唐氏综合征患者iPSCs基因组DNA甲基化异常模式的分析和验证

摘要

目的探讨唐氏综合征（Down syndrome, DS）DNA甲基化模式以及基因不同元件甲基化水平与DS基因表达的相关性。方法应用全基因组亚硫酸氢盐测序技术筛选来源于DS患儿和正常对照的诱导多功能干细胞（induced pluripotent stem cells,iPSCs）中差异甲基化区域（differentially methylated region,DMR）,对其在染色体和基因位置上的分布进行统计分析。通过聚类分析,研究差异基因涉及的功能。并结合全基因组表达谱数据和实时荧光定量PCR（quantitative real-time PCR,qRT-PCR）研究不同基因元件甲基化的调控作用。结果 DS iPSCs中共检测出1569个DMR,启动子区高甲基化所占比例明显高于基因体（genebody）,且DMR不富集在21号染色体上。启动子和genebody高甲基化均对基因表达起到抑制作用。聚类结果显示,具有DMR的基因显著富集在神经发育、干细胞多能性以及组织器官大小调控的相关通路上。结论 DS iPSCs中DNA甲基化异常在全基因组广泛分布,DS中DNA甲基化的分布模式和调控模式均不同于正常样本,DNA甲基化可能在早期胚胎发育过程中参与了唐氏综合征DS患者神经发育异常及其他异常的发生。