甲基化与液态活检PPT精选文档
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1
文章主要内容
使用甲基化测序解决两个液态活检中两个重要问题：
•肿瘤的异质性 •肿瘤的来源问题 •估算肿瘤细胞载荷
2
背景知识
3
甲基化测序
• 亚硫酸盐洗脱：C C（甲基化）C U T（未甲基化）
• DNA甲基化的生物学功能: ➢ DNA甲基化与遗传物质的稳定性 ➢ DNA甲基化与基因表达调控 ➢ DNA甲基化与表观遗传学 ➢ DNA甲基化与胚胎发育 ➢ DNA甲基化与肿瘤
18
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
基于MHL，癌症细胞与正常体细胞存在明显不 同的pattern
选取的用于后续分析的区域： 1. High MHL in solid tissues from patients 2. Low MHL in health people 3. Group II region
使用构建的模型（RF count-based），能够准确的预测样本中癌症的起源
23
Identification of methylation haplotype blocks aids in deconvolution of heterogeneous tissue samples and tumor tissue-of-origin mapping from plasma DNA
16
基于MHL进行定量分析
• 基于MHL进行聚类，显著区分不同细胞来源，且优于别的定量方法
15% most-variable MHB
17
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
• 数据来源：Single-cell RRBS • Biomarker：cancer-associated highly methylated haplotypes (caHMHs) • Cancer DNA载荷分析：deconvolution analysis （基于simulation data）
4
DNA甲基化与肿瘤
•肿瘤细胞的特征： 癌基因低甲基化 ——被激活； 抑癌基因高甲基化 ——被沉默
•肿瘤中普遍存在DNA甲基化状态的改变，其特点是总体的甲基化水 平降低与局部的甲基化水平升高。 • 低甲基化可诱导原癌基因和转座子成分活化，基因印迹缺失以及 染色体不稳定性增加，最终诱发肿瘤
•在整体低甲基化的水平下，某些抑癌基因发生高甲基化，导致基因 沉默，对肿瘤抑制能力低下 •甲基化水平与肿瘤生物学特性密切相关，DNA甲基化水平越低，染 色体越容易发生功能异常，肿瘤的浸润能力就越高，临床分期也愈5
19
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
基于MHL的分析方法具有更高的信噪比
估算的cancer-DNA的载荷
20
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
癌症样本中，有明显的tissue-specific MHL 信号
21
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
基于HMB的样本起源预测
22
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
6
文献内容
7
数据分析总概
8
数据分析总概
9
重要源自文库提条件
• 甲基化具有细胞特异性 • 甲基化单倍型（methylation haplotype block，MHB）能够有效提
高分辨率
10
鉴定MHB
• 共鉴定出147,888 个MHB • R2 约等于1 • 在癌症样本中，相比于其它样本，MHB中CpG 紧密度明显下降
（94.8% 91.2% 87.8%）
11
鉴定MHB
• 一个MHB示例
12
鉴定MHB
• HMB中，CpG的紧密度呈现下降趋势
13
鉴定MHB
• HMB在基因组上分布区域
14
鉴定MHB
• HMB在基因组富集区域
15
基于MHL进行定量分析
• 概念：MHL，methylation haplotype load，用一个矩阵，表现在一个MLB中，不同 的CpG岛的甲基化模式
DNA甲基化检测方法
• 基于芯片：illumina和Agilent
• 二代测序平台： • whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) • Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS)
*注 RRBS：利用限制性内切酶对基因组进行酶切，可以极大幅度的提高CpG区域的测序深度， 与全基因组甲基化测序相比，测序量将大大减少，并在CpG岛、启动子区域和增强子元件区域 达到更高精度的分辨率
文章主要内容
使用甲基化测序解决两个液态活检中两个重要问题：
•肿瘤的异质性 •肿瘤的来源问题 •估算肿瘤细胞载荷
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背景知识
3
甲基化测序
• 亚硫酸盐洗脱：C C（甲基化）C U T（未甲基化）
• DNA甲基化的生物学功能: ➢ DNA甲基化与遗传物质的稳定性 ➢ DNA甲基化与基因表达调控 ➢ DNA甲基化与表观遗传学 ➢ DNA甲基化与胚胎发育 ➢ DNA甲基化与肿瘤
18
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
基于MHL，癌症细胞与正常体细胞存在明显不 同的pattern
选取的用于后续分析的区域： 1. High MHL in solid tissues from patients 2. Low MHL in health people 3. Group II region
使用构建的模型（RF count-based），能够准确的预测样本中癌症的起源
23
Identification of methylation haplotype blocks aids in deconvolution of heterogeneous tissue samples and tumor tissue-of-origin mapping from plasma DNA
16
基于MHL进行定量分析
• 基于MHL进行聚类，显著区分不同细胞来源，且优于别的定量方法
15% most-variable MHB
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使用MHB及MHL进行cfDNA分析
• 数据来源：Single-cell RRBS • Biomarker：cancer-associated highly methylated haplotypes (caHMHs) • Cancer DNA载荷分析：deconvolution analysis （基于simulation data）
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DNA甲基化与肿瘤
•肿瘤细胞的特征： 癌基因低甲基化 ——被激活； 抑癌基因高甲基化 ——被沉默
•肿瘤中普遍存在DNA甲基化状态的改变，其特点是总体的甲基化水 平降低与局部的甲基化水平升高。 • 低甲基化可诱导原癌基因和转座子成分活化，基因印迹缺失以及 染色体不稳定性增加，最终诱发肿瘤
•在整体低甲基化的水平下，某些抑癌基因发生高甲基化，导致基因 沉默，对肿瘤抑制能力低下 •甲基化水平与肿瘤生物学特性密切相关，DNA甲基化水平越低，染 色体越容易发生功能异常，肿瘤的浸润能力就越高，临床分期也愈5
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使用MHB及MHL进行cfDNA分析
基于MHL的分析方法具有更高的信噪比
估算的cancer-DNA的载荷
20
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
癌症样本中，有明显的tissue-specific MHL 信号
21
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
基于HMB的样本起源预测
22
使用MHB及MHL进行cfDNA分析
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文献内容
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数据分析总概
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数据分析总概
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重要源自文库提条件
• 甲基化具有细胞特异性 • 甲基化单倍型（methylation haplotype block，MHB）能够有效提
高分辨率
10
鉴定MHB
• 共鉴定出147,888 个MHB • R2 约等于1 • 在癌症样本中，相比于其它样本，MHB中CpG 紧密度明显下降
（94.8% 91.2% 87.8%）
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鉴定MHB
• 一个MHB示例
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鉴定MHB
• HMB中，CpG的紧密度呈现下降趋势
13
鉴定MHB
• HMB在基因组上分布区域
14
鉴定MHB
• HMB在基因组富集区域
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基于MHL进行定量分析
• 概念：MHL，methylation haplotype load，用一个矩阵，表现在一个MLB中，不同 的CpG岛的甲基化模式
DNA甲基化检测方法
• 基于芯片：illumina和Agilent
• 二代测序平台： • whole-genome bisulfite sequencing (WGBS) • Reduced Representation Bisulfite Sequencing (RRBS)
*注 RRBS：利用限制性内切酶对基因组进行酶切，可以极大幅度的提高CpG区域的测序深度， 与全基因组甲基化测序相比，测序量将大大减少，并在CpG岛、启动子区域和增强子元件区域 达到更高精度的分辨率