HRM技術(shù)服務(wù)之甲基化檢測(MS-HRM技術(shù))
DNA甲基化是發(fā)生在DNA堿基序列上的一種共價修飾。在哺乳動物中,DNA甲基化主要發(fā)生在5'-CpG-3'雙核苷酸序列的胞嘧啶上。在人類基因組中,大約有60%~70%的CpG胞嘧啶是甲基化的,其程度因不同的物種和細(xì)胞類型而異。DNA甲基化狀態(tài)在基因組中呈現(xiàn)出一定的分布模式,90%的甲基胞嘧啶位于重復(fù)序列上。DNA甲基化可以遺傳,并改變了DNA的結(jié)構(gòu)特性與基因活動方式。
DNA甲基化意義:
靶序列上甲基基團(tuán)的存在可以影響轉(zhuǎn)錄因子的結(jié)合,引起轉(zhuǎn)錄抑制,從而使該基因表達(dá)受到抑制。啟動子區(qū)CPG島的甲基化常常可以抑制該基因的轉(zhuǎn)錄,尤其是對于抑癌基因,凋亡相關(guān)基因,DNA修復(fù)基因等,啟動子區(qū)域發(fā)生甲基化會影響功能的發(fā)揮。不同的腫瘤組織基因甲基化狀態(tài)不一樣,可以作為早期檢測,監(jiān)測腫瘤形成的重要標(biāo)志物。對于某些特異基因的甲基化,更加重要,如DNA修復(fù)基因,可以引起對化療藥物的敏感,從而作為藥物治療療效的評價指標(biāo),指導(dǎo)臨床用藥。
檢測方法:
甲基化特異性PCR、Northern印跡法、Western印跡法、免疫細(xì)胞化學(xué)等,這些檢測方法需要花費(fèi)大量時間,成本高,在臨床推廣應(yīng)用時均存在一定的困難。
高分辨率熔解(High Resolution Melt,HRM)是一種最新的在表觀遺傳學(xué)中檢測 CpG 位點(diǎn)的一種新技術(shù),主要是根據(jù)DNA序列的長度、GC含量、堿基互補(bǔ)性差異和特定飽和染料可以插入DNA雙鏈中的特性,應(yīng)用高分辨率的熔解曲線對樣品進(jìn)行分析,其分辨精度可以達(dá)到對單個堿基差異的區(qū)分。
作為新一代的遺傳掃描工具,HRM具有“簡、效、快、廉”等其它技術(shù)難以比擬的優(yōu)勢:
簡:無需序列特異性探針,不受堿基位點(diǎn)局限,同時檢出已知或未知突變、SNP和甲基化位點(diǎn);閉管操作,避免交叉污染。
效:最低檢測0.1%-0.01%的突變或異常甲基化,檢測SNP靈敏度和特異性均為100%。
快:1次同時檢測不多于384個樣本,在60-90分鐘內(nèi)完成檢測。
廉:簡化操作步驟、降低人工和試劑成本,費(fèi)用遠(yuǎn)少于測序、Taqman探針等方法。
HRM技術(shù)特別適用于樣本量多、檢測位點(diǎn)較少的SNP、突變或甲基化分析,是不同于基因芯片檢測方法(檢測位點(diǎn)多,樣本少)的高通量方法。同時,也是基因芯片篩選后的多個基因在更多標(biāo)本中驗(yàn)證的最佳方法。
DNA甲基化-HRM檢測原理:
甲基化敏感性高分辨率熔解曲線分析(MS-High Resolution Melting Curve Analyse)是一種不需要 PCR 產(chǎn)物后續(xù)操作的,簡單且靈敏的檢測基因甲基化水平的方法。該方法主要通過比較曲線的熔解溫度和峰形得以實(shí)現(xiàn)并且可以在一些列的 CpG 位點(diǎn)中檢測出單一的一個甲基化的發(fā)生,同時,也可以對一系列的 CpG 位點(diǎn)的甲基化水平進(jìn)行分析。單個 CpG 位點(diǎn)的甲基化和平均的甲基化水平會對熔解曲線的形狀造成影響。采用重亞硫酸鹽處理 DNA 模板可以使 5-甲基胞嘧啶轉(zhuǎn)化為尿嘧啶。在PCR反應(yīng)前,在非CpG島位置設(shè)計一對針對經(jīng)亞硫酸氫鈉處理后DNA 鏈的引物,這對引物中間包含有意義的甲基化CpG島,一旦這些CpG島發(fā)生甲基化,使胞嘧啶(C)不發(fā)生變化,而與未甲基化的胞嘧啶(C)轉(zhuǎn)變成胸腺嘧啶(T),樣品中的 GC 含量發(fā)生了變化,最終被轉(zhuǎn)化成了熔解曲線 Tm 值之間的差異。 CpG 位點(diǎn)在小的擴(kuò)增片段內(nèi)的相對位置也會對熔解峰的形狀產(chǎn)生影響,因此, 根據(jù)Tm值和熔解峰的形狀可以檢測出樣本的甲基化位點(diǎn)和甲基化程度。
HRM方法操作簡單、靈敏高、重復(fù)性高、成本低、不受檢測位點(diǎn)的局限高度等等優(yōu)勢,將對于遺傳學(xué)、腫瘤學(xué)等方面的研究和臨床應(yīng)用提供更大的幫助。