近日，一項刊登在國際雜志Nature Biotechnology上的研究報告中，來自美國路德維希癌癥研究所的科學家們通過研究開發(fā)了一種新方法來檢測細胞中DNA的化學修飾，這種表觀遺傳學標記的修飾方式或能幫助控制基因表達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序法，后者是當前繪制DNA表觀遺傳學修飾的金標準。

研究者Chunxiao Song表示，TAPS能夠直接替代標準的亞硫酸氫鹽測序法，其能夠使得DNA表觀遺傳測序變得更加便宜，而且更容易且更廣泛地進行學術(shù)研究和臨床應用。一種表觀遺傳學修飾會將化學基團吸附到DNA的四個堿基中的一個上面，這些標記并不會改變DNA序列，但卻會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和羥甲基基團添加到胞嘧啶上產(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)生的典型標志。

很多年來，生物學學家們依賴亞硫酸氫鹽來檢測5mC和5hmC修飾，但這種化學物質(zhì)極具破壞性，其會降解所接觸到的99%的DNA，我們試想一下，如果處理非常有限的遺傳樣本（比如血液中游離的DNA時），亞硫酸氫鹽測序法就會變得非常有局限性了。另外一種局限性在于亞硫酸氫鹽測序法僅會間接檢測5mC和5hmC，其會將未修飾的胞嘧啶轉(zhuǎn)化為一種稱為尿嘧啶的堿基，同時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行大量計算。

這項研究中，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反應，其能將5caC轉(zhuǎn)化為胸腺嘧啶，從而被普通的測序機器所讀取。研究者表示，相比亞硫酸氫鹽測序法而言，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突變以及結(jié)構(gòu)變異了，甚至還能識別出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5mC和5hmC修飾。

當對小鼠DNA進行檢測時，研究者發(fā)現(xiàn)，TAPS技術(shù)能夠在亞硫酸氫鹽測序法花費一半的基礎(chǔ)上產(chǎn)生更加準確的測序數(shù)據(jù)，因此花費同樣地資金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進行分析，從而應用該技術(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