盘点 | 五大DNA甲基化芯片技术服务平台

DNA甲基化是表观遗传学的重要组成部分，在维持正常细胞功能、遗传印记、胚胎发育以及人类肿瘤发生中起着重要作用，是目前新的研究热点之一。随着对甲基化研究的不断深入，各种各样甲基化检测方法应运而生。

DNA甲基化的检测方法包括甲基化特异性PCR(MS-PCR)、亚硫酸氢盐处理+测序、联合亚硫酸氢钠的限制性内切酶分析法(COBRA)、荧光定量法、芯片技术和高通量测序等等。

基于芯片的甲基化图谱分析，多家芯片公司在DNA甲基化相应的产品提供，本文主要介绍几种DNA甲基化芯片技术服务平台，包括Agilent平台、Illumina平台，Roche NimbleGen平台等。

Illumina

于2009年推出世界首款DNA甲基化芯片——Human Methylation27 BeadChip，可检测人基因组2.7万个甲基化位点，后又陆续推出了27K芯片升级版。

1、Illumina 450K DNA甲基化芯片

Illumina Human Methylation 450K BeadChip芯片可检测人全基因组45万个甲基化位点，全面覆盖了96%的CpG岛，并根据需求加入了CpG岛以外的CpG位点、人类干细胞非CpG甲基化位点、正常组织与肿瘤（多种癌症）组织差异甲基化位点、编码区以外的CpG岛、miRNA启动子区域和已通过GWAS的疾病相关区域的位点，同时覆盖了Human Methylation27 BeadChip的90%的位点。每张芯片可平行进行12个样本的检测。集合了全面、高样品通量，以及价格实惠等优点，广泛应用于干细胞研究、肿瘤和其他疾病研究，是一款适合表观基因组全关联分析研究的全基因组DNA甲基化芯片。

2、甲基化芯片Infinium MethylationEPIC BeadChip（简称850k芯片）

是在原450K芯片巨大成功的基础上，推出了新一代的DNA甲基化芯片。在数据上既包含了原450K芯片91%的位点，以充分利用原有450K珍贵数据，又增加了413,745个位点（总共853,307个CpG位点）。850K芯片全面覆盖基因启动子区、基因编码区、CpG岛以及ENCODE及FANTOM5计划中发现的增强子区。850K甲基化芯片不但是肿瘤和其他复杂疾病研究的有力工具，也是目前最适合表观全基因组关联分析（EWAS）研究的DNA甲基化研究技术。

Agilent（安捷伦）

Agilent 的甲基化芯片通过SurePrint芯片合成专利技术，优化探针设计及实验方法，可灵活进行甲基化研究，得到高灵敏度、高特异性、高重复性的结果。

1、 Agilent Human CpG Island Microaray 1x244K

覆盖27,800个人类CpG岛

2、Agilent Human DNA Methylation Microarray 1x244K

覆盖27,627个人类CpG岛和5081个UMR区域

3、Agilent Mouse CpG Island Microarray, 2x105K

覆盖16,030个小鼠CpG岛

Roche(罗氏）

Roche-NimbleGen甲基化芯片为满足不同的研究需求，针对不同的基因组区域分别设计了CpG-Promoter芯片、启动子芯片、全基因组Tiling芯片和microRNA DNA甲基化芯片。在检测上采用甲基化DNA免疫沉淀方法(Methylated DNA Immunoprecipitation, MeDIP)，产品为基础生物学以及肿瘤和其他疾病的表观遗传学机制研究，直至寻找大规模的甲基化表观遗传学标志物提供了高效的技术平台。

1、Roche-NimbleGen CpG promoter芯片

单芯片设计覆盖所有UCSC注释的CpG岛和所有RefSeq数据库基因的启动子区，也是目前市面上唯一一款将CpG与promoter区域都覆盖的芯片。覆盖了人的28226个CpG岛，小鼠的15963个CpG岛，大鼠的15809个CpG岛。人的启动子区覆盖范围为1kb，小鼠和大鼠为1.8kb（小鼠与大鼠基因组的CpG岛的出现频率比人低）。特别针对小的CpG岛向两翼延伸使之达到700bp的覆盖范围从而更可靠地被检测。NimbleGen新推出的人与小鼠的2.1M高密度芯片与传统的385K芯片相比，覆盖的CpG岛个数相同，但是对基因启动子的覆盖范围更广（超过10kb），同时还覆盖了人与小鼠的microRNA，信息量更全。

