乳腺癌中CpG特异性DNA甲基化模式与转录失调的整合分析及候选表观遗传生物标志物鉴定

《Scientific Reports》：Integrated DNA methylation and gene expression analysis identifies CpG biomarkers in breast cancer

摘要

DNA甲基化异常与乳腺癌中的转录失调及肿瘤相关分子改变密切相关；然而，与异常基因表达相关的CpG特异性甲基化模式仍未得到充分阐明。在本研究中，我们对TCGA乳腺癌队列的全基因组DNA甲基化和转录组数据进行了整合分析，以识别与甲基化相关的转录特征和候选生物标志物。利用Illumina HumanMethylation450K平台生成的DNA甲基化图谱与RNA测序数据相结合，采用以启动子为重点的相关性分析（798例肿瘤样本和97例正常样本）。差异甲基化和差异表达分析揭示了肿瘤组织与正常组织之间协调的表观遗传和转录改变。基于选定CpG特征的机器学习模型表现出强大的分类性能，其中随机森林模型表现最佳，这在内部TCGA队列（798例肿瘤样本和97例正常样本）和来自GEO的独立外部验证队列（295例肿瘤样本和100例正常样本）中均得到了验证。功能富集分析揭示了与乳腺癌进展相关的免疫相关和代谢通路的显著富集。通过RT-qPCR进行的实验验证进一步确认了KLK2在乳腺肿瘤组织中的表达显著失调。综上所述，这些发现鉴定了与乳腺癌转录失调相关的CpG关联甲基化特征，并突显了其作为候选表观遗传生物标志物的潜在应用价值。