Name: methyl-binding dna capture sequencing for patient tissues
Uploaded: 2016-10-31T12:30:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about Methyl-binding DNA capture Sequencing for Patient Tissues at JoVE.com

Arbeidet er støttet av CPRIT Forskerutdannings Award RP140105, samt delvis støttet av amerikanske National Institutes of Health (NIH) innvilger R01 GM114142 og William &amp; Ella Owens Medical Research Foundation.

Alle vev oppnås etter godkjennelsen av Institutional Review Board komiteen og når alle deltakerne samtykket til både molekylære analyser og oppfølgingsstudier. Protokollene er godkjent av humane studier Utvalget ved University of Texas Health Science Center i San Antonio. 1. metyl-binding DNA Capture (MBDCap) <ol><li> Prøvetaking og DNA <ol><li> Samle bulk svulst eller prøver normale vev fra pasient parafin innebygd vevsprøver. </li><li> Bruk en kommersiell DNA mini kit å isolere geno...

<ol>
	<li>Trimarchi, M. P., Mouangsavanh, M., Huang, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Cancer+epigenetics:+a+perspective+on+the+role+of+DNA+methylation+in+acquired+endocrine.">Cancer epigenetics: a perspective on the role of DNA methylation in acquired endocrine.</a> Chin. J. Cancer. 30, 749-756 (2011).</li><li>Nair, S. S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparison+of+methyl-DNA+immunoprecipitation+(MeDIP)+and+methyl-CpG+binding+domain+(MBD)+protein+capture+for+genome-wide+DNA+methylation+analysis+reveal+CpG+sequence+coverage+bias.">Comparison of methyl-DNA immunoprecipitation (MeDIP) and methyl-CpG binding domain (MBD) protein capture for genome-wide DNA methylation analysis reveal CpG sequence coverage bias.</a> Epigenetics. 6, 34-44 (2011).</li><li>Zuo, T., Tycko, B., Liu, T. M., Lin, J. J., Huang, T. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Methods+in+DNA+methylation+profiling.">Methods in DNA methylation profiling.</a> Epigenomics. 1, 331-345 (2009).</li><li>Clark, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+comparison+of+the+whole+genome+approach+of+MeDIP-seq+to+the+targeted+approach+of+the+Infinium+HumanMethylation450+BeadChip((R))+for+methylome+profiling.">A comparison of the whole genome approach of MeDIP-seq to the targeted approach of the Infinium HumanMethylation450 BeadChip((R)) for methylome profiling.</a> PLoS One. 7, e50233 (2012).</li><li>Walker, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=DNA+methylation+profiling:+comparison+of+genome-wide+sequencing+methods+and+the+Infinium+Human+Methylation+450+Bead+Chip.">DNA methylation profiling: comparison of genome-wide sequencing methods and the Infinium Human Methylation 450 Bead Chip.</a> Epigenomics. , 1-16 (2015).</li><li>Huang, Y. W., Huang, T. H., Wang, L. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Profiling+DNA+methylomes+from+microarray+to+genome-scale+sequencing.">Profiling DNA methylomes from microarray to genome-scale sequencing.</a> Technol. Cancer Res. Treat. 9, 139-147 (2010).</li><li>Serre, D., Lee, B. H., Ting, A. