DNA甲基化是最丰富,最广泛研究的表观遗传修饰之一,在各种生物学过程中起着至关重要的作用,例如发育,癌症,衰老和复杂疾病。在癌症基因组图集(TCGA)等大型队列研究中,Illumina阵列已被广泛用作高通量筛查的经典平台。但是,这种类型的阵列覆盖了人类基因组中的CpG位点的3%。最新一代的DNA测序技术以PACBIO HIFI系统为例,具有产生长序列读数的独特能力,最高为25千碱基。太平洋生物科学(PACBIO)的最新进步致力于提高每碱基准确性和检测DNA修饰的能力。在这项研究中,我们使用DNA甲基化标准评估了PACBIO HIFI测序的性能。由人DNA在CpG部位酶甲基化的DNA标准和未甲基化的人DNA源自HCT116 DKO细胞系。1 ug。样品被测序为约8倍覆盖范围。DNA甲基化数据,并使用PB-CPG-Tools从BAM文件中提取甲基化值。然后,我们比较了从PACBIO HIFI测序获得的结果与由史诗阵列和整个基因组亚硫酸盐测序(WGB)产生的结果。我们发现WGB和PACBIO HIFI天然DNA甲基化调用表现出很高的一致性,表现优于史诗般的阵列,这两种史诗阵列都与甲基化标准和报道的CPG数量一致。使用甲基化的标准样品,HIFI数据报告约有85%的CpG位点的甲基化比大于90%,平均基因组宽93%。同样,WGBS数据显示了约85%的CpG位点的甲基化比大于90%,平均基因组宽95%。相比之下,Epic阵列仅报告40%的CpG位点的甲基化比大于90%,而整个基因组中平均为87%。这些结果表明,HIFI长读取测序可以准确检测到接近100%甲基化的区域的DNA甲基化信号。我们的研究提供了对检测DNA甲基化模式的PACBIO HIFI测序表现的见解及其作为史诗阵列的替代方案的潜力。这项研究的发现说明了如何将DNA甲基化标准用作评估DNA甲基化调用模型的基础真实参考。
摘要:背景:DNA 甲基化 (DNAm) 是整个发育过程中基因表达的关键表观遗传调节因子。发育中的胎儿大脑是一种高度动态的组织,但我们对整个发育过程中表观遗传变异的关键驱动因素的理解有限。结果:因此,我们使用全基因组亚硫酸盐测序评估了胎儿皮层中超过 3900 万个位点的基因组甲基化,并发现了甲基化水平在整个发育过程中动态变化的位点和区域。我们发现这些位点的 DNAm 与附近的基因表达相关,并在胎儿脑组织中富含增强子染色质状态。此外,这些位点富含与精神疾病相关的基因和与神经发生有关的基因。我们还发现在胎儿发育过程中,两性之间存在常染色体 DNAm 差异,尽管这些差异的功能后果不太明显。我们最后证实,这一关键时期的动态甲基化是特定的 CpG 甲基化,CpH 甲基化水平非常低。结论:我们的研究结果详细介绍了胎儿时期的大脑发育,也为成年后精神特征的发病机制提供了线索。简介:DNA甲基化(DNAm)在基因表达、组织分化和从胎儿期到青春期乃至更远的发育的表观遗传调控中起着重要作用。研究表明,在人脑中,DNAm 在出生后五年内特别具有可塑性,无论是在 CpG 还是 CpH(H=A、T 或 C)位点 [1] 。关键位点的甲基化水平随时间而变化,这些变化导致基因表达和剪接的调整。这些关键区域也与精神分裂症等神经发育障碍有关,其中早期失调起着至关重要的作用 [2, 3] 。DNAm 是一种有吸引力的表观遗传机制,可用于研究死后人类脑组织,因为它代表了遗传和环境效应之间的相互作用。饮食变化 [4] 、吸烟 [5] 和砷 [6] 等外部因素与 DNAm 水平的整体和位点变化有关。为了更好地理解精神疾病发展中异常 DNAm 模式的原因和后果,我们必须首先了解正常的情况。阐明产前发育过程中的典型甲基化变化既可以深入了解出生后发育大脑中活跃的基因表达和分子通路,也可以为识别出生后疾病状态下的异常 DNAm 提供基线,因为导致精神疾病症状的病理变化可能在疾病发作前几十年 [7] 。背外侧前额皮质 (DLPFC) 是大脑整个发育过程中的一个动态区域,对运动规划、概念组织和工作记忆至关重要,精神分裂症患者中,这种功能经常失调 [8]。之前使用微阵列量化 DNAm 的研究表明,DLPFC 中存在许多 DNAm 变化
