英属哥伦比亚大学、加州大学洛杉矶分校等机构的研究人员近日提出了一种无创策略,能够根据口腔拭子样本的DNA甲基化图谱估算儿童的年龄。这项成果于本周发表在《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上。
研究人员收集了1,700多名个体的DNA甲基化图谱,这些个体来自11个不同的队列,年龄介于0岁至20岁之间。利用这些图谱,他们建立并验证了年龄相关的甲基化特征。这种表观遗传学特征被称为“小儿口腔表观遗传学(PedBE)时钟”,通常与儿童的年龄相吻合。
他们已经利用其他组织验证了这些特征的真实性,比如儿童的唾液或血液样本,以及成人的口腔细胞样本。根据之前的成人研究成果,他们还寻找了根据DNA甲基化预测的年龄与真实年龄不符的情况,从而揭示了自闭症谱系障碍(ASD)儿童的潜在变化。
研究结果表明,儿童的真实年龄与94个甲基化位点的加权甲基化信息显着相关。他们还发现,在使用血液或唾液样本进行鉴定时,PedBE甲基化特征似乎与年龄大致对应,但准确性较低且错误率较高。这可能是由于口腔细胞的异质性较低,且DNA甲基化更稳定。作者表示,目前尚未充分发掘出这种高度精确的儿科分子标志物的用途。不过,他们预计,若根据DNA甲基化预测的年龄与儿童的实际年龄存在差异,那么可能存在发育问题或其他小儿疾病,就像成年人一样。
为了建立童年时期的DNA甲基化时钟,研究人员首先使用Illumina的Infinium芯片对1,032名20岁以下儿童的口腔上皮细胞样本进行了DNA甲基化分析,重点放在94个CpG胞嘧啶甲基化位点。此后,他们在另外689名20岁以下个体的样品中进行了验证。
随后,研究人员又对47名自闭症患儿的样本进行分析。他们发现,与34名正常发育的儿童相比,自闭症患儿的甲基化年龄略有提高。之后,他们在几十名自闭症患儿或正常对照中进一步验证了这个结果。
作者写道:“PedBE工具适用于儿童生物学年龄的测定,这可能有助于了解儿童发育过程中影响DNA甲基化的环境和背景因素,以及甲基化与儿童健康和疾病有着怎样的关联。