Methylierungs-Screening-Array 270K Dienst

Im menschlichen Genom, DNA-Methylierung tritt überwiegend an Cytosinen von CpG-Stellen auf und wirkt als epigenetische Modifikation, die die Gentranskription steuert und die Aufrechterhaltung der Chromatinstabilität beeinflusst. Dieser Mechanismus ist tief in Prozesse wie zelluläre Entwicklung, embryonale Differenzierung, Alterung und Drogenabhängigkeit eingebunden. Darüber hinaus könnte die DNA-Methylierung zur Karzinogenese beitragen, indem sie Tumorsuppressorgene hemmt, und spielt eine entscheidende Rolle bei der Häufigkeit von Autoimmunerkrankungen wie Multipler Sklerose und Diabetes. Die DNA-Methylierung bietet einzigartige biologische Einblicke in Krebs, neurologische Störungen, Alterung und Entwicklung, Bereiche, die mit anderen Omics-Studien nicht zugänglich sind. Obwohl Technologien zur Methylierungssequenzierung entwickelt wurden, bleibt die Methylierungsarray-Technologie aufgrund ihrer Stabilität und Bequemlichkeit in der öffentlichen Datenbank von Bedeutung und bietet Datenunterstützung für die Mehrheit der Methylierungsforschung.

CD Genomics hat sich der Bereitstellung von Methylierungs-Array-Dienste für unsere Kunden, die Dienstleistungen mit dem aktuellen Methylierungs-Screening-Array (Illumina 270K) einleiten. Diese Plattform bietet Forschern ein kostengünstigeres und zuverlässigeres Werkzeug, das den tiefgreifenden Fortschritt der Methylierungsforschung vorantreibt.

Einführung in das Methylierungs-Screening-Array (MSA)

Laut wissenschaftlicher Berichte muss die Sequierungstiefe bei der Ganzgenom-Methylierung mindestens 100×1 Abdeckung erreichen, um eine Präzision zu erzielen, die mit der von Methylierungs-Mikroarrays vergleichbar ist. Seit der Einführung des Infinium-Methylierungsarrays wurden weltweit Daten von über 3 Millionen Fällen gesammelt, die mehr als 20.000 verwandte Literatur übertreffen und mehr als 225.000 öffentliche Datensätze für Forschungsanfragen bereitstellen. Um die Untersuchung spezifischer Krankheitskohorten und breiterer Gesundheitsuntersuchungen zu priorisieren, hat Illumina ein neuartiges Methylierungs-Mikroarray-Produkt namens Methylation Screening Array (MSA) eingeführt.

Das Infinium Methylation Screening Array umfasst etwa 270.000 Methylierungsstellen, kurz MSA270K, mit grundlegenden Anwendungen in der Forschung zu spezifischen Krankheitskohorten und umfassenden Gesundheitsuntersuchungen. Das Array unterstützt hauptsächlich Forschungen, die sich auf Bereiche konzentrieren, die für menschliche Eigenschaften, Krankheitsphänotypen, Umwelteinflüsse und Alterung intrinsisch sind. Mit einer hohen Präzision hat dieses Mikroarray den Durchsatz der Einzel-Array-Erkennung um 48 Proben erhöht, was einer sechsfachen Steigerung im Vergleich zum Infinium MethylationEPIC v2.0 entspricht, und damit einen höheren Durchsatz und niedrigere Kosten erreicht.

Abbildung 1 Infinium Methylation Screening Array (Bildquelle Illumina)

Vergleich von Methylierungsassays 270K vs 935K

Merkmalsassoziierte Loci des Infinium Methylation Screening Arrays (MSA 270K)

MSA 270K umfasst eine umfangreiche Anzahl von krankheitsassoziierten Loci, die sorgfältig kuratiert und validiert wurden. Der Chip umfasst eine umfassende Palette von Merkmalen und Krankheitsmanifestationen aus verschiedenen Bereichen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf, kardiovaskuläre, metabolische, psychische Gesundheit, Autoimmunität, Atemwegserkrankungen, Fortpflanzung, Nieren, Alterung, genetische, Umweltbelastung und infektiöse Bereiche.

Ungefähr 50 % der bekannten assoziierten Loci stammen von Methylierungsarrays. Diese Loci werden durch die Analyse veröffentlichter Daten, wissenschaftlicher Literatur und des Infinium-Methylierungsarrays entschlüsselt, was zur Entdeckung von Assoziationen zwischen CpG-Methylierung und verschiedenen Merkmalen oder Krankheiten beiträgt.

