精品推荐|年龄相关的DNA甲基化的改变与疾病的联系

衰老是许多慢性疾病的风险因子，随着年龄的增长，所有器官系统的机能降低并伴随着最终的死亡。许多研究报导了与年龄有关的表观遗传的改变，尤其是DNA甲基化。目前，这些年龄相关的DNA甲基化信号绝大多数都是通过Illumina 27k 或者450k的芯片技术发现的。利用这两种芯片进行研究，对于整个基因组来说是有一定局限性的。此研究通过MeDIP-seq（甲基化DNA免疫共沉淀测序）技术测得了2238个DNA甲基化组的样本作为发现阶段的样本，并用同样技术测得的2084个样本来进行验证。相比于之前的研究，这项研究不仅在样本量上显著的提高，更在基因组上扩大了探索的范围，并通过含有Illumina 450k芯片数据的样本子集在技术上验证了大部分所发现的DMR（差异甲基化区域），证明了其结果的可靠性。

GWAS（全基因组关联研究）发现的SNP之前被报导是在功能调控区所富集的，因此作者把发现的DMR集中在与所有GWAS LD Block（GWAS连锁不平衡区间）交集的DMR上。研究发现了一共71个显著的DMR（图1），其中52个信号是新发现的。

图1. 研究发现了71显著的DMR与GWAS LD block相交

在表观组功能上，研究发现鉴定的DMR非常显著的富集在poised promoter上，这与之前的研究相一致。此外在enhancer上DMR也显著富集。在基因组功能上，研究发现DMR显著富集在许多功能区，如CpG island、CpG shore、转录起始位点、Sp1转录因子等。此外研究发现DMR不仅富集在血细胞的DHS（DNaseI超敏感位点）上，同样也富集在其他组织细胞的DHS上。

由于年龄相关的疾病在各组织细胞中都有体现（图2），因此发现的DMR可能富集在共同的功能调节区域。由于DNA甲基化的样本取自于血液，每种血细胞的DNA甲基化组都不同，而年龄会改变血液中血细胞的比例。因此需要排除血细胞比例异质性造成的假阳性这一可能性。

那需要如何进行异质性的排除呢？

首先，作者将所得到的DMR与500个来自白细胞亚型相关的DMR比较，发现两者并没有交集。接着，利用含有每种血细胞DNA甲基化数据的108个样本，对每种血细胞分别做差异甲基化分析。结果表明所找到的差异甲基化信号并没有富集在71个DMR中，因此可推测所发现的DMR并不是由血细胞比例的异质性造成的。

因为研究的表型是年龄，作者将与年龄相关疾病的GWAS LD Block整理出来，发现DMR相对于其他GWAS LD Block，更富集于年龄相关疾病的GWAS LD Block，这间接证明了发现的年龄相关的DMR与年龄相关疾病的潜在联系。这项研究通过表观遗传学的手段揭示了衰老对DNA甲基化的影响，并通过与GWAS的结果相结合，给我们提供了衰老导致各类疾病在遗传与分子机制上的见解。值得一读哦！

图2 DMR在不同组织的富集

参考文献：

Bell CG, Xia Y, Yuan W, Gao F, Ward K, Roos L, Mangino M, Hysi PG, Bell J, Wang J, Spector TD. Novel regional age-associated DNA methylation changes within human common disease-associated loci. Genome Biol. 2016 Sep 23;17(1):193.