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=MBD-isolated+Genome+Sequencing+provides+a+high-throughput+and+comprehensive+survey+of+DNA+methylation+in+the+human+genome.">MBD-isolated Genome Sequencing provides a high-throughput and comprehensive survey of DNA methylation in the human genome.</a> Nucleic Acids Res. 38, 391-399 (2010).</li><li>Brinkman, A. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Whole-genome+DNA+methylation+profiling+using+MethylCap-seq.">Whole-genome DNA methylation profiling using MethylCap-seq.</a> Methods. 52, 232-236 (2010).</li><li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=LOcating+non-unique+matched+tags+(LONUT)+to+improve+the+detection+of+the+enriched+regions+for+ChIP-seq+data.">LOcating non-unique matched tags (LONUT) to improve the detection of the enriched regions for ChIP-seq data.</a> PLoS One. 8, e67788 (2013).</li><li>Gu, F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=CMS:+a+web-based+system+for+visualization+and+analysis+of+genome-wide+methylation+data+of+human+cancers.">CMS: a web-based system for visualization and analysis of genome-wide methylation data of human cancers.</a> PLoS One. 8, e60980 (2013).</li><li>Lan, X., Bonneville, R., Apostolos, J., Wu, W., Jin, V. X. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=W-ChIPeaks:+a+comprehensive+web+application+tool+for+processing+ChIP-chip+and+ChIP-seq+data.">W-ChIPeaks: a comprehensive web application tool for processing ChIP-chip and ChIP-seq data.</a> Bioinformatics. 27, 428-430 (2011).</li><li>Jadhav, R. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Genome-wide+DNA+methylation+analysis+reveals+estrogen-mediated+epigenetic+repression+of+metallothionein-1+gene+cluster+in+breast+cancer.">Genome-wide DNA methylation analysis reveals estrogen-mediated epigenetic repression of metallothionein-1 gene cluster in breast cancer.</a> Clin. Epigenetics. 7, 13 (2015).</li><li>Hsu, Y. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Promoter+hypomethylation+of+EpCAM-regulated+bone+morphogenetic+protein+gene+family+in+recurrent+endometrial+cancer.">Promoter hypomethylation of EpCAM-regulated bone morphogenetic protein gene family in recurrent endometrial cancer.</a> Clin. Cancer Res. 19, 6272-6285 (2013).</li><li>Wang, Y. V., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Roles+of+Distal+and+Genic+Methylation+in+the+Development+of+Prostate+Tumorigenesis+Revealed+by+Genome-wide+DNA+Methylation+Analysis.">Roles of Distal and Genic Methylation in the Development of Prostate Tumorigenesis Revealed by Genome-wide DNA Methylation Analysis.</a> Sci. Rep. , (2015).</li><li>Plongthongkum, N., Diep, D. H., Zhang, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Advances+in+the+profiling+of+DNA+modifications:+cytosine+methylation+and+beyond.">Advances in the profiling of DNA modifications: cytosine methylation and beyond.</a> Nat Rev Gen. 15, 647-661 (2014).</li><li>Riebler, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=BayMeth:+improved+DNA+methylation+quantification+for+affinity+capture+sequencing+data+using+a+flexible+Bayesian+approach.">BayMeth: improved DNA methylation quantification for affinity capture sequencing data using a flexible Bayesian approach.</a> Genome Biol. 15, R35 (2014).</li></ol>

