单细胞DNA甲基化与克隆追溯进展2026-07-27 08:51:50
发展至今,基于下一代测序的DNA甲基化测序技术主要可分为三类:甲基化敏感的限制性内切酶法、亲和富集法和碱基转换法。其中介绍了这些方法的原理、应用和优缺点等。为了选择合适的DNA甲基化检测方法,需要考虑DNA样本的数量和质量、所需的分辨率和覆盖度、方法的准确性和重现性等因素。此外,为了避免上述缺点,研究者开发了TET辅助的吡啶硼氢测序等无需亚硫酸盐的DNA甲基化检测方法,该技术利用TET酶将5-甲基胞嘧啶与5-羟甲基胞嘧啶氧化为5-羧基胞嘧啶,再经吡啶硼氢还原为二氢尿嘧啶,从而实现温和、无损伤的碱基转化,显著提升比对率与覆盖均一性。然而,TAPS目前仍依赖较多DNA输入,尚未实现单细胞层面的应用。近期Scherer等人开发了一项利用内源性表观遗传标记进行克隆追溯的EPIClone技术。通过这项技术,该团队发现DNA甲基化信息可解构为两个独立层面:一部分“动态”CpG位点的甲基化状态与细胞分化进程相关,而另一部分“静态”CpG位点则会发生随机且可稳定遗传的体细胞表观突变,后者可作为示踪克隆身份的“内源性条形码”。
他们进一步将该技术应用于造血衰老研究时发现,年轻人体中活跃的HSCs每天生成1000~2000亿个新血细胞,但50岁后,大量HSCs退出竞争,少数大型克隆开始主导造血功能,这一进程在60岁后显著加速,并最终导致HSCs库多样性丧失。该研究证明了无论是否存在已知的克隆性造血驱动突变,年龄相关的克隆扩增均表现出相似的谱系偏向,为在生理及病理状态下深入研究HSCs克隆动力学提供了强有力的工具。综上所述,单细胞DNA甲基化测序提供了稳定的、可遗传的表观遗传信息,揭示了表观遗传异质性在细胞命运与衰老中的重要作用,但其反映的甲基化状态相对静态,难以灵敏地响应基因表达的瞬时变化与细胞状态的快速转换。
出自《单细胞多组学技术在造血干细胞研究中的应用与进展》作者张奕扬,董芳。
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