2、Roche-NimbleGen启动子芯片

芯片探针根据RefSeq数据库设计，包括RefSeq数据库中所有已被研究清楚的基因（带NM前缀的RefSeq基因）。人和大鼠的启动子覆盖范围为2.8kb，小鼠为2.6kb，覆盖区探针平均间距为100bp。探针使用50-75mer的长寡核苷酸，可达到统一的杂交温度并提供更高的信噪比和灵敏度。实验使用双色方案，对杂交在一张芯片上的免疫沉淀（IP）组分和对照（Input）组分同时进行分析，可消除不同样本间基因拷贝数差异引起的信号偏差。

3、Roche-NimbleGen全基因组Tiling芯片

每套芯片以100bp或更小的平均间距覆盖全基因组，可以研究基因间及基因转录本内DNA甲基化对基因的作用。芯片涉及物种除常规的人，大鼠，小鼠之外，还包括果蝇、线虫、酵母、大肠杆菌等重要的模式生物。

4、microRNA DNA甲基化芯片

2008年生物学家开始关注microRNA自身的调控机制，研究发现肿瘤组织中一些具有抑癌作用的microRNA发生了DNA甲基化，其转录被抑制，从而引起了癌症发生及肿瘤转移。目前microRNA的DNA甲基化调控成为生物学研究的新热点。Roche-NimbleGen推出的3款甲基化芯片及我们康成生物公司设计的一款甲基化芯片（芯片制作仍由NimbleGen完成）就可以用来高通量研究人及小鼠的microRNA受到的DNA甲基化调控。

SBC（上海生物芯片有限公司）

1、人类全基因组CpG 岛芯片服务
针对基因组中所有的GC%>57%，长度>250bp的46957个CpG岛而设计，覆盖全基因组中的CpG岛。甲基化芯片由SBC自行开发设计，Nimblegen公司合成，包括两有套设计方案：探针位于CpG岛内或位于岛外，每张芯片上总共含有392778个探针。具有覆盖率广、敏感度高、精确度高的特点。 芯片通过特异性结合甲基化DNA的蛋白-MBD2b，富集基因组中的甲基化DNA片段，再通过接头放大标记后进行芯片分析。

2、BSP &MSP服务

BSP服务针对少数的已知基因或位点设计，根据亚硫酸氢钠处理后甲基化的胞嘧啶C不变，而普通胞嘧啶变成U的原理，设计引物扩增经亚硫酸氢钠处理后的样品，通过判断PCR是否能扩增或通过测序确定目的片段中的CpG位点的甲基化状态。

MSP服务原理与BSP类似，通过甲基化敏感的限制性内切酶切割与PCR相联，研究酶切位点的甲基化状态。

3、BSP Microarray服务

通过亚硫酸氢钠处理后甲基化的胞嘧啶C不变，而普通胞嘧啶变成U的原理，对目的片段内的各位点设计相应的探针，检测其甲基化状态。适于研究中大量样本的目的片段，具有方便快捷，灵敏度高的优点。

美国Sequenom

Sequenom MassARRAY特定片段DNA甲基化分析检测服务采用专业的引物设计软件，无需进行PCR 产物纯化，无需任何荧光标记，是研究几个到几百个甲基化位点的理想手段。具有以下优势：

*高灵敏度：可发现低至5%甲基化修饰，样本起始量低至10 ng。

*重复性好：CV≤5%。

*高性价比：用384孔板进行 PCR 反应，一个扩增产物可以进行多重 CpG位点分析，数据无需后续验证，可直接发表结果。

DNA甲基化技术与临床应用

研究DNA甲基化的方法多种多样，基于芯片技术的高通量性，已经得到广泛应用，大大加速了DNA甲基化与疾病（如肿瘤、心血管疾病、糖尿病等)联系的研究进程，提升研究效率,很有可能发展成人类疾病诊断、预防和治疗的有效工具。

“甲基化的技术进展和临床应用”分论坛

基于此，将于2018年10月26-28日在复旦大学附属中山医院举行第二届现代临床分子诊断研讨会特设专题为“甲基化的技术进展和临床应用”分论坛，并由复旦生物医学研究院表观遗传学中心的于文强教授主持。

于教授多年来一直在国际著名大学的表观遗传实验室与该领域的顶尖级科学家共同从事表观遗传学研究，取得了许多杰出的研究成果，转网也曾专门就DNA甲基化采访过于教授(《转》访复旦大学于文强教授：从表观遗传学研究中谈科研创新与自信！)。

除此分论坛之外本次大会还设置了数字定量PCR技术进展、应用领域、趋势分析、当分子诊断邂逅人工智能和转化医学创新产品临床应用另外三大分论坛。而且大会还有上海四大国家级重点实验室参观活动，分别是中山医院临床医学研究院、中华精准医学中心、中科院上海生化与细胞所分子生物学技术平台和中科院上海生化与细胞所化学生物学技术平台！想要参加和学习更多相关知识的小伙伴们抓紧报名啦！

（转化医学网360zhyx.com）