Den MBDCap-seq teknikk er en tilhørighet berikelse tilnærming 3, regnes som et kostnadseffektivt alternativ når etterforsker kohorter med et stort antall pasienter 15. Rørledningen som presenteres her beskriver en helhetlig tilnærming fra prøve innkjøp til dataanalyse og tolkning. Et av de viktigste trinn er å sette opp en PCR-amplifisering fremgangsmåte for å forbedre effektiviteten av PCR GC anriket regioner i genomet som dette er hvor DNA-metylering inntreffer. Dessuten er det viktig å sikre at etter sekv...

Epigenetisk regulering av gener som gjennom DNA-metylering er en av de grunnleggende mekanismer som er nødvendige for å bestemme den celle skjebnen ved stabil differensiering av forskjellige typer vev i kroppen en. Dysregulering av denne prosessen har vært kjent for å forårsake forskjellige sykdommer, inkludert kreft 2. Denne prosessen innebærer i hovedsak tilsetning av metylgrupper i cytosin resten i CPG-dinukleotider av DNA-3. Det finnes flere ulike teknikker som i dag brukes for å undersøke denne mekanismen, som hver har sine egne fordeler som skissert i mange studier 2-8. Her vil vi diskutere en av disse teknikkene kalles metyl-Binding DNA Capture sekvensering (MBDCap-seq), hvor vi bruker en tilhørighet berikelse teknikk for å identifisere denaturert regioner av DNA. Denne teknikk bygger på den metyl-bindingsevnen av proteinet MBD2 for å anrike for de genomiske DNA-fragmenter inneholdende metylerte CpG-områder. Vi bruker en kommersiell metylert DNA berikelse kitfor isolering av disse metylert regionene. Vårt laboratorium har vist hundrevis av pasientprøver ved hjelp av denne teknikken, og her gir vi en omfattende optimalisert protokollen, som kan brukes til å undersøke store pasient kohorter. Som tydelig med noen neste generasjons sekvenseringsteknologi, MBDCap-seq krever også en bestemt bioinformatikk tilnærming for å nøyaktig kvantifisere nivåene av metylering over prøvene. Det har vært mange nylige studier i et forsøk på å optimalisere normalisering og analyseprosessen av sekvenseringsdataene 9, 10. I denne protokollen, viser vi en av disse metodene implementere en unik lese utvinning tilnærming - LONUT - etterfulgt av lineær normalisering av hver prøve for å gjøre det mulig objektive sammenligninger mellom stort antall pasientprøver.

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Methylminer DNA enrichment Kit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>ME10025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Dynabeads M-280 Streptavidin</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>112-05D</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Bioruptor Plus Sonication Device</td>
			<td>diagenode</td>
			<td>B01020001</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>3M sodium acetate pH 5.2</td>
			<td>Sigma</td>
			<td>S7899</td>
			<td>100ml</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>SPRIworks Fragment Library System I</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>A50100</td>
			<td>Fully automated library construction system</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Adapter Primers</td>
			<td>Bioo Scientific</td>
			<td>514104</td>
			<td>PCR primer mix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Qubit</td>
			<td>Invitrogen</td>
			<td>Q32854</td>
			<td>Fluorometric Quantitation System</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>PCR master mix</td>
			<td>KAPA scientific</td>
			<td>KK2621</td>
			<td>PCR master mix</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>AMPure XP</td>
			<td>Beckman Coulter</td>
			<td>A63881</td>
			<td>PCR Purification beads</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>EB Buffer</td>
			<td>Qiagen</td>
			<td>19086</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr>
			<td>HiSeq 2000 Sequencing System</td>
			<td>Illumina</td>
			<td></td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

methyl-binding dna capture sequencing for patient tissues

Metylering er en av de essensielle epigenetiske modifikasjoner av DNA, som er ansvarlig for nøyaktig regulering av gener som er nødvendige for stabil utvikling og differensiering av forskjellige vevstyper. Dysregulering av denne prosessen er ofte kjennetegnet av forskjellige sykdommer som kreft. Her skisserer vi en av de siste sekvense teknikker, metyl-Binding DNA Capture sekvensering (MBDCap-seq), som brukes for å kvantifisere metylering i ulike normale og sykdom vev for store pasient kohorter. Vi beskriver en detaljert protokoll av denne affinitet anrikning tilnærming sammen med en bioinformatikk rørledning for å oppnå optimal kvantifisering. Denne teknikken har blitt brukt for å sekvensere på flere hundre pasienter på tvers av ulike cancertyper som en del av den 1000 methylome prosjektet (Cancer Methylome System).

Vi har benyttet MBDCap-seq å studere DNA-metylering endringer hos et stort antall pasienter fra forskjellige krefttyper, inkludert bryst 12, endometrial 13, prostata 14, og lever kreft blant andre. Her viser vi litt informasjon fra brystkreft studie publisert nylig 12. I dette tilfellet brukte vi hele genomet sekvense tilnærming for å identifisere CpG-øyene som er differensielt metylert i tumor med hensyn til normalen på tvers av forskjellige genomiske regioner. Undersøkelsen viste at av tot...

Watch this Scientific Journal Video about Methyl-binding DNA capture Sequencing for Patient Tissues at JoVE.com

Methyl-binding DNA capture Sequencing for Patient Tissues

Her presenterer vi en protokoll for å undersøke genome wide DNA metylering i storskala klinisk pasientscreeningstudier ved hjelp av metyl-Binding DNA Capture sekvensering (MBDCap-seq eller MBD-seq) teknologi og påfølgende bioinformatikk analyse rørledning.