ssouth@uoregon.edu 披露:Sanique South (N)、Yan Carlos Pacheco (N)、Levi Wood (N)、Nicholas Hannebut (N)、Cindy Brawner (N)、Matlock Jeffries (N)、Nick Willett (N) 简介:全球有数百万人患有创伤后骨关节炎 (PTOA),它是美国导致残疾的主要原因之一。此外,目前尚无已知的治愈方法或疾病改良疗法来阻止 PTOA 进展。细胞疗法在临床前研究中通常显示出巨大的潜力;然而,临床试验显示结果差异很大。这种差异被认为部分来自供体之间细胞效力的高度异质性以及宿主环境的多变性。了解供体人类间充质细胞 (hMSCs) 的可靠性和效力是确保 PTOA 获得一致和优化的治疗结果的关键步骤。 DNA 甲基化和去甲基化在调节 MSC 再生和免疫调节中发挥作用。然而,甲基化在 MSC 调节中的确切作用,以及基线表观遗传模式是否有助于预测关键治疗特性尚不完全清楚。为了弥补这些知识空白,本研究旨在基于基线表观遗传特征和结构结果建立供体 hMSC 治疗效力的预测模型,以研究可修改的细胞靶点,确保细胞治疗获得更好且一致的治疗结果。我们假设,与预测的治疗效果较差的 hMSC 相比,预测的治疗性 hMSC 将表现出独特的表观遗传特征。方法:体外研究:从 RoosterBio 和 Lonza 购买骨髓衍生的 hMSC。将来自 12 位供体的 hMSC 培养 24 小时(RoosterNourish TM -MSC 培养基,RoosterBio;MSCGM™ 间充质干细胞生长培养基,Lonza)。收获细胞并使用 Qiagen DNEasy 试剂盒提取 DNA。DNA 经过亚硫酸盐转化(每个样本 500ng,Zymo EZ DNA 甲基化试剂盒),然后加载到 Illumina Infinium HumanMethylation EPIC 阵列上,该阵列可以量化整个基因组中的 >850,000 个 CpG 位点,包括外显子、内含子和基因间区域。使用 R(v. 4.4.0)进行统计分析。使用 ChAMP 包(v.3.14)加载和处理原始 .IDAT 文件。首先加载原始阵列数据,并将 CpG 位点甲基化数据转换为 beta 值(0-1 甲基化值估计值表示给定 CpG 位点甲基化与未甲基化探针强度之比)。然后使用默认选项的 champ.norm 函数使用 beta 混合分位数归一化程序对 beta 值进行归一化。排除以下情况:(1)检测 P ≥0.01 的探针、针对非 CpG 位点的探针、位于性染色体上的探针,以及在CpG 探针 3' 端 5bp 范围内具有已知单核苷酸多态性的探针,其次要等位基因频率≥1% [1] (N=158,841)。对于模型开发,使用具有自动特征选择的 glmnet 包 (v. 2.0-16) 开发了弹性网络正则化广义逻辑模型。通过 3 倍内部交叉验证调整模型,并记录性能特征。由于发现几个 CpG 位点是再生能力的完美预测因子,我们随后执行了逐步减少数据集的方法,其中,在每一轮开发之后,从数据集中删除最终模型中包含的特征并重新进行开发,总共 50 轮开发周期。所有 50 轮中的所有模型都表现完美(AUC=1.0),可能是因为样本量相对较小而过度拟合。