850K甲基化芯片

850K甲基化芯片

甲基化是指在 DNA 甲基化转移酶的作用下，在基因组 CpG 二核苷酸的胞嘧啶5'碳位共价键结合一个甲基基团。DNA 甲基化能引起染色质结构、DNA 构象、DNA 稳定性及DNA 与蛋白 质相互作用方式的改变，从而控制基因表达。

850K甲基化芯片包含>850,000个 CpGs， 分布于增强子、基因编码区、启动子区和 CpG 岛。相比较于全基因组甲基化检测，该芯片周期短、价格低，并可以接受 FFPE 样本。

检测原理

850K 甲基化芯片流程展示

探针一：

对于每个甲基化位点，都对应设计有两种探针：M 型磁珠、U 型磁珠。M 型磁珠尾部为 G，用来检测甲基化位点；U型磁珠尾部为 A，用来检测未甲基化位点。

基因组上的某一位点如果被甲基化了，那么在亚硫酸氢盐的处理下，GC 仍为 GC，与M 型磁珠配对，荧光标记的核苷酸掺入后能被检测到荧光信号，M 型磁珠发光。反之，如果没有被甲 基化，那么在亚硫酸氢盐的处理下，GC 变为 GT，与 U 型磁珠配对，延伸后U 型磁珠发光。

探针二：：

Infinium Ⅱ 探针只使用一种磁珠，探针末端为 C，配对后只掺入单个碱基。根据荧光类型判断掺入的碱基类型，即可判断是否被甲基化。

芯片位点

（1）>90%的 HumanMethylation450 BeadChip 位点
（2）CpG 岛以外的 CpG 位点
（3）人类干细胞中的非 CpG 甲基化位点（CHH位点）
（4）肿瘤（多种类型的癌症）VS 正常样本中的不同甲基化位点，可以检测多种样本类型
（5）FANTOM5 增强子
（6）ENCODE 开放染色质和增强子
（7）脱氧核糖核酸酶超敏位点
（8）miRNA 启动子区域

技术优势

（1）广泛的基因组覆盖范围：每个样本检测>850,000个 CpG 位点。
（2）分辨率高：单碱基分辨率，可以直接检测到发生甲基化的确切位点。
（3）高质量的数据：同时采用 Infinium I 及 II 探针设计，使检测范围最大化。
（4）可重复性高：自身技术重复相关性R2>0.98；850K VS 450K 交集探针间相关性R2>0.98。
（5）起始模板量低：仅需250 ng，大大节约了样本量。
（6）适用于 FFPE 样品。

科学方案设计

从材料选取、探针捕获、到检测分析，每一步都需要科学、缜密的设计，以保障高质量研究成果。

信息分析

850K甲基化芯片可以进行DMP、DMR信息挖掘，并进行系列数据分析，助力高分文章发表

结果展示

数据质控

对下机数据进行数据质控以及标准化，通过样本 beta 值密度曲线图、PCA、箱线图等展示样本间、组间的甲基化情况 以及相互关系，能够对项目样本的整体情况有个直观了解，初步分析样本情况是否满足预期的实验设计。

差异甲基化位点分析

差异甲基化位点（differentially methylated CpG positions，DMP）是甲 基化研究的主要环节，对于寻找后续 biomarker 有重要意义。DMP 分析 通过比对 case 组与 control 组的 β 值获得Δβ值，从而得到 case 组差异甲 基化位点；DMP的展示可以通过绘制火山图、散点图、热图等来反应组间 整体差异情况。

图3 组间差异甲基化位点火山图示例

差异性甲基化区域

在基因组中差异甲基化位 点经常会成 簇出现，形成一段差异性甲基化区域 （Differentially Methylated Region，DMR），区段的范围小至数百 bp，大到 Mb 级别，DMR被认为在基因印记调节中起重要作用。

图4 DMR 展示示例图

Gene Ontology

Gene Ontology（简称 GO）是基因功能国际标准分类体系。 作为基因本体联合会（Gene Onotology Consortium）所建 立的数据库，它旨在建立一个适用于各种物种的，对基因和蛋 白质功能进行限定和描述的，并能随着研究不断深入而更新 的语言词汇标准。GO 分为分子功能（Molecular Function）、生物过程（Biological Process）、和细胞组成（Cellular Component）三个部分。基因或蛋白质可以通过 ID 对应 或者序列注释的方法找到与之对应的 GO 编号，而 GO 编号可 用于对应到 Term，即功能类别或者细胞定位。

图5 分子功能示例图

KEGG pathway

KEGG 可利用分子水平信息，尤其是大型分子数据集 生成的基因组测序数据和其他高通量实验技术的实 用程序数据库资源，把从得到的基因目录与更高级别 的细胞、物种和生态系统水平的系统功能关联起来， 用以了解高级功能和生物系统（如细胞、生物和生态 系统）。

图6 显著富集 KEGG pathway 示例图

Functional Epigenetic Modules 分析

DNA 甲基化会调控基因的表达水平，进而影响基因的相互作用。将 基因的相互作用网络和差异甲基化信息结合起来，基于那些甲基化 水平发生差异的基因，从整个相互作用网络挖掘出这些基因的相互 作用模块，这些模块可以看作是与样本表型数据相关的基因集合， 这种研究方式叫做 Functional Epigenetic Modules（FEMs）。图中 的每个节点是一个基因，其相互关系是 PPI 网络中定义好的，节点 的颜色根据差异甲基化的 T 值定义，小于-1.5的为白色到黄色的渐 变色，大于1.5为浅蓝色到蓝色的渐变色，中间的是灰色。

图7 FEM 示例图

拷贝数变异

据报道，拷贝数变异（Copy number variations，CNV）与许多疾病的发生发展有重 要关系。对于同一个样本，挖掘多组学信息可以更好地解释疾病的发生与发展，已成 为一种流行趋势。通过850K 甲基化芯片检测，可以在得到样本甲基化情况的同时， 获得拷贝数变异信息。如下图，横坐标代表染色体位置；纵坐标代表矫正后的综合强 度值，每一个绿色、红色的点代表一个探针仓 bins，蓝色线为一个 segment（通过合 并相同拷贝数状态的 bins 获得）。整 体上看，离0越远表明 CNV 变异越大。

图8 CNV 示例图

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注：该产品未在中华人民共和国食品药品监督管理部门申请医疗器械注册和备案，不可用于临床诊断或治疗等相关用途