Nature子刊：新技术实现高分辨率的单细胞DNA甲基化分析

范安德尔研究所（Van Andel Institute）的科学家们近日开发出一种新技术，可以全面分析单细胞中的DNA甲基化。这一技术进步将帮助研究人员更好地研究表观遗传学在癌症及其他疾病中的作用。

　　

DNA甲基化是一种化学修饰，它能够调节基因表达和细胞身份，但不会改变DNA序列本身。它在生物体发育、细胞分化和基因组稳定性中发挥关键作用。异常的甲基化已被证实与癌症等多种疾病相关。

近年来，科学界对高分辨率的单细胞DNA甲基化测序的需求日益凸显。现有的单细胞全基因组亚硫酸氢盐测序（scWGBS）存在不足。低效的文库构建和较低的CpG覆盖度往往阻碍了细胞间的直接比较。

为此，研究团队开发出一种名为“深度高效的单细胞表观基因组分析”（scDEEP-mC）的新方法，能够生成高分辨率的DNA甲基化图谱。这项研究成果发表在《Nature Communications》杂志上。

科学家们可以利用scDEEP-mC揭示单细胞生物学的全新见解，并鉴定稀有细胞类型与其他细胞之间的差异。scDEEP-mC还支持许多单细胞前沿分析，包括利用表观遗传时钟估算细胞年龄、分析半甲基化以及创建X染色体失活表观遗传图谱。

共同第一作者、范安德尔研究所的Nathan Spix博士表示：“scDEEP-mC让我们能够观察到单个细胞中DNA复制不同阶段的DNA甲基化情况——在此之前这是无法实现的。”

“例如，scDEEP-mC可以帮助我们确定单细胞中早期的DNA甲基化变化，这些细胞随后可能会癌变。如果我们知道早期阶段出了什么问题，我们就可以利用这些信息来开发新的疾病检测和治疗方法。”

此外，研究人员结合scDEEP-mC的甲基化和拷贝数数据，鉴定出活跃复制的单个细胞，并分析DNA复制过程中及之后的DNA甲基化动态。这些分析为探索DNA甲基化调控和动态解锁了新途径。

研究人员认为，scDEEP-mC是单细胞DNA甲基化研究的强大工具，能够在单细胞水平实现高覆盖度的DNA甲基化分析。“我们预计，scDEEP-mC将成为一种宝贵资源，帮助研究者了解正常发育和病变状态下的表观遗传调控，” 他们写道。

重要的是，这项研究中介绍的所有分析均可直接应用于原代细胞，无需细胞培养或实验干预，进而解锁人类原代组织中单细胞X染色体失活和复制动态的研究。

未来，研究人员打算将scDEEP-mC与其他单细胞组学方法（如STORM-seq）相结合，以便更全面地了解表观遗传调控以及转录与DNA甲基化之间的相互作用。