使用在 MATLAB(Mathworks)中生成的 PLSDA 和 PLSR 模型来识别治疗性 hMSC,并使用分泌的细胞因子水平读数作为独立变量,以不同的 hMSC 供体/治疗作为二元结果变量,对来自初始体外研究的 z 分数数据进行训练。使用已建立的内侧半月板横断面 (MMT) 临床前大鼠模型,在 PTOA 的体内临床前模型中验证了预测的治疗性 hMSC(图 1A)。结果:初步研究的数据用于训练 PLSR 预测统计模型。预测模型预测前瞻性地揭示了沿 LV 轴 1 分离的大约六个供体的 hMSC,预测与治疗效果相关,从而预测治疗效果较差和治疗效果较强的供体;因此,6 个样本被指定为可能的“反应者”,6 个被指定为可能的“无反应者”(图 1B)。在甲基化分析中,我们发现在 50 轮开发周期中选定了 119 个 CpG 位点。所有位点均存在显著差异甲基化(P 值 7.5E-8 至 4.1E-4)。与无反应者相比,应答者中大约一半的 CpG 为高甲基化(n=45),其余为低甲基化(n=43)。应答者与无反应者之间平均甲基化值差异最大(Δβ 最高)的 CpG 位点包括 cg14705220(Δβ=0.25 应答者-无反应者 [应答者高甲基化],P =4E-4)和 cg09382002(Δβ=-0.23,P =3E-4 [应答者低甲基化]),图 2。然后,我们对与这些差异甲基化位置相关的基因进行了通路分析。 119 个 CpG 定位到 88 个已知基因。这些基因在 T 细胞信号转导(IL-7 信号转导通路,P =2.27E-3)、吞噬细胞:NK 细胞相互作用(IL-15 产生,P =8.13E-3)和 B 细胞信号转导(April 介导信号转导 P =8.69E-3、B 细胞活化因子信号转导 P =9.09E-3)中的重要通路中富集。有趣的是,差异甲基化基因组位置中富集程度最高的基因网络集中在几个已知的 OA 效应物周围,包括 NFkB 复合物、组蛋白去乙酰化酶 (HDAC) 和机械感受器 (TRPV1) 等 (图 3)。讨论:甲基化数据结果支持了我们的假设,即预测的治疗性 hMSC 将表现出独特的表观遗传特征。我们的数据表明,基于来自 hMSC 的混合细胞 DNA 甲基化数据的模型可以很容易地区分可提供治疗益处的细胞产品和不会提供治疗益处的细胞产品。这些差异甲基化模式中涉及的基因在先前在 OA 中描述的途径中富集。意义/临床意义:DNA 甲基化分析可能有助于在膝关节 OA 关节内注射前筛选 hMSC 供体,以最大限度地提高临床益处。此外,进一步研究我们发现的驱动表观遗传差异的个体细胞亚群可能会揭示出可用于开发未来膝关节 OA 疗法的新途径。致谢:本研究得到了俄勒冈州吴仔人类表现联盟的支持。
自史前时代以来,食品保鲜一直是人类社会的一个重要方面。干燥、冷藏和发酵等古代方法已经发展成为包括罐装、巴氏灭菌、冷冻、辐照和化学添加等现代技术。包装材料的进步也在现代食品保鲜中发挥了重要作用。食品腐败是指食品因各种因素(如微生物污染、昆虫侵染或酶降解)而变得不适合食用。物理和化学变化也会促进腐败。例如,植物或动物组织的撕裂或某些食物成分的氧化会导致腐败。从植物或动物获得的食物在收获或屠宰后不久就开始腐烂。收获后处理过程中的机械损伤会释放出分解细胞物质的酶,导致食品质量下降。细菌、酵母和霉菌等微生物是食品腐败和食源性疾病的主要原因。从收获到准备,食品生产的任何阶段都可能发生污染。微生物污染的主要来源包括土壤、空气、动物饲料和植物表面。细菌是单细胞生物,在最佳条件下繁殖迅速。影响细菌生长的因素包括营养物质的可用性、水分、pH 值、氧气水平以及抑制物质的存在与否。了解这些因素对于有效保存食品和最大程度降低腐败风险至关重要。铁是细菌通过利用大气气体和代谢碳水化合物和蛋白质等食物成分而获得的一种必需元素。####温度和 pH 控制生长温度和 pH 值会显著影响细菌的生长速度。