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利用全基因组亚硫酸氢盐测序技术，在39种主要人类细胞类型中获得了第一个等位基因特异性DNA甲基化的综合图谱，揭示了表观遗传调控的复杂景观，并为科学界提供了宝贵的资源。
研究人员首次开发了涵盖39种人类细胞类型的全面的等位基因特异性DNA甲基化图谱，揭示了复杂的表观遗传调控景观。该研究识别了超过3.4万个基因组区域，这些区域显示出基因组两个拷贝的明显ON/OFF甲基化模式，即等位基因特异性甲基化。
研究人员识别了细胞类型特异性的模式，为表观遗传修饰如何影响基因表达提供了宝贵的见解，并可能有助于解释在CHARGE综合征（一种以多系统出生缺陷为特征的罕见遗传性疾病）中观察到的独特遗传模式。
通过分析代表广泛健康人类细胞类型的排序样本，并利用先进的机器学习算法和遗传信息来解析两个亲本DNA拷贝的甲基化模式，研究团队精确识别了数百个“印记”区域——其中母本等位基因被甲基化并沉默，而父本等位基因处于活跃状态，反之亦然。
该研究发表在《Nature Communications》上，论文标题为“人体中印记和等位基因特异性DNA甲基化的图谱”。
“基因组印记在发育早期设定，普遍认为它在所有细胞类型中终生维持。然而，我们的图谱不仅确认了大多数已知的印记区域，还识别了许多新的区域，这些区域以细胞类型特异性的方式显示出亲本印记。”耶路撒冷希伯来大学和哈达萨医学中心计算机科学与工程学院的Tommy Kaplan博士解释说，“这些发现为研究亲本甲基化如何影响基因调控以及某些疾病的发展开辟了新的途径。”
利用机器学习算法和深度全基因组亚硫酸盐测序对新鲜分离和纯化的细胞群体进行研究，该研究揭示了一个详细的遗传和表观遗传调控景观，可能会重塑我们对基因表达和疾病的理解。
研究的重点之一是成功识别两个等位基因之间的差异，并在某些情况下证明这些差异源于基因组印记（等位基因是来自母亲还是父亲）。
研究团队识别了32.5万个基因组区域——大约占基因组的6%和11%的CpG位点——这些区域显示出完全甲基化和完全未甲基化的双峰模式。在这些区域中的3.4万个区域中，遗传变异（SNPs）与甲基化模式相关，确认了等位基因特异性甲基化，并表明遗传因素对DNA甲基化的广泛影响。
研究人员检测到460个具有亲本等位基因特异性甲基化的区域，包括数百个以前未知的印记区域。他们还发现，序列依赖性和亲本等位基因特异性甲基化经常在特定组织或细胞类型中是独特的，揭示了人体表观遗传调控中以前未被充分认识的多样性。
CHD7基因的组织特异性、母本等位基因特异性甲基化的验证表明，CHARGE综合征遗传中的父本偏向可能存在潜在机制。
“在CHD7中观察到的组织特异性印记的发现，突出了表观遗传调控的动态本质。”耶路撒冷希伯来大学和哈达萨医学中心医学系的Yuval Dor博士指出，“这可能对理解一些常染色体显性疾病的机制以及开发创新诊断工具具有重要意义。”
该图谱是科学界的一个宝贵资源，为等位基因特异性甲基化的进一步计算和分子分析提供了一个平台。其见解可能导致诊断印记相关疾病的新策略，并探索基于组织特异性表观遗传特征的治疗干预措施。
通过整合来自广泛组织和细胞类型的DNA甲基化和基因表达数据，该图谱不仅加深了我们对基因调控机制的理解，还为未来研究遗传学和表观遗传学在疾病发展和进展中的相互作用提供了一个关键资源。
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