Illumina 850K甲基化晶元及其分析工具ChAMP

技術簡介

為了更經濟有效地進行DNA甲基化分析，Illumina公司提供了一個更強大的甲基化分析平台： Illumina InfiniumMethylationEPIC BeadChip （DNA甲基化850K晶元），不但包含了原450K晶元90%以上的位點，並額外增加了增強子區的350,000個位點，可以對正常樣本和FFPE樣本單個CpG位點進行定量甲基化檢測，該晶元是目前最適合甲基化圖譜分析研究的全基因組DNA甲基化晶元。

850K晶元覆蓋了全基因組853,307個CpG位點，全面覆蓋CpG島、啟動子、編碼區及增強子。覆蓋CpG島、RefSeq基因、ENCODE開放染色質、ENCODE轉錄因子結合位點、FANTOM5增強子區域。850K晶元包含以下位點：

? CpG島以外的CpG位點；

? 人類幹細胞中鑒定到的非CpG甲基化位點（CHH位點）；

? 在正常樣本VS腫瘤樣本（多種類型腫瘤）以及不同類型組織中鑒定到的差異甲基化位點；

? FANTOM5項目鑒定到的增強子區域；

? ENCODE項目開放染色質和增強子區域；

? DNase超敏位點；

? miRNA啟動子區域；

? 原450K晶元＞90%的位點；

ChAMP是一個功能異常強大的R包，包括了從甲基化晶元原始數據預處理、標準化到差異的識別等全面的功能。2016年作者對該包進行了更新，新增功能包括細胞類型異質性糾正，差異甲基化塊分析，基因集富集分析，功能表觀模塊分析以及基於圖形用戶界面的作圖。之前的文章中已經介紹了老版本ChAMP用於分析450K數據，本文將以EPIC數據為例介紹該包的新功能。

1實例分析

本文使用了EPIC dataset GSE86831數據集，包括15個樣本四種表型：a transformed prostate cancer cellline (LNCaP); primary cell cultures of prostate epithelial cells (PrEC);patient-matched cancer associated fibroblasts (CAF) and non-malignant tissueassociated fibroblasts (NAF)。在GEO中下載IDAT文件以及樣本信息文件：

1、數據載入，值得注意的是，樣本信息文件以及樣本文件應在同一文件夾：

myLoad

2、繪製beta值密度分布圖：

QC.GUI(arraytype="EPIC")

左上角表示的是multi-dimensional scaling，每個點表示一個樣本，右上角表示type-1和type-2探針密度分布圖，左下角表示每個樣本的beta值密度分布，右下角表示所有樣本的系統聚類圖。

如果type-1和type-2探針有顯著差異，則需要進行校正，本文使用的是BMIQ方法，

myNorm

BMIQ標準化後結果圖，紅線表示type-1的beta分布圖，黑線表示type-2的分布圖，藍線表示標準化後的type-2分布圖。

3、差異甲基化探針DMP鑒定：

myDMP

鑒定完DMP以後，DMP.GUI()函數可以對數據集進行可視化操作：

A圖展示DMPs在基因組上的分布，B圖顯示CpG位點甲基化值的箱式圖，C圖顯示顯著富集在基因NFIX上的CpG位點，D圖展示了70個CpG最為富集的基因。

4、鑒定差異甲基化區域及其可視化：

myDMR

DMR.GUI(DMR=myDMR,arraytype="EPIC",compare.group=c("PrEC_cells","LNCaP_cells"))

使用bumphunter演算法鑒定差異甲基化塊DMB：

myBlock

Block.GUI(arraytype="EPIC",compare.group=c("PrEC_cells","LNCaP_cells"))

左上角表示顯著的DMRs，右上角表示每種表型的DMR，下圖則為DMB的可視化結果。

5、對DMBs和DMRs進行GSEA分析：

myGSEA

6、計算拷貝數變異：

myCNA

通過比較每個樣本與對照表型計算拷貝數變異或者比較每個樣本與平均拷貝數來計算變異情況。

上圖表示NAF樣本的拷貝數變異

7、差異甲基化基因模塊分析：

myEpiMod

點表示基因，點的顏色表示正常與癌症組織的甲基化差異程度，邊的權重表示兩個基因甲基化差異程度。

編輯：cepi-2

CEPI感謝您的支持！

（IOS系統用戶專用通道）

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！