什么是甲基化？

生物体内存在基因表达的机制被称之为基因调控，转录水平上的调控是基因调控重要形式之一，其中甲基化是基因调控的一种表观遗传机制，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。

甲基化是指从活性甲基化合物上将甲基催化转移到其他化合物的过程，可形成各种甲基化合物，或是对某些蛋白质或核酸等进行化学修饰形成甲基化产物。在生物系统内，甲基化是经酶催化的，这种甲基化涉及重金属修饰、基因表达的调控、蛋白质功能的调节以及核糖核酸加工，主要包括蛋白质甲基化和DNA甲基化。

DNA甲基化是如何发生的？

   DNA甲基化是最早也是研究最广泛的表观遗传修饰，它以CpG岛为中心环节。DNA甲基化可阻止转录因子(TF)与DNA结合，或促进染色质重塑过程中甲基结合域蛋白的募集。Michalak EM等认为它是通过产生5-甲基胞嘧啶(M5C)实现的，最终导致基因表达沉默。

图片来源：Skvortsova K, Stirzaker C, Taberlay P. The DNA methylation landscape in cancer. Essays Biochem. 2019 Dec 20;63(6):797-811.

DNA甲基化在生物体内的作用

   作为一种重要的表观遗传修饰，DNA甲基化的建立、维持和清除功能在哺乳动物的发育和疾病中起着关键作用。以往的研究表明，DNA甲基化参与了多种生物过程的调控。它们包括但不限于细胞分化和发育、基因转录、染色质结构重塑、X染色体失活、基因组印记和染色体稳定性。Law P等和Kazmi N等通过实验证明人类早期胚胎发育中的受精、胚胎植入、胎盘发育等妊娠过程也与DNA甲基化密切相关。

DNA甲基化与RPL的关系

   反复妊娠丢失(RPL)是一种常见且严重的病理性妊娠，其发病机制尚不完全清楚。随着表观遗传学的发展，DNA甲基化的研究为RPL的发病机制和治疗提供了新的视角。印记基因、胎盘特异基因、免疫相关基因和精子DNA的异常甲基化可能直接或间接影响胚胎着床、生长发育，从而导致RPL的发生。此外，母胎界面形成独特的免疫耐受微环境对维持妊娠具有不可替代的作用。有鉴于此，母胎免疫微环境细胞成分的变化以及DNA甲基化的调控引起了人们极大的研究兴趣。

         图片来源：Arias-Sosa LA, Acosta ID, Lucena-Quevedo E, Moreno-Ortiz H, Esteban-Pérez C, Forero-Castro M. Genetic and epigenetic variations associated with idiopathic recurrent pregnancy loss. J Assist Reprod Genet. 2018 Mar;35(3):355-366. 

表观遗传学的发展为RPL的发病机制提供了新的视角。表观遗传学是指细胞在不改变DNA序列的情况下，以稳定或可遗传的方式维持或改变基因表达，包括DNA或RNA甲基化、组蛋白或染色质翻译后修饰(PTM)、非编码RNA(NcRNA)调控等。

表观遗传学通过调控决定细胞分化、增殖和凋亡的关键基因的表达，在RPL的发生和发展中起着至关重要的作用，这些基因通过代际和跨代遗传传递给后代，并影响他们的健康。这些基因有望成为诊断RPL的潜在生物标志物和治疗RPL的新靶点。

大量的表观遗传学研究发现，RPL与DNA甲基化、甲基化修饰和其他相关表观遗传修饰的缺陷有关。DNA甲基化异常引起的印迹障碍、基因表达障碍、精子缺陷、免疫失衡等可能影响胚胎着床、生长发育过程，最终导致RPL的发生。

翼和生物目标甲基化测序

技术原理

上海翼和生物通过亚硫酸氢盐（bisulfite）处理，用多重PCR扩增目的片段，添加barcode和测序通用接头，在Illumina X10二代测序平台对PCR产物进行高通量测序，利用生物信息学方法，精确定量计算目标区间内胞嘧啶位点的甲基化状态，在完成目标区域检测的同时大幅降低研究费用（图1）。

图1 目标区间甲基化重测序原理示意图

翼和优势

        Hi-Methylseq结合了亚硫酸盐转换、靶向扩增子高通量测序技术，可实现多区段、多位点的甲基化精确定量分析。

应用

1、适用于感兴趣的目的片段的甲基化研究 

2、适用于在大样本中进一步确认全基因组甲基化研究挑选的阳性位点

参考文献：

Zhou Q, Xiong Y, Qu B, Bao A, Zhang Y. DNA Methylation and Recurrent Pregnancy Loss: A Mysterious Compass? Front Immunol. 2021 Oct 21;12:738962.

Michalak EM, Burr ML, Bannister AJ, Dawson MA. The Roles of DNA,RNA and Histone Methylation in Ageing and Cancer.Nat Rev Mol Cell Biol(2019) 20:573–89.

Law P, Holland ML. DNA Methylation at the Crossroads of Gene and Environment Interactions.Essays Biochem(2019) 63:717–26.

Kazmi N, Sharp GC, Reese SE, Vehmeijer FO, Lahti J, Page CM, et al. Hypertensive Disorders of Pregnancy and DNA Methylation in Newborns.Hypertension(2019) 74:375–83.

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