June 16th, 2017
この研究では、最適化されたメチル-CpG結合ドメイン(MBD)配列決定プロトコルと、慢性リンパ球性白血病(CLL)患者において差別的にメチル化されたCpGリッチ領域を同定するための計算パイプラインについて記載する。
この手順の全体的な目標は、全体的なメチル化プロファイリングを研究し、次世代シーケンシングを使用して慢性リンパ性白血病患者における異なるメチル化CpGリッチ領域を特定することです。この方法は、潜在的なCLL特異的シグネチャー遺伝子の特定、疾患の病因、予後など、エピジェネティクス分野の重要な質問に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、偏りなくPCRに依存しない方法でCpGメチル化の完全なゲノムワイドカバレッジを提供することです。
まず、市販のDNA抽出キットを使用して、製造元のプロトコルに従って、患者および正常な末梢血単核細胞サンプルからゲノムDNAを分離します。テキストプロトコルに記載されているようにゲノムDNAを定量した後、TEバッファーを使用して各サンプルから5マイクログラムのゲノムDNAを合計200マイクロリットルに希釈し、マイクロリットルあたり25ナノグラムの最終濃度を与えます。次に、超音波処理器を使用して、特別に設計されたチューブで、オンとオフの合計30サイクルで30サイクル超音波処理を行います。
5サイクルごとに、チューブを短く回転させてサンプルを底まで集めます。テキストプロトコルに記載されているように、DNA電気泳動を使用してすべてのサンプルの超音波処理範囲を確認してください。磁性ストレプトアビジンビーズを調製するには、まずキットに付属のストックチューブからビーズを再懸濁します。
ビーズをゆっくりと上下にピペットで動かして、均質な懸濁液を得ます。断片化されたDNAサンプル5マイクログラムごとに、50マイクロリットルのビーズを清潔でラベル付きの1.5ミリリットルの別々のチューブに入れます。50マイクロリットルの1Xビーズ洗浄バッファーを添加して、最終容量100マイクロリットルにします。
チューブを磁気スタンドに1分間置き、すべての磁気ビーズが磁石に面するチューブの内壁に集中できるようにします。ビーズに触れずに、200マイクロリットルのピペットを使用して液体を取り除きます。次に、マグネットスタンドからチューブを取り外し、250マイクロリットルの1Xビーズ洗浄バッファーを追加し、ピペットでビーズを穏やかに混合します。
すべてのサンプルについてこれらのステップを少なくとも4回繰り返した後、最後にサンプルを250マイクロリットルの1Xビーズ洗浄バッファーに再懸濁します。サンプルを氷の上に保ちます。MBD-ビオチンタンパク質を洗浄したビーズに結合させるには、まず35マイクロリットルのタンパク質を別々のチューブに加え、1倍のビーズ洗浄バッファーを使用して総容量を250マイクロリットルにします。
250マイクロリットルの洗浄ビーズに250マイクロリットルの希釈MBDタンパク質を加え、室温で端から端まで回転させます。ビーズをタンパク質に1時間混合した後、タンパク質に結合した磁気ストレプトアビジンビーズを磁気スタンドにチューブを1分間置いて洗浄します。ピペットを使用してビーズに触れずに液体を取り除きます。
次に、250マイクロリットルの1Xビーズ洗浄バッファーを加え、チューブを回転ミキサーに室温で5分間置きます。洗浄ステップをさらに2回繰り返してから、洗浄したMBD-ビオチンビーズを200マイクロリットルの1Xビーズ洗浄バッファーに再懸濁し、ビーズをメチル化DNA捕捉の準備を整えます。清潔な1.5ミリリットルのDNaseフリーチューブに、100マイクロリットルのミリリットルビーズ洗浄バッファーと180マイクロリットルの断片化されたゲノムDNAを追加します。
DNaseフリー水を使用して最終容量を500マイクロリットルにします。断片化されたゲノムDNAの残りの20リットルに380マイクロリットルのDNaseフリー水を追加します。サンプルを凍結して後でさらに処理し、インプットDNAコントロールとして使用します。
洗浄したMBD-ビオチンビーズの入ったチューブを磁気スタンドに1分間置き、ビーズを乱さないように液体を除去します。次に、ビーズ洗浄バッファーで希釈した500マイクロリットルの断片化ゲノムDNAを添加します。すべてのチューブをパラフィンフィルムでしっかりと密封し、摂氏4度で毎分8〜10回転のエンドツーエンド回転スタンドに一晩放置します。
DNAとMBDビーズの結合反応後、チューブを磁気ラックに1分間置き、チューブの内壁にすべてのビーズを集中させます。ビーズに触れずにピペットで上清液を取り出し、この未結合のDNAサンプル画分を氷上に保存します。次に、200マイクロリットルの1Xビーズ洗浄バッファーをビーズに加え、チューブを回転スタンドに室温で3分間置きます。
マグネットスタンドで液体を取り除いた後、さらに2回洗浄を繰り返して、未結合の残留DNAを除去します。最終洗浄後、キットに付属の高塩分溶出バッファー200μLを加えてDNAを溶出します。次に、チューブを回転スタンドに室温で15分間置きます。
インキュベーション後、磁気スタンドに1分間置き、ピペットを使用して上清を新しいきれいな1.5ミリリットルのチューブに慎重に移します。次に、ビーズに200マイクロリットルの高塩分溶出バッファーを加え、チューブを室温でさらに15分間回転させて溶出を繰り返します。最初の溶出液の 200 マイクロリットルが入った同じチューブに 2 番目の溶出液を加えます。
