全基因组DNA甲基化检测方法的比较研究：从传统亚硫酸氢盐测序到新兴纳米孔测序技术的系统评估

本研究针对DNA甲基化检测中存在的技术瓶颈，系统比较了全基因组亚硫酸氢盐测序(WGBS)、Illumina甲基化芯片(EPIC)、酶促甲基化测序(EM-seq)和牛津纳米孔测序(ONT)四种方法的性能差异。研究人员通过组织、细胞系和血液样本的多维度分析，发现EM-seq与WGBS具有最高一致性(r>0.93)，而ONT在复杂基因组区域检测中展现独特优势。该研究为表观遗传学研究提供了方法学选择的重要依据，发表于《Epigenetics》期刊。

　　

DNA甲基化作为基因表达调控的关键表观遗传机制，在发育和疾病进程中扮演重要角色。传统亚硫酸氢盐测序(WGBS)虽能实现单碱基分辨率，但DNA降解问题始终是技术瓶颈；而新兴的酶转化法和直接测序技术为解决这一问题带来了曙光。Ana Regina de Abreu等研究者在《Epigenetics》发表的研究，首次系统评估了四种主流甲基化检测技术在不同生物样本中的性能差异，为表观遗传学研究提供了关键方法学参考。

研究采用三种人类样本（结直肠癌组织、乳腺癌细胞系MCF7和健康血液），通过平行实验比较了WGBS、EPIC芯片、EM-seq和ONT测序的技术参数。关键方法包括：1）标准化样本处理与DNA提取；2）多平台建库与测序（WGBS和EM-seq采用Illumina平台，ONT使用PromethION测序仪）；3）生物信息学分析统一采用GRCh38/hg38参考基因组；4）统计学评估涵盖覆盖度、甲基化检出率和技术间一致性等指标。

基因组覆盖与注释分析

通过将测序深度标准化至29×，研究发现ONT检测的CpG位点数量最多（约5600万），显著覆盖了WGBS和EM-seq难以检测的复杂区域（如H19/IGF2印记位点）。

特别值得注意的是，ONT独有的510万个CpG位点中，83%位于传统方法难以覆盖的基因间区。

甲基化检测性能

EM-seq展现出与WGBS最高的一致性（Fleiss' kappa=0.78），且GC富集区域覆盖更均匀。

而ONT虽然甲基化检测值整体偏高（可能源于电流信号识别偏差），但其长读长特性成功解析了端粒重复序列等特殊区域。

技术互补性验证

尽管各方法共享3620万个共同CpG位点，但每种技术均检测到独特位点：WGBS（62.2万）、EM-seq（85万）、ONT（531万）和EPIC芯片（3.47万）。

这种互补性在癌症相关基因（如TP53、BRCA1）启动子分析中尤为显著。

研究结论指出，EM-seq凭借DNA完整性保护优势，成为低样本量研究的理想选择；ONT则因其直接检测能力和长读长特性，在复杂基因组区域分析中不可替代。作者建议未来可探索"nanoEM"等混合技术，结合酶转化法与纳米孔测序优势。该研究不仅为表观遗传学研究提供了方法选择指南，更为液体活检等临床应用的甲基化检测技术优化指明了方向。随着测序成本持续降低，这些高分辨率方法有望成为表观基因组研究的金标准。