DNA甲基化是指在DNA甲基转移酶（DNA methyltransferase, 缩写DNMT）的作用下，在 DNA 链中的一个碱基上添加一个甲基基团，是一种关键的表观遗传修饰。在哺乳动物中，DNA 甲基化主要发生在胞嘧啶碱基的第五个碳原子上，形成 5-甲基胞嘧啶或 5-甲基胞嘧啶核苷 (5-mC)。DNA 甲基化几乎只存在于 CpG 二核苷酸上，是一个关键的表观遗传标记和基因表达调控因子。DNA 甲基化过程在一些生物学现象中起重要作用，例如在高等真核生物中，DNA 甲基化参与调控染色体稳定性、印记、X 染色体失活和癌变等多个细胞过程，是生物体重要的表观调控机制之一。
全基因组DNA甲基化测序（Whole-genome bisulfite sequencing，WGBS），其原理是用重亚硫酸盐(Bisulfite) 处理DNA序列，首先将基因组中未发生甲基化的 C 碱基转换成 U，从而与原本具有甲基化修饰的碱基C区分开来，然后进行PCR扩增，结合高通量测序技术，可获得全基因组范围内单碱基分辨率的所有DNA甲基化情况，信息最为丰富、全面，绘制全基因组范围内绘制单碱基分辨率的DNA 甲基化图谱。
应用方向
干细胞分化：干细胞，无论是诱导多能干细胞还是胚胎干细胞，都具有非常相似的DNA甲基化修饰特征，干细胞在分化过程中可能存在表观基因组转化，而不是遗传转化。
发育生物学：在原生殖细胞和胚胎发育的整个过程中，DNA甲基化模式会发生全基因组范围内的重排。DNA甲基化模式改变能引包括染色体状态改变在内的一系列变化，进而决定细胞分化的方向。维持正常的DNA甲基化模式和甲基化水平,是胚胎正常发育以及组织特异性分化所必需的。
疾病诊断： WGBS用于检测相关基因的异常甲基化 比如肿瘤细胞中，抑癌基因启动子区CpG岛被高度甲基化，抑制了抑癌基因的表达，从而导致肿瘤发生，如急性早幼粒细胞白血病、胃癌等。
技术优势
1. 测精度高，单碱基分辨率，精确分析每一个C碱基的甲基化状态
2. 检测范围广，实现全基因组水平上甲基化研究
3. 先进的测序平台，采用DNBSEQ-T7测序平台，结果更可靠
4. 一站式服务，提供样品处理、建库、测序和分析的全套服务，更可以提供多组学联合分析
技术流程
图1 WGBS实验流程
送样建议
样本来源：人、大鼠和小鼠（其他样本类型请咨询）
新鲜或冻存组织样本1 -2g
新鲜或冻存细胞系样本≥10^7个cell
DNA总量≥6μg，浓度≥50ng/μL
结果展示
图2 甲基化C 位点比例分布图
(不同颜色代表不同context 下甲基化C 位点，各部分面积的大小代表相应context 下甲基化C 位点的比例)
图3 甲基化位点在基因组上的分布
（不同颜色折线代表以10 kb为窗口，窗口内不同甲基化胞嘧啶占该类型胞嘧啶的比例）
图4 差异甲基化区域相关基因的KEGG通路分析
经典案例：Pilocytic astrocytoma demethylation and transcriptional landscapes link bZIP transcription factors to immune response[1].
背景
上皮星形细胞瘤（PA）是最常见的小儿脑肿瘤。尽管已有研究者对基因组和转录组水平进行了充分的研究，但仍缺乏完整的甲基化组，肿瘤细胞组成和免疫浸润的数据和研究进展。
方法
研究者对 9个PA 和16个对照样品进行了全基因组亚硫酸氢盐测序 (WGBS) 和分析，并整合数据库的154个PA和57个对照甲基化芯片数据。同样地，也对 49个PA和11个对照样品进行转录组测序。
结论
WGBS数据的分析显示，与对照组织相比，PA组织中有9381个显着差异的甲基化区域（DMR），且DMR的motif分析发现，这些DMR受到五个不同的TF家族的增强子和转录因子（TF）调控。甲基化和转录组数据的反卷积分析表明，与正常组织相比，PA中免疫细胞浸润具有显着变化。转录因子网络分析表明， bZIP转录因子与参与免疫相关过程的基因之间存在调控关系。作者为甲基化差异、基因表达差异与免疫细胞浸润之间的关系提供了关键证据。
图5 肿瘤低甲基化区域富含增强子和 bZIP 转录因子结合位点
参考文献：Aichmüller, C.F., et al., Pilocytic astrocytoma demethylation and transcriptional landscapes link bZIP transcription factors to immune response. Neuro-Oncology, 2020. 22(9): p. 1327-1338.
