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850K甲基化芯片
背景介绍
表观基因组学修饰可以通过调控基因表达，参与细胞和组织分化、发育、衰老、环境适应等一系列过程。大量的研究表明，表观遗传修饰的异常也会引起细胞、组织、器官，乃至整个机体的结构和功能改变，甚至导致疾病的发生，尤其是 DNA 甲基化（DNA methylation）变化会伴随着许多复杂疾病（如肿瘤、精神类疾病、心血管疾病等）的早期发生到后期发展，并可作为临床疾病全过程管理（包括早期诊断、个性化医疗、复发检测、慢性疾病的风险评估等）的生物标志物。因此，对DNA甲基化的深入研究有助于了解疾病发病机制，发现疾病相关的分子标志物，为精准医学发展奠定基础。
DNA甲基化与肿瘤风险预测
产品简介
Illumina公司推出的Infinium Methylation EPIC（简称：850K甲基化芯片）芯片保留了其前身Infinium Human Methylation 450K芯片大于90%的CpG位点，并额外添加了增强子区域的35万个CpG位点，每张芯片可检测8个样本，每个样本可检测85万个标记。 850K甲基化芯片能检测组织、细胞、FFPE等样本在单个CpG水平上的甲基化变化，是一个经济、有效的甲基化高通量筛选技术平台。该方法为表观遗传研究提供了强有力的解决方案，不仅是肿瘤、呼吸系统、心血管、精神类等复杂疾病研究的有力工具，更是目前最适合表观基因组关联分析（EWAS）研究的高通量检测技术平台。
Illumina Infinium Methylation EPIC BeadChip（850K）
技术原理
850K甲基化芯片采用了Infinium I和Infinium II两种微珠设计方法加强甲基化分析的覆盖深度。尤其Infinium II仅提供一种微珠类型，经探针杂交后，通过是否发生单碱基延伸即可判定是否甲基化。
探针一： 对于每个甲基化位点， 都对应设计有两种探针： M 型磁珠、 U 型磁珠。 M 型磁珠尾部为 G，用来检测甲基化位点。 U 型磁珠尾部为 A， 用来检测未甲基化位点。
基因组上的某一位点， 如果被甲基化了， 那么在亚硫酸氢盐的处理下， GC 仍为 GC， 与 M 型磁珠配对， 荧光标记的核苷酸掺入后能被检测到荧光信号。 M 型磁珠发光。 反之， 如果没有被甲基化， 那么在亚硫酸氢盐的处理下， GC 变为 GT， 与 U 型磁珠配对， 延伸后 U 型磁珠发光。
探针二： Infinium Ⅱ 探针只使用一种磁珠， 探针末端为 C。 配对后只掺入单个碱基（ ddNTP-BioT，ddNTP-DNP） 。 根据荧光类型判断掺入的碱基类型， 从而判断是否被甲基化。
infinium探针检测原理
结果展示
相关性分析（左）； 甲基化程度热力图（中）； 聚类热图（右）
差异位点分布circos（左）； 无监督聚类树状图（中）； 富集分析气泡图（右）
产品优势
广泛应用
发表科研论文最多的甲基化技术平台，美国癌症基因组图谱（TCGA）计划检测样本量达 10,181 个，国际癌症基因组联盟（ICGC）检测样本量达 9,246 个
性价比高
>850,000 个甲基化位点，单碱基分辨，可以直接检测到发生甲基化的确切位点
重复性高
自身技术重复相关性 R2>0.98，与 450K 交集探针间（850K vs 450K）相关性 R2>0.98
经验丰富
团队服务项目经验>100项，样本数>6000例。应用包括：肿瘤、精神疾病、免疫疾病、药物表观基因组、生殖和发育、干细胞、中医体质等
送样要求
应用方向
应用案例
区分原发性肺鳞状细胞癌与转移癌的甲基化标志物研究
Machine learning analysis of DNA methylation profiles distinguishes primary lung squamous cell carcinomas from head and neck metastases
发表杂志：Science Translational Medicine（IF：17.956）； 发表时间： 2019年 9月； 应用技术：850K甲基化芯片
头颈部鳞状细胞癌（HMSC）患者有可能同时发生肺转移或二次肺鳞状细胞癌（LUSC）。区分原发性肺癌和肺转移癌具有重要的临床意义，但目前多数情况下无法对两种癌症进行区分。研究人员首先对原发性肺鳞癌、头颈部鳞癌肺转移和正常对照样本共计 1071 例样本的 DNA 甲基化数据进行分析，利用差异最为显著的2,000 个 CpG 位点构建分类器，通过比较随机森林，支持向量机和神经网络三种不同机器学习算法，发现神经网络算法在判别原发性肺鳞癌样本的准确率达到 96.4%。进一步提高亚组患者的分类结果概率分数，发现该算法能够对大多数病例诊断准确度超过 99%。
训练队列的 t-SNE 图（左）； 神经网络、支持向量机和随机森林的分类结果热图（右）
