2021年5月31日，中国科学院北京生命科学研究院孙中生团队与北京大学肿瘤医院合作在国际期刊briefings in bioinformatics发表了题为 “A new approach to decode DNA methylome and genomic variants simultaneously from double strand bisulfite sequencing” 的最新研究成果。该研究开发出了可以同时精准分析全基因组DNA甲基化、半甲基化与遗传突变的新方法，为从遗传和表观遗传角度解析疾病及生命现象的发生发展过程提供了一个有效且可靠的工具。 

　　遗传及表观遗传变异能够交互作用，在疾病及生命现象的发生发展过程中发挥着至关重要的作用。DNA甲基化作为一种主要的表观遗传修饰形式，具有抑制转座子活性、控制基因组印迹及调控基因表达等多种生物学功能。全基因组亚硫酸盐测序利用亚硫酸盐反转所导致的C>T转变来定量单个位点的甲基化水平，是检测DNA甲基化组的经典方法。基于此，一些研究开发了从亚硫酸盐测序数据中识别单核苷酸突变的软件。但是由于C>T突变是群体中最广泛存在的遗传变异（如人类dbSNP数据库中35%的单核苷酸变异是C>T），所以这些软件并不能从现有的全基因组甲基化测序数据中准确识别C>T突变，也无法解决亚硫酸盐翻转失败以及比对错误所造成的假阳性问题。群体中这些广泛存在的C>T突变为此类位点甲基化水平的精确测量也带来了极大的挑战。 

　　针对现有全基因组DNA甲基化分析存在的缺点，孙中生团队在长期从事表观基因组新技术研发及应用的工作基础上，开发了一种有效且可靠的在全基因组中解析DNA甲基化和遗传变异的新方法----DSBS。该方法通过利用发夹状的接头将亚硫酸盐处理后的DNA两条链连接在一起，高通量测序后，通过生物信息分析流程（https://github.com/tianguolangzi/DSBS）可以同时检测来自于同一条双链DNA的两条DNA链，实现了从一套测序数据中同时精准分析DNA甲基化水平和单核苷酸变异。相对于目前表现最好的从全基因组甲基化测序数据中检测单核苷酸变异的分析软件BS-SNPer，DSBS将单核苷酸变异的检测灵敏度从75.2%提升至92.4%，将准确度从77.7%提升至92.7%。在DNA甲基化检测的准确性方面，DSBS与目前DNA甲基化检测的金标准MethylC-seq检测DNA甲基化水平的相关性达到了0.95，并且具有很高的技术重复性。为从遗传和表观遗传角度解析生命现象及疾病的发生发展过程提供了行之有效的工具，强调了在群体表观基因组学研究中考虑遗传背景的重要性。 

　　该项工作由孙中生组已毕业的研究生梁加龙及张坤共同完成，孙中生研究员和北京大学肿瘤医院滕花景副研究员为论文的共同通讯作者，此研究得到了国家自然科学基金及广东省重点研发计划项目的资助。  

　　论文链接:
  https://academic.oup.com/bib/advance-article-abstract/doi/10.1093/bib/bbab201/6289882

　　 

图 DSBS技术建库策略及其识别单核苷酸遗传变异和DNA甲基化水平的准确性