摘要: DNA甲基化在肿瘤的发生发展和胚胎发育过程中发挥重要作用。随着测序技术的快速发展，DNA甲基化在肿瘤早期检测和群体适应性研究方面得到了广泛的应用。基于全基因组甲基化测序技术对肝病患者血液游离DNA及高原世居藏族胎盘的全基因组甲基化图谱进行分... 展开 DNA甲基化在肿瘤的发生发展和胚胎发育过程中发挥重要作用。随着测序技术的快速发展，DNA甲基化在肿瘤早期检测和群体适应性研究方面得到了广泛的应用。基于全基因组甲基化测序技术对肝病患者血液游离DNA及高原世居藏族胎盘的全基因组甲基化图谱进行分析阐述。 循环游离DNA（cell-free DNA，cfDNA）的甲基化分析已被证明是非侵入性癌症诊断的有效方法，然而全基因组甲基化测序(Whole genome bisulfite sequencing，WGBS)的高成本严重阻碍了cfDNA甲基化标志物在肿瘤早期筛查中的临床应用。通过对慢性肝炎患者、肝硬化患者和肝细胞癌(hepatocellular carcinoma，HCC)患者的cfDNA进行全基因组甲基化测序分析，发现测定的cfDNA片段多来自于人基因组的基因间区和重复区域，特别是已报道的HBV整合区域，表明细胞释放的cfDNA存在区域偏好性。在肿瘤细胞DNA中，这些HBV整合位点附近区域，无论是否出现病毒整合，均维持在低甲基化水平，非常好的代表了HCC基因组整体低甲基化的状态，可以作为HCC筛查的标志特征。基于此，通过低重数WGBS(测序读长数目约为5million)提取分析cfDNA中HBV整合位点附近长区域的甲基化水平，作为HCC早期筛查的新的标志物。首先对肝炎患者、肝硬化患者、早期HCC患者、晚期HCC患者和术后HCC患者的cfDNA进行低重数WGBS，成功检测出HCC患者cfDNA在HBV整合位点附近区域呈现低甲基化状态。为了提高对早期HCC患者的检测性能，用基于随机森林的特征选择方法筛选早期HCC患者特异的甲基化区域。受试者工作特征曲线(Receiver operating characteristic，ROC)分析表明HBV整合位点上下游5Kb区域的甲基化水平和特异的甲基化区域对早期HCC患者表现出较高的区分能力，并在一个独立的数据集中得到了验证。我们的结果表明HBV整合位点附近的低甲基化可以提升cfDNA低重数WGBS数据对早期HCC患者的检测性能，同时该分析策略也可应用于监测其他由具有整合活性病毒导致的肿瘤。 高海拔人群的遗传适应为其提供了高海拔地区的生存优势。迄今为止，关于高海拔人群适应的表观遗传研究仍旧有限。在本课题中，进行了DNA甲基化与高原世居藏族人群高海拔适应的研究。胎盘是人体易获取的组织之一，并且在生殖生育方面具有重要调节作用。因此以胎盘为研究对象，通过对高原世居藏族、高原移居汉族和平原世居汉族的胎盘进行全基因组甲基化测序得到了全基因组甲基化单碱基图谱。相比于高原世居藏族和平原世居汉族两个人群各自内部个体间甲基化谱的一致稳定性，高原移居汉族个体间胎盘DNA甲基化模式差别较大，表明不同个体对高原低氧环境的习服能力存在较大差异。与平原世居汉族相比，高原世居藏族胎盘表现出全局低甲基化的特征。藏族胎盘低甲基化差异区域相关基因(BCL6、KLF5、TFAP2A、EGR2、JUN、JOS和ETV5等)显著的富集在细胞低氧反应生物过程中，表明藏族的低甲基化与高原低氧适应相关。通过对不同人群胎盘转录组数据的分析，发现与平原世居汉族相比，在藏族胎盘中DNMT1表达显著下降，这提示藏族胎盘中DNMT1的下调是导致DNA甲基化的降低的原因之一。结合转录因子ChIP-seq公共数据和不同人群胎盘转录组数据，筛选出潜在的引起藏族胎盘DNMT1表达下降的转录因子，如AP-1等。我们的研究揭示了DNA甲基化修饰在藏族高原低氧适应中的作用，为进一步探索高原人群的低氧适应机制提供参考。 收起