Nature Biotechnology最新文章：最新DNA甲基化测序技术比较研究，期望DNA甲基化测试未来成为精准医疗标准之一
在不同疾病中，DNA甲基化具有不同的模式。DNA甲基化的具体模式通常与诸如疾病亚型、疾病预后以及药物反应等临床信息具有一一对应的联系。在多种癌症的治疗过程中，DNA甲基化生物标志物可以帮助临床医生选择恰当的治疗方式。
对于拥有成千上万个样本的大量病人来说，全基因组映射与DNA甲基化分析是非常合适的。同样，DNA甲基化分析对于表观基因组学关联性研究中大量生物医学相关表型的准确分析来说也具有极强的实用性。为了将有关的表观基因组学因子转化为具有临床意义的生物标志物，研究人员需要选择一套可控的高信息度基因组区域。DNA甲基化检测一般包括甲基化特异性PCR、亚硫酸氢盐测序法与高分辨率熔解曲线法。针对特定核酸位点的DNA甲基化分析（DNA甲基化靶向测序）则足够快捷、低廉、稳定且可被广泛应用于临床诊断与疾病研究，能在大型验证性实验中证实其预测价值。
近日，标题为"Quantitative comparison of DNA methylation assays for biomarker development and clinical applications。"在Nature Biotechnology上发表，文章中对全球范围内由实验室、公司（包括Illumina）独立开发的甲基化测序技术进行了比较、综述。美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）生物工程系的张鹍教授是此次"技术比较"的主要参与者和文章主要作者之一。
这项比较研究，通过对BLUEPRINT 计划(欧盟第七框架计划资助协议,282510)所征召的来自3个大洲7个国家18个实验室32次大样本DNA甲基化检测结果的集中处理、系统性地比较分析和评估，研究发现DNA甲基化测试即使在不同实验室与不同检测类型之间表现出细微的差异，大多数检测仍然拥有较高的准确性与稳定性。对于DNA甲基化检测技术的比较研究不但可以用于指导临床医生和科研人员对具体检测方法的选择，还可以作为验证DNA甲基化检测有效性的一个有力依据。文章显示，在三个参与比较的多靶点甲基化测序技术中，张鹍教授所在实验室的甲基化测序技术表现出最优的综合性能。张鹍教授甲基化测序技术特点在于所有位点的捕获与扩增是在单一反应体系，不但操作简单，而且多位点之间稳定性高。最关键的是总量很少的临床样本不用分多个反应体系，每个分子都在多位点做捕获扩增，极大提高了灵敏度，降低进样量。另外技术中使用了单分子计数器，完全消除了捕获，扩增，测序等步骤中的偏差，达到了高准确度定量。因而表现出显著的综合性能优势。
"我们的研究表明当前水平的DNA甲基化测试精确性、稳定性、鉴别力、成本构成以及实用性都能够满足目前大规模验证性研究以及表观遗传学生物标记的开发要求。我们期望DNA甲基化测试能够广泛地应用于临床诊断、疾病的个性化治疗、靶向药物给药的协同诊断、法医组织类型测试以及多个相关领域。我们的成果可以为学术研究、临床实验室、商业部门以及监管机构提供一个更为广泛的标准化工作参照，在精准医疗项目中充分发挥DNA甲基化生物标志物的强大潜能。"文章的作者写道。
本文的主要作者之一张鹍教授现任美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）生物工程系教授，鹍远基因联合创始人兼科学顾问。张鹍教授师承美国哈佛大学最具著名的遗传学家、生物工程学家、新一代基因测序技术的奠基人George Church教授，在过去的十年间一直处于国际NGS技术开发和应用的前沿。张鹍教授在2006年全世界第一个实现单细胞全基因组测序，对应文章发表在Nature Biotechnology上；2009年与高远教授共同开发了第一个大规模DNA甲基化靶向测序技术，对应文章成为Nature Biotechnology封面文章；2011年在Nature上发表关于诱导干细胞（iPS)中存在基因组不稳定性的文章，成为当年全世界发表所有文章中引用数目前十位的文章。2013年最新开发微孔阵列单细胞测序技术（MIDAS），不仅对应文章成为Nature Biotechnology的封面文章，本身还获得Genome Technology Magazine杰出青年研究员上升之星称号。上周又刚在Science上发表了领导美国NIH资助三个单细胞中心之一，应用最新单细胞测序技术完成的NIH脑基因组图谱。
Quantitative comparison of DNA methylation assays for biomarker development and clinical applications
doi:10.1038/nbt.3605
DNA methylation patterns are altered in numerous diseases and often correlate with clinically relevant information such as disease subtypes, prognosis and drug response. With suitable assays and after validation in large cohorts, such associations can be exploited for clinical diagnostics and personalized treatment decisions. Here we describe the results of a community-wide benchmarking study comparing the performance of all widely used methods for DNA methylation analysis that are compatible with routine clinical use. We shipped 32 reference samples to 18 laboratories in seven different countries. Researchers in those laboratories collectively contributed 21 locus-specific assays for an average of 27 predefined genomic regions, as well as six global assays. We evaluated assay sensitivity on low-input samples and assessed the assays' ability to discriminate between cell types. Good agreement was observed across all tested methods, with amplicon bisulfite sequencing and bisulfite pyrosequencing showing the best all-round performance. Our technology comparison can inform the selection, optimization and use of DNA methylation assays in large-scale validation studies, biomarker development and clinical diagnostics.
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