近日，一項(xiàng)刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的研究報(bào)告中，來自美國路德維希癌癥研究所的科學(xué)家們通過研究開發(fā)了一種新方法來檢測(cè)細(xì)胞中DNA的化學(xué)修飾，這種表觀遺傳學(xué)標(biāo)記的修飾方式或能幫助控制基因表達(dá)以及其在基因組中的異常分布；研究者將這種方法命名為TAPS（TET-assisted pyridine borane sequencing，TET輔助的吡啶硼烷測(cè)序法），這種方法的是一種破壞性較小，能有效替代亞硫酸氫鹽測(cè)序法，后者是當(dāng)前繪制DNA表觀遺傳學(xué)修飾的金標(biāo)準(zhǔn)。

研究者Chunxiao Song表示，TAPS能夠直接替代標(biāo)準(zhǔn)的亞硫酸氫鹽測(cè)序法，其能夠使得DNA表觀遺傳測(cè)序變得更加便宜，而且更容易且更廣泛地進(jìn)行學(xué)術(shù)研究和臨床應(yīng)用。一種表觀遺傳學(xué)修飾會(huì)將化學(xué)基團(tuán)吸附到DNA的四個(gè)堿基中的一個(gè)上面，這些標(biāo)記并不會(huì)改變DNA序列，但卻會(huì)影響基因的開啟或關(guān)閉，其中最常見的兩種修飾包括將甲基集團(tuán)和羥甲基基團(tuán)添加到胞嘧啶上產(chǎn)生5-甲基胞嘧啶(5mC)和5-羥甲基胞嘧啶（5hmC），5mC和5hmC的異常豐度都是癌癥發(fā)生的典型標(biāo)志。

很多年來，生物學(xué)學(xué)家們依賴亞硫酸氫鹽來檢測(cè)5mC和5hmC修飾，但這種化學(xué)物質(zhì)極具破壞性，其會(huì)降解所接觸到的99%的DNA，我們?cè)囅胍幌?，如果處理非常有限的遺傳樣本（比如血液中游離的DNA時(shí)），亞硫酸氫鹽測(cè)序法就會(huì)變得非常有局限性了。另外一種局限性在于亞硫酸氫鹽測(cè)序法僅會(huì)間接檢測(cè)5mC和5hmC，其會(huì)將未修飾的胞嘧啶轉(zhuǎn)化為一種稱為尿嘧啶的堿基，同時(shí)保留甲基化胞嘧啶的完整性，這就顯得效率非常低且需要進(jìn)行大量計(jì)算。

這項(xiàng)研究中，研究者所使用的TAPS技術(shù)就能克服上述障礙，其僅需要兩步，首先利用TET酶將5mC和5hmC轉(zhuǎn)化為第三種修飾方式—5-胞嘧啶羧基（5caC），第二步包括一種新型的化學(xué)反應(yīng)，其能將5caC轉(zhuǎn)化為胸腺嘧啶，從而被普通的測(cè)序機(jī)器所讀取。研究者表示，相比亞硫酸氫鹽測(cè)序法而言，TAPS處理數(shù)據(jù)的速度不僅僅快兩倍，其能夠保留原始樣本的大量信息，這就能夠幫助研究人員輕松檢測(cè)突變以及結(jié)構(gòu)變異了，甚至還能識(shí)別出DNA的修飾。如今研究人員經(jīng)過不斷改善已經(jīng)能將TAPS的反應(yīng)效率從70%提高到95%以上，此外研究者還開發(fā)出了兩種TAPS版本：TAPS-β和CAPS，其都能分別用來檢測(cè)5mC和5hmC修飾。

當(dāng)對(duì)小鼠DNA進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，研究者發(fā)現(xiàn)，TAPS技術(shù)能夠在亞硫酸氫鹽測(cè)序法花費(fèi)一半的基礎(chǔ)上產(chǎn)生更加準(zhǔn)確的測(cè)序數(shù)據(jù)，因此花費(fèi)同樣地資金TAPS技術(shù)就能得到兩倍有用的數(shù)據(jù)。如今研究人員希望能夠繼續(xù)改善TAPS技術(shù)使其能夠?qū)δ[瘤入血的游離DNA進(jìn)行分析，從而應(yīng)用該技術(shù)開發(fā)微創(chuàng)型的癌癥診斷技術(shù)。

原始出處：

Yibin Liu, Paulina Siejka-Zielińska, Gergana Velikova, et al. Bisulfite-free direct detection of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine at base resolution, Nature Biotechnology (2019). DOI: 10.1038/s41587-019-0041-2