(wú)進(jìn)展生存期（PFS）的相關(guān)性。
K. 樣本內(nèi)片段比例標(biāo)準(zhǔn)差分布。
（2）cfDNA甲基化分析顯示轉(zhuǎn)移性前列腺癌樣本中廣泛高甲基化和著絲粒周圍區(qū)域低甲基化
圖2：cfMeDIP揭示轉(zhuǎn)移樣本中廣泛的高甲基化和著絲粒區(qū)域低甲基化。
A. 通過(guò)比較轉(zhuǎn)移性和原發(fā)前列腺癌，鑒定差異性甲基化區(qū)域（DMRs）火山圖。分別鑒定出2493個(gè)低甲基化和19048個(gè)高甲基化DMRs。B-C. 高甲基化（Hyper）和低甲基化（Hypo）DMRs平均甲基化水平與%ctDNA之間的皮爾遜相關(guān)性。
D-E. 高甲基化和低甲基化DMRs的基因組分布。
F. 與低甲基化峰重疊的重復(fù)類型分布的列聯(lián)表。
G. 與下調(diào)峰重疊的重復(fù)類型頻率。
H. 位于著絲粒周圍1 Mb區(qū)域內(nèi)的差異性甲基化峰。
I. 染色體2中著絲粒附近區(qū)域信號(hào)分布示例。
J-K. 分別展示了cfMeDIP-seq和WGBS數(shù)據(jù)中H中顯示的差異峰的平均甲基化水平。
（3）NR3C1啟動(dòng)子甲基化水平與不同疾病結(jié)局相關(guān)
圖3：GR基因甲基化差異與mCRPC改變相關(guān)。
A. GR基因（NR2C1）及其不同異構(gòu)體示意圖。藍(lán)色條表示已鑒定的異常DMR。B. VPC隊(duì)列中GR位點(diǎn)甲基化水平與%ctDNA之間的皮爾遜相關(guān)性。
C-E. 癌癥基因組圖譜（TCGA）、中國(guó)前列腺癌基因組和表觀基因組圖譜（CPGEA）和WCDT隊(duì)列中GR位點(diǎn)甲基化與疾病結(jié)果之間的相關(guān)性。
F-H. TCGA（F）、CPGEA（G）和WCDT（H）隊(duì)列中高GR-DMR甲基化組中下調(diào)基因的生物學(xué)過(guò)程（BP）的基因本體（GO）富集分析。
（4）cfDNA甲基化組可高精度區(qū)分轉(zhuǎn)移性和原發(fā)性樣本
圖4：甲基化譜以高準(zhǔn)確率區(qū)分原發(fā)和轉(zhuǎn)移性樣本。
A. 使用甲基化配置文件構(gòu)建隨機(jī)森林預(yù)測(cè)因子工作流程。B. 測(cè)試數(shù)據(jù)集上，基于甲基化譜預(yù)測(cè)因子的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性和接收者操作特征曲線下面積（AUROC）。VPC-V驗(yàn)證樣本來(lái)自VPC隊(duì)列，OHS為安大略省健康研究隊(duì)列，DMR為差異甲基化區(qū)域。
C. 對(duì)于轉(zhuǎn)移樣本，正確或錯(cuò)誤分類的樣本中%ctDNA分布。
（5）游離DNA甲基化組可以預(yù)測(cè)大規(guī)模遺傳變異
圖5：使用cfDNA甲基化組預(yù)測(cè)樣本拷貝數(shù)變異(CNA)。
B. VPC隊(duì)列中mCRPC樣本預(yù)測(cè)的CNA覆蓋度與%ctDNA之間的相關(guān)性。
C. 比較先前panel測(cè)序獲得的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)和cfMeDIP-seq數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果的基因CNA，針對(duì)CNA覆蓋度最高的前10個(gè)樣本。
表1：VPC隊(duì)列中mCRPC樣本中CNA預(yù)測(cè)的性能和準(zhǔn)確性
參考文獻(xiàn)：
Chen S, et al. The cell-free DNA methylome captures distinctions between localized and metastatic prostate tumors. Nat Commun. 2022 Oct 29;13(1):6467. pii: 10.1038/s41467-022-34012-2. doi: 10.1038/s41467-022-34012-2. PubMed PMID: 36309516.
標(biāo)簽：
DNA甲基化
- 靶基因甲基化測(cè)序(Target-BS)等在揭示特應(yīng)性皮炎新發(fā)現(xiàn)中的應(yīng)用
- ChIP等揭示糖皮質(zhì)激素和TET2共調(diào)控促進(jìn)癌癥轉(zhuǎn)移的表觀遺傳機(jī)制
- 游離細(xì)胞DNA（cfDNA）檢測(cè)整體研究方案及其應(yīng)用案例
- DNA甲基化修飾整體研究方案技術(shù)介紹及經(jīng)典案例分析
- DNA甲基化詳解
- 逆轉(zhuǎn)衰老！飲食、運(yùn)動(dòng)改變DNA甲基化
- DNA與蛋白質(zhì)互作及染色質(zhì)開(kāi)放性研究方案應(yīng)用案例匯總
- 單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組測(cè)序揭示錳離子在腫瘤NK細(xì)胞功能調(diào)控中的角色
- 伯豪董事長(zhǎng)出席專精特新中小企業(yè)發(fā)展壯大論壇并發(fā)言
- 伯豪生物雙11狂歡特惠活動(dòng)來(lái)襲，限時(shí)限量搶
- 怡美通德推出成本價(jià)體驗(yàn)單細(xì)胞測(cè)序（FFPE或全血）
- 伯豪生物2024系列培訓(xùn)班（陜西站）報(bào)名開(kāi)啟
- 伯豪單細(xì)胞Flex年中巨惠，1.1W/樣本活動(dòng)價(jià)即將截止
- 藍(lán)景科信DAP-seq技術(shù)相關(guān)文章6連發(fā)，總IF 95.2
- 伯豪生物2024單細(xì)胞空轉(zhuǎn)生信培訓(xùn)8月直播課開(kāi)啟報(bào)名
- 中生柏奧成為德國(guó)LenioBio中國(guó)區(qū)合作伙伴
Copyright(C) 1998-2024 生物器材網(wǎng) 電話：021-64166852;13621656896 E-mail：info@bio-equip.com