根据细菌的最佳温度范围,细菌可分为三类:嗜热菌、中温菌和嗜冷菌。####最佳环境条件细菌在 pH 值为 7 的中性环境中茁壮成长,需要一定量的可用水才能生长,以水活度比来衡量。####水活度和生长控制水活度定义为食品中水的蒸气压除以特定温度下纯水的蒸气压。大多数细菌无法在低于 0.91 的水活度阈值下生长,尽管一些嗜盐菌种可以耐受更低的值。#### 生长参数细菌生长受多种因素影响,包括氧气浓度,专性需氧菌需要自由氧,专性厌氧菌会因氧气的存在而中毒。#### 细菌种群动态细菌种群的生长遵循可预测的模式,包括滞后期、对数期、稳定期和衰退期。种群的大小通常按每克或每平方厘米的表面积来衡量。食品保鲜旨在改变食品的内部和外部条件和成分,以延长其保质期并防止变质。每克含有 107 到 108 个细胞的食品会产生异味,而每克含有 5 × 10^7 个细胞以上的食品通常会出现某种形式的腐败。某些细菌可以产生对热、化学物质、干燥和紫外线具有高度抵抗力的内生孢子,保持休眠状态,直到有利条件允许它们发芽和生长。食品保鲜方法有助于延长保质期,因为它可以减缓或停止微生物的生长,同时保持清洁和消毒的条件以防止污染。各种技术,包括冷冻、脱水、罐装、发酵等,都会影响食物的内部和外部条件。目标是创造不利于腐败生物的条件,确保食品安全。有效的保存依赖于适当的卫生条件、温度监测和正确的加工时间。烹饪、冷藏和腌制等简单的厨房操作也可以被视为保鲜方法。然而,如果没有适当的卫生条件,即使是严格的保存方法也会对消费者造成伤害。FoodDocs 的软件有助于简化食品安全管理,而清晰地了解保存技术对于成功的结果至关重要。食品保存是食品工业中一个至关重要的过程,旨在减缓腐败生物并延长保质期。采用各种方法,从工业过程到烹饪、冷冻和冷藏等小规模操作。这些技术改变了食物的外部或内部条件,使其不利于微生物的生长。一些方法涉及加热、脱水或改变 pH 值或酸度。大约公元前 12,000 年,罗马人等古代文明使用一种称为“蒸馏室”的技术,利用火的热量和烟雾来干燥水果、草药和蔬菜。这种早期的食品保存方法涉及通过各种方式进行脱水,例如使用盐或香料来增强脱水过程。发酵的概念后来被路易斯·巴斯德于 1857 年理解,但有证据表明它已经实践了数千年。大约公元前 7000 年,新石器时代的中国就记录了饮料的发酵过程。保存方法旨在延长保质期,防止食物变质,同时保证安全。无论采用何种原理,保存都能保护食物免受微生物生长的影响,从而延长其保质期。食品保存的重要性在于它对食品行业的可持续性和供应做出了贡献。它确保即使在收获季节过去也有稳定的食品供应,通过减少浪费来支持经济增长,通过发酵等过程增强风味,并使用冷冻干燥等现代方法保留原有特性。食品保鲜涉及一个不采用加热等苛刻方法的过程,因为加热会改变食品的特性。这种方法可以安全地储存和长期使用食品,并保持其最佳风味。此外,它还能保留关键的健康益处和活性化合物,如抗氧化剂和抗菌特性。另一个优点是易于处理食品,因为保鲜产品保质期长,且不易受外部污染。一些保鲜方法还可以减轻产品重量,使其更节省储存空间。食品保鲜可以延长产品的保质期,通过全年保持季节性农产品新鲜来减少浪费。此外,多余的食材可以保存下来,用于其他菜肴。食品保鲜创造的条件不利于致病菌生长,确保消费者的安全。对于企业来说,保鲜食品可以改善消费者的感知并优化运营。食品保鲜除了促进微生物生长外,还可以实现以下所有目标,因为其主要目标是防止细菌生长。影响保鲜的因素包括产品的内部或外部成分。通过操纵这些因素,可以减缓或停止细菌和其他致病生物的生长。影响保存方法的关键因素是 pH 值,大多数病原体无法在酸性条件下生存。温度在保存食物方面起着至关重要的作用,不同的温度会导致不同的保存效果。罐装和巴氏灭菌等方法利用高温来消灭病原体,而干燥和脱水也依靠热量来限制微生物对水分的利用。