什么是DNA甲基化？

DNA甲基化是指基因组胞嘧啶-鸟嘌呤二核苷酸（CpG）上的5位碳原子，在DNA甲基转移酶家族（DNMTs，DNMT1、DNMT3a和DNMT3b）的介导下，共价结合一个游离的甲基形成5-甲基胞嘧啶的过程^[1]。

DNA甲基化发生的机制是什么？

CPG二核苷酸不均匀地分布于基因组中，人们把基因组中CPG二核苷酸出现频率较高的一段区域称为CPG岛（CGI）^[2]。

在人类中，CGI一般存在于基因组的第1外显子区和启动子区^[3]，具有调控基因表达的作用。

正常人体组织中，大部分基因组重复区域的CPG二核苷酸是甲基化的，而CGI内的CPG二核苷酸则通常保持非甲基化状态；当发生肿瘤（包括肺癌）时，则可出现特征性的全局DNA低甲基化（通常以非编码区为靶点）和肿瘤抑制基因启动子中CPG的位点特异性高甲基化^[4]。

DNA甲基化发生的意义是什么？

当抑癌基因启动子区高甲基化时，可引起抑癌基因转录抑制、失活或沉默；基因组整体甲基化水平降低，可引起原基因组不稳定、癌基因活化等，导致肿瘤的形成或进展；其中，抑癌基因启动子区高甲基化或原癌基因低甲基化都可导致肿瘤的发生^[5]。

甲基化检测方法有哪些？

随着医学研究的进步，各种各样的甲基化检测方法层出不穷。

目前DNA甲基化预处理的方法主要有3类，即甲基化敏感的限制性内切酶消化、亚硫酸氢盐转换以及亲和富集法^[6]。

其中基于亚硫酸氢盐转换的甲基化特异性PCR是一种被广泛使用的经典的甲基化检测方法。荧光PCR法操作简便，且具有灵敏度高、特异性强、重复性好等特点。不断受到市场青睐。多个公司的荧光PCR法的甲基化检测试剂盒受到NMPA的批准。艾克伦的肺癌甲基化产品也于2022年02月15日获批。

DNA甲基化的临床应用如何？

肺癌的早期筛查和诊断能延长患者生存期和降低病死率。 有实验表明，吸烟患者低剂量CT(LDCT)早期检测能降低肺癌患者的死亡率，然而，由于LDCT存在费用过高和辐射暴露危险等缺陷，限制了其临床应用^[7]。游离DNA甲基化可作为强有力的生物标志物，准确且定量检测游离DNA甲基化水平对于肿瘤的早期辅助诊断和疗效监测具有十分重要的意义。目前，DNA甲基化作为生物标志物已广泛用于肺癌、胃癌、乳腺癌、结直肠癌、肝癌、胰腺癌等癌症的诊疗。

参考文献：

[1] Rajabi H ,  Tagde A ,  Alam M , et al. DNA methylation by DNMT1 and DNMT3b methyltransferases is driven by the MUC1-C oncoprotein in human carcinoma cells[J]. Oncogene, 2016.

[2] Zhang L ,  Dai Z ,  Yu J , et al. CpG-island-based annotation and analysis of human housekeeping genes[J]. Briefings in Bioinformatics, 2020.

[3]Bangqing, Liu, Jianfei, et al. Promoter methylation status of tumor suppressor genes and inhibition of expression of DNA methyltransferase 1 in non-small cell lung cancer.[J]. Experimental biology and medicine (Maywood, N.J.), 2016.

[4]Sandoval J ,  Heyn H ,  Moran S , et al. Validation of a DNA methylation microarray for 450,000 CpG sites in the human genome[J]. Epigenetics, 2011.

[5]Esteller M . Cancer epigenomics: DNA methylomes and histone-modification maps. [J]. Nature Reviews Genetics, 2007, 8(4):286-298.

[6]王迪，牛春艳，王志栋，等. DNA 甲基化检测方法及结果准确性分析 [J].计量科学与技术，2022,66(4):55-62.

[7]Su Y, Fang HB, Jiang F. An epigenetic classifier for early stage lung cancer. Clin Epigenetics. 2018 May 22;10:68. doi: 10.1186/s13148-018-0502-3. PMID: 29796119; PMCID: PMC5964676.