Ungefähr 100.000 neue CpG-Stellen, die hauptsächlich in regulatorischen Regionen und zellspezifischen chromosomalen Zuständen angereichert sind, stammen aus der Analyse von Whole-Genome-Bisulfite-Sequenzierungsdaten (WGBS) auf Einzelzell- oder Bulk-Ebene aus veröffentlichten Artikeln.

Das Array fördert auch die Multi-Omics-Forschung über die CpG-Methylierung hinaus. Es umfasst zusätzlich 2776 Cph-Stellen und 3848 Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs mit einer hohen Häufigkeit des minor Allels (MAF)), die aus genomischen Datenbanken ausgewählt wurden.

Assoziationsanreicherung von Merkmalen im Infinium Methylation Screening Array (MSA 270K)

Abbildung 2 Marker auf dem Infinium Methylation Screening Array sind stark angereichert in bekannten, eigenschaftsassoziierten CpGs über verschiedene Eigenschaftstypen hinweg.

Das MSA 270K Methylierungs-Array, das auf modernster Infinium-Array-Chemie basiert, implementiert mehrere bead-basierte Nachtests für jede CpG-Stelle. Jede Perle trägt Tausende von Sonden, um die Genauigkeit und Zuverlässigkeit der Detektionsergebnisse sicherzustellen. Nach strengen internen Tests übersteigt die Reproduzierbarkeit des MSA 270K 98%, während die überlappenden Sonden mit dem Infinium Methylation EPIC v2.0 (935K) eine Reproduzierbarkeit von über 96% aufweisen, was eine außergewöhnliche Leistung und Stabilität demonstriert.

Abbildung 3 Leistung des Infinium Methylierungsscreening-Arrays

Vorteil des Methylierungs-Screening-Arrays

Fokussierte Abdeckung: Das Array zielt auf 270.000 einzigartige Methylierungsstellen ab, die mit häufigen menschlichen Merkmalen, Krankheitsphänotypen, Expositionen, Alterung und mehr verbunden sind. Diese fokussierte Abdeckung gewährleistet eine umfassende Erkundung relevanter epigenetischer Variationen.

Skalierbarkeit: Mit der Fähigkeit, bis zu 600.000 Proben pro Jahr auf einem einzelnen iScan™-System mit dem 48-Proben-BeadChip zu verarbeiten, ermöglicht das Array mühelos großangelegte Methylierungsprojekte.

Zuverlässige Daten: Die Datenreihe liefert zuverlässige Methylierungsdaten mit über 98% Reproduzierbarkeit von Probe zu Probe, was Konsistenz und Genauigkeit der Forschungsergebnisse gewährleistet.

Experteninhaltsauswahl: Die Inhaltsauswahl für das Array basiert auf Expertenkuration und integriert leistungsstarke Merkmalsassoziationen aus veröffentlichten Studien, funktioneller Genomsequenzierung und genomischen Datenbanken. Dies stellt sicher, dass das Array bekannte und vorhergesagte epigenetische Assoziationen umfassend abdeckt.

Multiomische Fähigkeiten: Neben CpG-Methylierung zielt das Array auch auf nicht-CpG-Methylierungsstellen ab und umfasst die Untersuchung von Einzel-Nukleotid-Polymorphismen (SNPs) mit hohen Frequenzen des minor Allels. Dieser multiomische Ansatz bietet einzigartige Einblicke in die Krankheitsmechanismen in verschiedenen Populationen.

Neuartige Inhalte von WGBS: Das Array umfasst Inhalte, die aus Datensätzen der Whole-Genome-Bisulfite-Sequenzierung (WGBS) ausgewählt wurden und sich auf Loci konzentrieren, die mit verschiedenen genomischen Merkmalen verbunden sind, einschließlich Zelltyp, Genexpression, Chromatinzugänglichkeit und mehr. Diese neuartigen Inhalte erhöhen den Nutzen des Arrays bei der Erforschung epigenetischer Landschaften.

Verbesserte Skalierbarkeit mit dem Methylierungs-Workflow: Angetrieben von der Infinium EX Methylierungsplattform bietet das Array verbesserte Skalierbarkeit und Kosteneffizienz für umfangreiche Methylierungsstudien. Der fortschrittliche Workflow senkt die Verarbeitungskosten und die Durchlaufzeit, wodurch er sich für große bevölkerungsbezogene Projekte eignet.

Einfache QC- und Datenanalyse: Illumina bietet Softwaretools zur Qualitätskontrolle von Array-Daten, die zuverlässige Ergebnisse gewährleisten.

Workflow der Analyse von Methylierungs-Screening-Arrays

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