在温度范围的另一端,低温保存技术(如冷藏和冷冻干燥)旨在减缓或停止微生物的生长。水活性是食品保存的一个关键方面,因为大多数细菌和病原体都需要水才能生长。为了解决这个问题,脱水或通过成分结合水等方法可以有效地限制病原体的生长。此外,通过改良的气氛包装或真空密封控制氧气水平可以在某些情况下防止腐败微生物的生长。光照也会导致腐臭和氧化等问题,但使用琥珀色瓶等专用容器可以减轻这些影响。发酵是另一种保存方法,它利用有益微生物产生理想的风味,同时通过产生酸性条件来抑制病原体的生长。最后,使用合适的容器是一种简单而有效的方法,可以排除外部因素对食品质量的影响。食品处理人员可以结合多种保存方法,以确保食品在较长时间内保持安全。当保护能力得到扩展时,保存方法可以产生显著的效果。在工作条件下保持清洁和卫生水平对于保护食品免受食源性病原体的侵害至关重要。例如,如果需要保存鲜肉,则需要强大的食品安全管理系统来确保符合法规。FoodDocs 提供直观的数字解决方案,帮助保持合规性并从食品保存中获益。利用数字食品安全监控系统可以自动生成监控日志、智能通知和实时仪表板,以提高合规性和运营效率。食品保存包括各种操作,这些操作根据预期用途、所需特性和储存条件生产独特的产品。常见的原理包括针对消除腐败细菌的高温方法、减缓病原微生物生长的低温方法、冻干去除水分、利用有益微生物发酵、添加抑制微生物生长的防腐剂、改良气调包装和使用电离辐射的食品辐照。最广泛使用的食品保存方法是加热和低温工艺。加热可通过干燥、脱水以及液体食品的巴氏灭菌等方法灵活地处理固体和液体食品。控制加热是消灭有害细菌而不损害食品质量的关键。在这些过程中持续监测内部温度可确保有效性。食品保鲜方法侧重于延长保质期和保持质量,低温技术(如冷藏和冷冻)被广泛使用。这些方法减缓细菌生长,确保食品长期安全食用。然而,极端温度会改变风味和质地。新技术旨在在不损害食品原有特性的情况下保存食品。冷冻干燥是一种非常有效的方法,通过冻干去除水分来保留颜色、风味和质地。该过程还可以保留生物活性化合物,增强人体健康益处。其他现代方法包括高压处理和振荡电场,与热处理相比,它们可以最大限度地减少质地变化。在食品保鲜过程中,会添加化学品来强化工艺或产生更快的反应,并遵守严格的食品安全法,确保批准的化学品不会对健康造成不利影响。常用的防腐剂包括盐、糖、柠檬酸和乳酸等有机酸、亚硝酸盐、亚硫酸盐、香料中的精油、酒精、丁羟茴醚 (BHA)、苯甲酸酯等。这些化学品经过严格的审批程序,以保证消费者的安全。目标是找到能够有效延长保质期同时保持食品品质和特性的保存方法。正确的保存方法对于保持食品品质的重要性怎么强调也不为过。用于此过程的化学品既可以来自合成来源,也可以来自天然物质。必须注意的是,保存技术需要特定条件才能有效,并且这些要求因所选方法而异。不幸的是,保存过程中经常会犯一些错误,如果操作不当,可能会导致污染和无效。其中一些错误包括: * 未能正确消毒环境和所用材料 * 保存温度控制不足 * 食品处理人员的卫生习惯不良 * 保存产品的储存不当 * 添加的防腐剂量不足 * 使用变质的原材料,这可能对某些方法有害 * 包装材料损坏 为了确保食品保存过程的成功和安全,在加工前、加工中和加工后保持一致的温度至关重要。此外,在整个操作过程中应实施适当的卫生和卫生习惯。有效食品保存的具体技巧:1. 在整个保存过程中保持一致的温度。2. 确保正确的加工时间,以防止加工不足或过度加工。3. 在用于保存食品之前对所有工具和设备进行消毒。4. 查阅已建立的文献和食品安全法规,了解批准的防腐剂含量。5. 使用信誉良好的容器。6. 检查原材料是否有任何变质迹象,因为这会影响保存方法的有效性。7. 标记保存食品的明确保质期,以准确监控其保质期。8. 