DNAを沈殿させるには、1マイクロリットルのグリコーゲン、40マイクロリットルの3モル酢酸ナトリウム、pH 5.2、および800マイクロリットルの氷冷無水エタノールを400マイクロリットルの溶出DNAに加えます。また、以前に凍結した400マイクロリットルのインプットDNAコントロールサンプルに試薬を追加します。チューブをボルテックスしてよく混合してから、マイナス80°Cで一晩インキュベートします。
翌日、チューブを12, 000倍のgと摂氏4度で30分間遠心分離します。ペレットを乱さないように慎重に上清を捨ててください。次に、500マイクロリットルの70%エタノールを加え、チューブをボルテックスします。
同じ条件でチューブを再度遠心分離した後、15分間、ピペットを使用して慎重に上清を取り除きます。その後、チューブを室温で最高速度で1分間遠心分離し、ピペットチップを使用して残留エタノールを完全に除去します。ペレットを室温で5分間風乾します。
最後に、DNAペレットに10マイクロリットルのDNaseフリー水を加えてから、テキストプロトコルに記載されているメチル化DNA定量、MBDシーケンシング、および分析に進みます。この分析により、正常な対照と比較して、CLLサンプルに濃縮されたいくつかの異なる高メチル化領域と低メチル化領域が同定されました。これらの異なるメチル化領域は、異なるクラスのタンパク質コード遺伝子と非コード遺伝子にマッピングされました。
最後に、データ解析では、2つの異なる正常対照の比較から得られたCLL関連の差次的メチル化領域との間に有意な重複が示されました。ここでは、2つの異なるメチル化遺伝子の標的領域に位置するすべてのCpG部位を、パイロシーケンシングを使用して多数のCLLサンプルで検証しました。この方法に必要な超音波処理の最適な範囲をここに示します。
この断片化されたDNAの範囲は理想的であり、次世代シーケンシングの目的により適しています。一度習得すると、このテクニックは適切に行われれば2日で行うことができます。この手順を試みている間、最終的なDNA回収に影響を与える重要な要素は、使用されるインプットDNAの品質と量、および超音波処理後の断片化されたDNAの範囲です。
この方法を使用することにしたのは、ゲノム全体のすべてのメチル化領域をカバーするメチル化DNAを濃縮するための免疫沈降に基づく最初のCLLグローバルメチル化研究であるためです。この技術の意味は、同定された異なるメチル化シグネチャー遺伝子が全体的な正常なバイオマーカーおよび治療のエピジェネティックな標的として機能する可能性があるため、予後または治療にまで及びます。この手順に従うと、濃縮されたメチル化DNAは、ハイブリダイゼーションやマイクロアレイなどの他のダウンストリームアプリケーションに使用できるようになり、アレイ上に存在する固定されたCpG部位のセットを使用して、2つのサンプルまたは疾患エンティティ間のメタロームを簡単に比較できます。
最後に、これは、タンパク質をコードする遺伝子にまたがるアノテーションされた配列や、反復的な要素や長いノンコーディングRNAにまたがるアノテーションされていない配列など、ゲノム全体の多数の患者サンプルのメチル化配列を分析するための費用対効果の高い手法です。
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この研究は、慢性リンパ球性白血病(CLL)患者におけるメチル化されたCpGリッチ領域を特定するための最適化されたメチル-CpG結合ドメイン(MBD)シーケンシングプロトコルと計算パイプラインについて説明しています。この方法は、バイアスのないPCR非依存的な完全なゲノムワイドのCpGメチル化カバレッジを提供します。
This MBD-seq method enables unbiased, genome-wide methylation profiling in CLL patient samples, supporting target validation and biomarker discovery in hematologic oncology. By identifying differentially methylated regions in protein-coding genes, lncRNAs, and repetitive elements, the approach provides mechanistic de-risking for epigenetic targets and prognostic signatures. The protocol’s PCR-independent design enhances data reliability for preclinical target confidence and portfolio triage in epigenetic therapy development.
The method fits within the discovery-to-preclinical continuum, enabling methylation-based target identification that informs lead optimization and biomarker-driven stratification in CLL research.