Medip-seqによる細胞のないDNAメチル化プロファイリングのゲノムワイド分析により、結腸直腸癌の潜在的なバイオマーカーが特定されました

背景：大腸がんは最も一般的な悪性腫瘍であり、世界中の癌関連の死亡の3番目の主要な原因です。この研究の目的は、ゲノム全体の血漿細胞を含まないDNA（CFDNA）メチル化分析により、結腸直腸癌の潜在的な診断バイオマーカーを特定することを目的としています。 方法：結腸直腸癌患者と健康なコントロールからの末梢血がCFDNA抽出のために収集されました。ゲノム全体のCFDNAメチル化プロファイリング、特に結腸直腸癌患者と健康なコントロールの間の特異的メチル化プロファイリングは、高スループットシーケンス（MEDIP-seq）と組み合わせたメチル化DNA免疫沈降によって行われました。ロジスティック回帰モデルが確立され、結腸直腸癌のこの診断モデルの精度は、公共データセットにCFDNAメチル化データがないため、がんゲノムアトラス（TCGA）および遺伝子発現オムニバス（GEO）の組織製データを使用して検証されました。 結果：対照群と比較して、プロモーター領域にある939の差次的にメチル化された領域（DMR）が結腸直腸癌患者で見つかりました。これらのDMRのうち16は高メチル化され、残りの923は低メチル化されていました。さらに、これらの高メチル化遺伝子、主にPRDM14、ラリル、ELMOD1、およびTMEM132Eは、公的に入手可能なDNAメチル化データを使用して結腸直腸癌で検証および確認されました。 結論：MEDIP-seqは、CfDNAメチロームを分析するための最適なアプローチとして使用できます。また、MedIP-seq（PRDM14、Ralyl、Elmod1、およびTMEM132E）によって同定された4つの微分メチル化遺伝子の12のプローブは、大腸がん患者の臨床的応用の潜在的なバイオマーカーとして役立ちます。

BACKGROUND: Colorectal cancer is the most common malignancy and the third leading cause of cancer-related death worldwide. This study aimed to identify potential diagnostic biomarkers for colorectal cancer by genome-wide plasma cell-free DNA (cfDNA) methylation analysis. METHODS: Peripheral blood from colorectal cancer patients and healthy controls was collected for cfDNA extraction. Genome-wide cfDNA methylation profiling, especially differential methylation profiling between colorectal cancer patients and healthy controls, was performed by methylated DNA immunoprecipitation coupled with high-throughput sequencing (MeDIP-seq). Logistic regression models were established, and the accuracy of this diagnostic model for colorectal cancer was verified using tissue-sourced data from The Cancer Genome Atlas (TCGA) and Gene Expression Omnibus (GEO) due to the lack of cfDNA methylation data in public datasets. RESULTS: Compared with the control group, 939 differentially methylated regions (DMRs) located in promoter regions were found in colorectal cancer patients; 16 of these DMRs were hypermethylated, and the remaining 923 were hypomethylated. In addition, these hypermethylated genes, mainly PRDM14, RALYL, ELMOD1, and TMEM132E, were validated and confirmed in colorectal cancer by using publicly available DNA methylation data. CONCLUSIONS: MeDIP-seq can be used as an optimal approach for analyzing cfDNA methylomes, and 12 probes of four differentially methylated genes identified by MeDIP-seq (PRDM14, RALYL, ELMOD1, and TMEM132E) could serve as potential biomarkers for clinical application in patients with colorectal cancer.