将保存的食品存放在指定区域,避免与同一货架上的生食交叉污染。通过遵循这些准则并坚持正确的食品安全和卫生做法,企业可以成功保存食品成分,同时最大限度地降低污染或细菌生长的风险。这确保最终产品在延长的保质期内保持安全食用。食品安全管理可能非常繁琐,但用户友好的解决方案对于高效完成任务是必不可少的。 FoodDocs 提供直观的数字 Foos 安全管理系统,帮助保持合规性并简化运营。该系统提供基本功能,例如根据运营需求自动生成的监控表格,包括巴氏灭菌方法的烹饪温度日志、主卫生计划、员工卫生检查表和可追溯性跟踪。带有智能通知系统的移动应用程序可确保食品处理人员保持正轨,而数字解决方案只需要最少的设置时间,只需回答几个问题即可开始使用。人工智能和机器学习功能会自动生成监控日志和文档,实时仪表板会提供操作和产品可追溯性状态的概览。 可以随时同时管理食品保鲜过程和安全操作。确保符合食品安全要求,保护您的消费者免受食源性疾病的侵害。 通过 14 天免费试用体验我们数字解决方案的优势,加入通过我们的产品实施食品安全的 30,000 多名客户。 常见问题: 需要更多有关食品保鲜的信息吗?以下是有关此主题的一些最常见问题: 什么是食品保鲜? 食品保鲜通过防止腐败生物生长来延长食材的保质期。它旨在更长时间地保留营养价值、风味和安全性。 食品保鲜的 7 种方法是什么? • 加热(干燥、巴氏杀菌) • 腌制(盐、糖或蜂蜜腌制) • 冷冻 • 真空包装 • 罐装 • 烟熏 • 自由干燥 什么是天然防腐剂?例如盐、糖、蜂蜜、香料、醋和其他有机酸。为什么醋可用于食品保鲜?醋可降低食品的 pH 值,从而抑制细菌生长。它含有 pH 值较低的乙酸。我们如何保存食物?食品保鲜涉及多种操作,包括冷冻、热处理或高压加工,以使食品具有保质性。哪种保鲜方法会留下一些不会在食品中繁殖的细菌孢子?商业灭菌就是这种方法的一个例子,它针对营养细胞,但采用不太极端的温度来破坏孢子。哪种方法通过控制微生物与水的接触来保存食物?干燥和固化等方法可控制微生物与水的接触。干燥通过加热去除可用水,而固化将可用水与溶质结合。并确保更长时间的安全性。 食品保鲜的 7 种方法是什么? • 加热(干燥、巴氏灭菌) • 腌制(盐、糖或蜂蜜腌制) • 冷冻 • 真空包装 • 罐装 • 烟熏 • 自由干燥 什么是天然防腐剂? 例如盐、糖、蜂蜜、香料、醋和其他有机酸。 为什么醋用于食品保鲜? 醋会降低食品的 PH 值,防止细菌生长。 它含有乙酸,乙酸的 PH 值较低。 我们如何保存食物? 食品保鲜涉及各种操作,包括冷冻、热处理或高压加工,以使食品保质期长。 哪种保鲜方法会留下一些不会在食物供应中繁殖的细菌孢子? 商业灭菌就是这种方法的一个例子,它针对营养细胞,但应用不太极端的温度来破坏孢子。 哪种方法通过控制微生物与水的接触来保存食物? 干燥和腌制等方法可以控制微生物与水的接触。干燥通过热量去除可用水,而固化将可用水与溶质结合在一起。并确保更长时间的安全性。 食品保鲜的 7 种方法是什么? • 加热(干燥、巴氏灭菌) • 腌制(盐、糖或蜂蜜腌制) • 冷冻 • 真空包装 • 罐装 • 烟熏 • 自由干燥 什么是天然防腐剂? 例如盐、糖、蜂蜜、香料、醋和其他有机酸。 为什么醋用于食品保鲜? 醋会降低食品的 PH 值,防止细菌生长。 它含有乙酸,乙酸的 PH 值较低。 我们如何保存食物? 食品保鲜涉及各种操作,包括冷冻、热处理或高压加工,以使食品保质期长。 哪种保鲜方法会留下一些不会在食物供应中繁殖的细菌孢子? 商业灭菌就是这种方法的一个例子,它针对营养细胞,但应用不太极端的温度来破坏孢子。 哪种方法通过控制微生物与水的接触来保存食物? 干燥和腌制等方法可以控制微生物与水的接触。干燥通过热量去除可用水,而固化将可用水与溶质结合在一起。