Mayo诊所与Illinois大学的研究人员合作，开发出了一种检测甲基化DNA的新单分子检测技术，这种技术以固态的纳米孔为基础。文章发表在Nature旗下的Scientific Reports杂志上。
表观遗传学修饰可以不改变基因编码，而影响基因的开启或关闭。甲基化是表观遗传学修饰的一个重要途径，细胞通过给DNA链添加甲基来调控基因表达。真核生物的基因组中，表观遗传学修饰主要以5-甲基胞嘧啶（5 mC）的形式存在。在包括癌症在内的多种疾病中，这些修饰与转录抑制、基因表达、疾病的发生和发展有着重要关联。
“近年来，人们开始研究用纳米孔进行基因组测序和筛选分析。而我们的这种新技术特别适用于研究表观遗传学相关疾病，可以免除一些现有方法中的必要步骤，”该研究的共同领导者，Mayo诊所的George Vasmatzis博士说。他指出，基于纳米孔的甲基化检测技术，不需要对DNA进行重亚硫酸盐转化、荧光标记和PCR。
“我们采用了更薄的膜和相应的制备步骤，来提高空间分辨率”另一位研究领导者，Illinois大学的Rashid Bashir教授说。
在这一技术中，研究人员利用人工薄膜上的纳米级小孔，来实现对单个分子的鉴别。他们用MBD1（MBD-1x）蛋白对甲基化位点进行选择性标记。与未甲基化的DNA相比，蛋白-甲基化DNA复合体所引起的离子阻塞电流（ionic blockage current）增加了三倍。由此人们可以通过检测纳米孔的离子电流，来鉴别甲基化和非甲基化DNA。
研究显示，在只有一个蛋白结合的情况下，该技术也可以成功分辨甲基化和非甲基化的DNA。这说明以纳米孔为基础的单分子甲基化检测技术，可以使检测分辨率达到单个甲基化CpG二核苷酸。此外，该技术还可以对目标分子的甲基化程度进行粗略定量。
在绝大多数癌症中，启动子序列的甲基化能够体现肿瘤的发展情况，是比许多基因指标更具优势的生物学指标。研究人员强调，基于纳米孔的甲基化检测技术无需重亚硫酸盐转化、荧光标记和PCR，因此在研究人类疾病中的表观遗传学作用时非常有用。
DNA甲基化技术研究进展
DNA甲基化作为表观遗传学研究的重要范畴，已经越来越受到研究者的关注。近年来，DNA甲基化研究受到广泛关注，从医学领域扩展到动植物研究当中，同时在研究方法上也取得了很大的突破。从应用上来分，大致可以分成两类：全基因组甲基化分析及特异位点甲基化检测。
全基因组甲基化检测技术一般采取的技术平台包括芯片平台和高通量测序平台，前者作为目前比较成熟的筛选工具，其中应用最为广泛的就Agilent平台和Illumina平台；后者将成熟的MeDIP技术与二代测序相结合，可以快速有效地寻找基因组上的甲基化区域。
第三代测序技术的出现，更是让甲基化的直接测定成为可能。一年前，美国Pacific Biosciences公司利用独有的单分子实时(SMRT)测序技术，直接测定了DNA的甲基化。
特异位点甲基化检测技术层出不穷，其中甲基化特异性PCR、荧光定量法和焦磷酸测序较为熟悉。甲基化特异性PCR方法根据CpG岛中C、U碱基鉴定甲基化状态；荧光定量法其原理与SNP检测类似，针对亚硫酸氢盐处理之后的DNA片段，在甲基化位点上会存在单碱基的差异，根据这种差异进行探针设计，随后进行实时定量PCR，就能够检测甲基化的差异；焦磷酸测序技术是甲基化检测新的金标准。焦磷酸测序作为一种新的序列分析技术，能够快速地检测甲基化的频率，对样品中的甲基化位点进行定性及定量检测，为甲基化研究提供了新的途径。