Metyl-binding DNA-fangst Sekvense for Pasientservietter

Methylation is one of the essential epigenetic modifications to the DNA, which is responsible for the precise regulation of genes required for stable ...

Research

JoVE Journal

Genetics

Purification of High Molecular Weight Genomic DNA from Powdery Mildew for Long-Read Sequencing

Rensing av High Molecular Weight Genomisk DNA fra meldugg for Long-Les Sekvense

The powdery mildew fungi are a group of economically important fungal plant pathogens. Relatively little is known about the molecular biology and genetics ...

Optimization and Comparative Analysis of Plant Organellar DNA Enrichment Methods Suitable for Next-generation Sequencing

Optimalisering og sammenligningsanalyse av organellar DNA-berigelsesmetoder som er egnet for neste generasjons sekvensering

Plant organellar genomes contain large, repetitive elements that may undergo pairing or recombination to form complex structures and/or sub-genomic ...

Comprehensive DNA Methylation Analysis Using a Methyl-CpG-binding Domain Capture-based Method in Chronic Lymphocytic Leukemia Patients

Omfattende DNA-metyleringsanalyse ved bruk av en metyl-CpG-bindende domene-fangstbasert metode i kroniske lymfocytiske leukemi-pasienter

The role of long noncoding RNAs (lncRNAs) in cancer is coming to the forefront due to growing interest in understanding their mechanistic functions during ...

Robust DNA Isolation and High-throughput Sequencing Library Construction for Herbarium Specimens

Robust DNA isolasjon og høy gjennomstrømming sekvensering biblioteket konstruksjon for Herbarium prøver

Herbaria are an invaluable source of plant material that can be used in a variety of biological studies. The use of herbarium specimens is associated with ...

Generation of Genome-wide Chromatin Conformation Capture Libraries from Tightly Staged Early Drosophila Embryos

Generation of Genome-wide Chromatin Conformation Capture Libraries from Tightly Staged Early Drosophila Embryos

Generasjon av genomet hele Chromatin konformasjon fange biblioteker fra tett trinnvis tidlig Drosophila embryo

Investigating the three-dimensional architecture of chromatin offers invaluable insight into the mechanisms of gene regulation. Here, we describe a ...

Retrospective MicroRNA Sequencing: Complementary DNA Library Preparation Protocol Using Formalin-fixed Paraffin-embedded RNA Specimens

Retrospektiv MicroRNA sekvensering: Komplementære DNA biblioteket forberedelse protokollen bruker Formalin-fast parafin-embedded RNA prøver

&#8211;Archived, clinically classified formalin-fixed paraffin-embedded (FFPE) tissues can provide nucleic acids for retrospective molecular studies of ...

Rare Event Detection Using Error-corrected DNA and RNA Sequencing

Sjelden hendelse gjenkjenning feil-korrigert DNA og RNA sekvensering

Conventional next-generation sequencing techniques (NGS) have allowed for immense genomic characterization for over a decade. Specifically, NGS has been ...

High-throughput Identification of Gene Regulatory Sequences Using Next-generation Sequencing of Circular Chromosome Conformation Capture (4C-seq)

High-throughput Identification of Gene Regulatory Sequences Using Next-generation Sequencing of Circular Chromosome Conformation Capture 4C-seq

Høy gjennomstrømming identifikasjon av regulatoriske gensekvenser med neste generasjons sekvensering av runde kromosom konformasjon fange (4C-seq)

The identification of regulatory elements for a given target gene poses a significant technical challenge owing to the variability in the positioning and ...

Semiconductor Sequencing for Preimplantation Genetic Testing for Aneuploidy

Semiconductor sekvensering for Preimplantation genetisk testing for avvik

Chromosomal aneuploidy, one of the main causes leading to embryonic development arrest, implantation failure, or pregnancy loss, has been well documented ...

Sequencing of mRNA from Whole Blood using Nanopore Sequencing

Sekvensering av mRNA fra hele Blood bruke Nanopore sekvensering

Sequencing in remote locations and resource-poor settings presents unique challenges. Nanopore sequencing can be successfully used under such conditions, ...