结核感染相关差异基因的甲基化芯片筛选及验证

目的应用甲基化芯片筛选活动性结核患者DNA甲基化水平显著变化的基因。方法①甲基化芯片筛选:纳入9例活动性结核患者、3例潜伏性结核患者和3例健康对照(年龄与性别均匹配),分别提取人全血单个核细胞DNA并进行亚硫酸盐转化,与Illumina HD 450K Infinium MehtylationBeadChip芯片杂交,比较3组间甲基化差异基因,进行聚类分析,检测甲基化差异片段(DMRs),对差异基因进行GO和KEGG pathway功能富集分析并与表达芯片进行联合分析,筛选结核感染相关差异基因,用于大样本验证。②大样本验证:收集活动性结核患者与健康对照各60例(年龄与性别均匹配),分别提取人全血DNA并进行亚硫酸盐转化,使用焦磷酸测序方法对甲基化芯片预测出的结核病相关基因(IFNGR2、PTPN6、CRK1、ATP6V0B、WIF1、DKK1和SFRP1)进行甲基化程度检测;RT-PCR方法进行上述基因mRNA表达检测。结果活动性结核患者与健康对照相比,呈现低甲基化改变的片段占绝大部分,大部分的DMRs位于基因主体区域,其次为转录起始位点上游区域,DMRs分布最少的区域为3′UTR区。GO与Pathway功能富集结果显示,甲基化差异基因的功能主要富集在白细胞分化、凋亡、细胞因子调节及炎症反应等与结核病密切相关的生物过程中。待后续验证的7个结核病相关甲基化差异基因IFNGR2、PTPN6、CRK-1、ATP6V0B、WIF1、DKK1和SFRP1包含32个CpG位点,其中,16个CpG位点显示出统计学差异(P<0.05),分布于6个基因:PTPN6、WIF1、CRK1、SFRP1、DKK1、IFNGR2。发生高甲基化的基因为PTPN6,发生低甲基化的基因为WIF1、CRK1、SFRP1、DKK1、IFNGR2。SFRP1和CRK-1基因mRNA表达在活动性结核患者中显著升高。结论在结核感染过程中存在基因组DNA的甲基化状态改变,且以低甲基化变化为主。SFRP1基因和CRK-1基因mRNA在结核组中表达上调。SFRP1和CRK-1在结核病发病过程中的作用不可忽视。