表观基因组修饰决定了染色质状态，从而调控无细胞DNA片段组学

《Nature Communications》：Epigenomic modifications define chromatin states to regulate cell-free DNA fragmentomics

　　

摘要

浆细胞游离DNA（cfDNA）片段组学为癌症生物标志物的研究提供了重要线索，但其分子调控机制至今仍不清晰。在本研究中，我们探讨了表观基因组修饰在cfDNA片段化过程中的作用。我们发现cfDNA片段组学特征与在cfDNA中检测到的各种表观遗传标记之间存在显著相关性。此外，我们还利用组蛋白修饰信号将基因组划分为不同的染色质状态，发现这些状态与cfDNA片段组学特征也存在一致关联。通过组蛋白修饰因子干扰实验进一步验证了这一关联，证实染色质结构是调控cfDNA片段化的关键因素。与转座子元件（TEs）相关的cfDNA片段组学特征在癌症诊断中的性能优于全基因组指标，反映出不同癌症类型的特异性模式。基于这些发现，我们开发了TEANA（转座子 元件 分析在cfDNA中）这一人工智能模型，该模型利用少量TE片段组学特征即可实现多种癌症的检测及肿瘤起源的预测，并在多个独立队列中展现出优异的性能。因此，染色质状态决定了cfDNA的片段化程度，而功能异常的转座子元件则为癌症诊断提供了极具价值的生物标志物。