2020年9月4日，國際學(xué)術(shù)期刊Genome Biology在線發(fā)表了中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所Andrew Teschendorff研究組題為“EPISCORE: cell-type deconvolution of bulk tissue DNA methylomes from single-cell RNA-Seq data”的最新研究成果，該研究報道了一種新型算法——EPISCORE，是一種可以應(yīng)用于任意組織類型的表觀基因組單細(xì)胞解析算法。
DNA甲基化是發(fā)生在DNA上的共價修飾，作為一種重要的表觀遺傳類型，DNA甲基化受多種疾病及風(fēng)險因子的影響，與疾病的發(fā)生和發(fā)展有潛在的因果關(guān)系，并有望作為疾病診斷的一種新型生物分子標(biāo)記物。但是，由于實驗成本和條件的限制，大量的DNA甲基檢測一般只在混合了多種細(xì)胞類型的復(fù)雜組織中進(jìn)行，得到的是多個不同細(xì)胞類型DNA甲基化變化的平均值，難以用來統(tǒng)計不同細(xì)胞類型中DNA甲基化的功效及其生物學(xué)解釋。因此，領(lǐng)域內(nèi)迫切需要開發(fā)一種高效的計算生物學(xué)研究方法，能夠在單細(xì)胞層面解析復(fù)雜組織中的差異DNA甲基化組。
近期，中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所Andrew Teschendorff研究員指導(dǎo)的研究團(tuán)隊開發(fā)了一種名為“EPISCORE”的新型算法，用以從單細(xì)胞RNA-Seq中分析獲得給定組織類型中的各種細(xì)胞類型，并從中發(fā)現(xiàn)蘊(yùn)含與疾病發(fā)生相關(guān)DNA甲基化變化的特定細(xì)胞類型。EPISCORE算法利用了組織特異性單細(xì)胞RNA-Seq圖譜數(shù)據(jù)（比如Human Cell Atlas Consortium）的強(qiáng)大功能和高分辨率特性，基于細(xì)胞類型特異性標(biāo)記物的DNA甲基化差異特性，有效地將組織特異性mRNA表達(dá)圖譜轉(zhuǎn)化為單細(xì)胞分辨率的組織特異性DNA甲基化圖譜。利用EPISCORE算法對肺癌數(shù)據(jù)開展研究，成功揭示了肺癌內(nèi)皮細(xì)胞中的DNA甲基化表觀遺傳改變，提示表皮細(xì)胞向間充質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)化過程是癌細(xì)胞入侵和轉(zhuǎn)移的基礎(chǔ)。
由于大多數(shù)公開的DNA甲基化數(shù)據(jù)源自于混合了多種細(xì)胞類型的復(fù)雜組織樣本，因此無法發(fā)揮其作為疾病診斷分子標(biāo)志物的潛力。EPISCORE的開發(fā)則使得科研人員能夠重新分析這些公開發(fā)表的表觀遺傳數(shù)據(jù)集，在精確獲得復(fù)雜組織樣本中不同細(xì)胞類型比例的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步在單細(xì)胞水平鑒定細(xì)胞特異性的DNA甲基化變化，對闡明表觀遺傳變化在疾病發(fā)生和發(fā)展中的因果作用具有重要意義。此外，EPISCORE算法低成本的特點使它成為單細(xì)胞甲基化組學(xué)分析的有效替代方法。而且，區(qū)別于單細(xì)胞甲基化組學(xué)分析，EPISCORE算法可應(yīng)用于任意組織類型的EWAS（表觀基因組關(guān)聯(lián)分析）研究。
中國科學(xué)院上海營養(yǎng)與健康研究所Andrew Teschendorff研究員為該論文的通訊作者，Andrew Teschendorff研究員和博士研究生朱天余為該研究的共同第一作者。該研究得到了中國科學(xué)院和國家自然科學(xué)基金委項目資助，項目批準(zhǔn)號分別為31571359，31771464和31970632。（科技處）
圖. EPISCORE算法流程圖
原文鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-020-02126-9
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