エピジェネティック変化を検出する新手法はバイサルファイトシーケンシングを置き換えるかもしれない

イギリスのオックスフォードにあるルートヴィヒ癌研究所の科学者らは、2019年2月25日にNature Biotechnologyにオンラインで報告した研究で、DNAの化学修飾を検出するための新しく改良された方法を記載している。これらの修飾、または「エピジェネティック」マークは、遺伝子発現の制御を助け、それらのゲノム全体での異常な分布は癌の進行および治療抵抗性に関与している。

ルートヴィヒ癌研究所のアシスタントメンバーであるChunxiao Song博士とBenjamin Schuster-Boeckler博士が発表したこの論文は、「塩基分解での5-メチルシトシンおよび5-ヒドロキシメチルシトシンのバイサルファイトフリー直接検出（Bisulfite-Free Direct Detection of 5-methylcytosine and 5-hydroxymethylcytosine at Base Resolution.）」と題されている。この研究は、TET-assisted pyridine borane sequencing (TAPS)と呼ばれる彼らの方法が、DNAへのエピジェネティックな修飾をマッピングするための現在のゴールドスタンダードであるバイサルファイトシーケンシングと比べ、害が少なくより効率的な代替法であることを示している。

「我々はTAPSがDNAエピジェネティックシークエンシングにおける新しい標準としてバイサルファイトシーケンシングを直接置き換えることができると思う。それはDNAエピジェネティックシークエンシングをより手頃な価格にし、より幅広い学術研究および臨床応用に利用できる。」とSong博士は述べた。

エピジェネティック修飾の１つのクラスは、DNAの４つの塩基のうち１つへの化学基の結合を含む。 これらのマークはDNA配列自体を変えるのではなく、むしろ遺伝子のオンとオフの切り替えに影響を与える。このタイプの最も一般的な修飾には２つあり、シトシンに化学的メチル基およびヒドロキシメチル基を付加して５－メチルシトシン（5mC）および５－ヒドロキシメチルシトシン（5hmC）を生成するタイプである。

「5mCと5hmCの量の異常なパターンは癌の典型的な特徴だ。」とSong博士は述べた。 何十年もの間、生物学者は5mCと5hmCの修飾を検出するためにバイサルファイトに頼ってきたが、この化学物質は非常に破壊的であり、接触したDNAの99％に劣化を引き起こす。

「無細胞DNAの血中循環など、ごく限られた遺伝子サンプルを扱っているのであれば、バイサルファイトシーケンシングは非常に困難になる。」とSong博士は述べた。

亜硫酸水素塩配列決定のもう一つの限界は、それが5mCおよび5hmCを間接的にしか検出しないことである。 この技術は、メチル化シトシンを無傷のまま未修飾シトシンをウラシルと呼ばれる関連塩基に変換する。
「これは非常に非効率的で計算量が膨大だ。ウォーリーではない人を排除することで、ウォーリーを探すようなもだ。TAPSを使用すると、ウォーリーを直接見つけることができる。」とSong博士は述べた。