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发稿时间：2017-06-19来源：天昊生物

illumina 850k (epic)甲基化芯片技术介绍

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技术简介：

dna甲基化在调控基因表达过程中起着非常重要的，它能使细胞处于一个特殊状态，抑制病毒和非寄主元件的表达，促进对环境刺激的反应。异常的dna甲基化（高或低）及对基因表达的影响已经参与到许多疾病过程中，包括癌症，神经系统疾病，老化和发育。

为了更经济有效地进行dna甲基化分析，illumina公司提供了一个强大的甲基化分析平台： illumina infinium methylationepic beadchip （dna甲基化850k芯片），不但包含了原450k芯片90%以上的位点，并额外增加了增强子区的350,000个位点，可以对正常样本和ffpe样本单个cpg位点进行定量甲基化检测，该芯片是以其全基因组覆盖度和精准度，目前成为表观基因组关联研究（ewas）的最理想太阳成tyc7111cc的解决方案。

 

技术优势

 

全基因组覆盖：

每个样本检测853,307个cpg位点，全面覆盖cpg岛、启动子、编码区及增强子。覆盖cpg岛、refseq基因、encode开放染色质、encode转录因子结合位点、fantom5增强子区域。850k芯片包含以下位点：

l   cpg岛以外的cpg位点；

l   人类干细胞中鉴定到的非cpg甲基化位点（chh位点）；

l   在正常样本vs肿瘤样本（多种类型肿瘤）以及不同类型组织中鉴定到的差异甲基化位点；

l   fantom5项目鉴定到的增强子区域；

l   encode项目开放染色质和增强子区域；

l   dnase超敏位点；

l   mirna启动子区域；

l   原450k芯片＞90%的位点；

 

图2  epic 甲基化芯片提供了基因区域广泛高密度的覆盖。

 

简化的工作流程：

infinium methylation epic甲基化芯片提供一个精简的工作流程，不需要pcr，样本量要求低（最低只需要250ng dna）。

 

高质量的数据：

infinium methylation epic甲基化芯片采用infinium i和 infinium ii技术（图4），从而提高了甲基化分析的覆盖深度。infinium ii技术采用单一磁珠类型的变性寡核苷酸探针，即使序列中有多达三个甲基化或非甲基化的cpg位点，也不会对待测位点结果造成影响。

图4  epic 甲基化芯片采用infinium i和 infinium ii技术从而提高了覆盖度。infinium i技术针对每个cpg位点设计了两种磁珠类型：m型磁珠（m型磁珠尾部为g，用来检测甲基化位点）和u型磁珠（u型磁珠尾部为a，用来检测未甲基化位点），每种磁珠类型分别针对甲基化或非甲基化两种状态，通过检测m型磁珠与u型磁珠荧光信号来计算位点的甲基化程度。infinium ii技术只设计一种磁珠类型（尾部为c，从而与待测位点的前一个碱基配对）：与不同甲基化状态（非甲基化或甲基化位点）的单碱基杂交，根据两种不同荧光信号计算位点的甲基化程度。

 

精密度和准确度:

infinium methylation epic甲基化芯片在不同重复间显示出很强的相关性（r² >0.98），与infinium human methylation 450k芯片也有很强的重复性（r² >0.98）（图6a、6b），与全基因组甲基化测序也有很强的重复性（图6c）。

图6  infinium技术具有较高的重复性和测序数据较高的相关性。 a. 在非肿瘤组织不同重复间显示出很强的相关性（r² >0.98）。b. 850k芯片和450k芯片之间也有很强的重复性（r² >0.98）。c. 在正常组织和肿瘤肺组织相比于全基因组测序数据有很强的相关性。

 

分析灵敏度：

通过比较实验重复的结果（8个生物学重复样品），已经证明infinium methylation epic甲基化芯片可靠地检测0.2的delta-beta值，低于1%的假阳性率。

 

内部质量控制：

infinium hd检测产生高质量的数据，具有样本依赖和样品不依赖的对照，例如infinium methylation epic甲基化芯片配有专为亚硫酸氢盐转化后序列复杂度降低而设计的负对照。

 

高应用兼容性：

infinium产生的甲基化数据很容易与illumina公司其它平台产生的数据兼容，例如基因表达谱分析，这使得研究人员能够对基因表达数据和infinium甲基化数据进行整合分析。

 

适用于ffpe样品的甲基化研究：

infinium methylation epic甲基化芯片改进版的protocol适用于ffpe样本的甲基化研究，利用infinium ffpe dna修复方案可以获得可靠可重复的结果（表2）。

表1. infinium methylation epic甲基化芯片检测正常样本和ffpe样本时的数据对比。 与正常样本相比，ffpe样本的位点检出率大于90%，不同重复间显示出很强的相关性（r² 大于0.98）。

 

技术参数与实验流程

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技术参数

样本要求	检测策略	其它说明
·             样品类型：基因组dna ·             样品需求量：总量>2μg；浓度≥50ng/μl ·             样品质量：260/280介于1.7-2.0之间 ·             样品运输：dna低温运输（-20℃） ·             样本无明显降解，无污染	·             芯片杂交	·             可检测ffpe样本 ·             使用infinium技术，无其它甲基化dna捕获方法常有的偏向性

 

实验与数据分析流程

a.         实验流程

b.          数据分析流程

 

甲基化芯片完成以后做点什么呢？

l  全基因组850k芯片筛选；

l  通过β值筛选甲基化差异显著位点；

l  筛选甲基化差异区域（dmr）；

l  综合生物学意义和差异甲基化区域，选择目的区域和目的基因；

l  利用methyltarget技术在大样本中检测这些显著差异位点的甲基化水平；

 

天昊生物在提供全基因组甲基化芯片服务的同时，还提供候选基因甲基化水平的定量或定性检测。我们根据客户提供的候选基因（来自文献、甲基化芯片、表达谱芯片或转录组数据），针对其启动子/cpg岛/转录因子结合区域等区域进行甲基化检测。

l  通过文献、甲基化芯片或表达谱芯片或转录组数据的方法筛选目的基因；

l  通过计算机软件寻找候选基因的cpg区域；

l  利用methyltarget技术对候选cpg位点进行定量检测；

 

关于天昊：

天昊生物秉承"创新基因科技，成就科学梦想"的核心理念，目前形成了全基因甲基化测序/全基因组850k甲基化芯片检测/目的区域富集甲基化检测/dna甲基化克隆测序全面的整体太阳成tyc7111cc的解决方案，目前天昊生物通过自主创新，独立研发了高通量高灵敏度目的区域富集甲基化水平检测技术methyltarget^tm，目前天昊生物在甲基化定量检测领域处于绝对领先位置，天昊生物希望凭借自身积累的丰富经验，为广大客户提供最好最优质的甲基化检测服务。