唾液能否替代血液?探究 DNA 甲基化指数在不同组织间的奥秘

【字体: 时间:2025年04月25日 来源:Clinical Epigenetics 4.8

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  目前基于血液组织的甲基化谱评分(MPSs)在研究中广泛应用,但唾液等无创组织的应用潜力尚待探究。研究人员通过分析唾液与血液 DNA 甲基化的跨组织相似性发现,二代、三代 MPSs 跨组织相似性为中等。这为后续研究及应用提供重要参考。

  在生命的奥秘探索中,生物衰老一直是科研人员关注的焦点。随着研究的深入,基于 DNA 甲基化(DNAm)模式的表观遗传算法逐渐崭露头角,成为衡量生物年龄的有力工具,它与年龄相关疾病、认知能力下降以及死亡率之间的紧密联系也被不断揭示。目前大多数甲基化谱评分(MPSs)是基于血液组织开发的,血液组织被视为 “黄金标准”。然而,采集血液样本存在诸多不便,例如需要专业人员操作、对参与者有一定创伤等,这使得其在大规模研究,尤其是儿科研究中的应用受到限制。相比之下,唾液样本采集方便、无创,可通过邮寄试剂盒获取,参与率更高,因此越来越多的研究开始关注能否利用唾液样本替代血液样本进行相关研究。但由于血液和唾液细胞组成不同,DNAm 模式存在差异,这使得唾液 MPSs 的可靠性存在不确定性。为了解决这些问题,德国马克斯?普朗克人类发展研究所的 Sepideh Zarandooz 和 Laurel Raffington 开展了一项研究,相关成果发表在《Clinical Epigenetics》上。
研究人员开展此项研究时,运用了多种关键技术方法。他们从公共数据库中收集了三个包含同一批个体唾液和血液 DNAm 数据的公开数据集(GSE111165、GSE130153、GSE61653)。之后对 DNA 和 DNAm 进行提取,各数据集采用不同的提取试剂盒。在数据处理阶段,运用多种软件工具对 DNA 甲基化数据进行预处理和质量控制,并使用不同方法估计细胞组成,最后通过计算跨组织组内相关系数(ICCs)等统计分析方法,探究不同组织间 MPSs 的相似性。

研究结果


  1. 跨组织 ICCs 评估:对细胞组成校正后的 MPSs 进行跨组织相似性评估,发现二代生物年龄加速指标、三代衰老速度指标以及生理和认知的 MPSs 跨组织 ICCs 为中等水平。其中 PCGrimAge 的 ICC 最高(0.76),随后依次是 PCPhenoAge(0.72)、认知表现指标 Epigenetic-g(0.69)等。而第一代生物年龄加速指标的跨组织 ICCs 较差,范围在 0.19 - 0.25。
  2. 与组织内 ICCs 比较:将跨组织 ICCs 与先前报道的同一组织内 ICCs 对比,发现跨组织 ICCs 普遍低于组织内 ICCs。不过由于先前研究部分缺乏 95% 置信区间,使得这种比较存在一定局限性。
  3. 细胞组成估计方法的影响:探究不同细胞组成估计方法对跨组织 ICCs 的影响,发现除 PCGrimAge 和 PCPhenoAge 外,大多数 MPSs 采用无参考校正和有参考校正的 ICC 点估计值差异不显著。
  4. 年龄对 ICCs 的影响:通过线性回归分析年龄对 ICCs 的影响,发现除 PCGrimAge、Horvath 和 Horvath 皮肤与血液加速指标外,其他指标的血液和唾液 MPSs 关联不受年龄影响。进一步分析发现,GrimAge 加速指标在老年参与者中的跨组织 ICC 高于年轻参与者,而 Horvath 加速指标和 Horvath 皮肤与血液加速指标则相反。

研究结论与讨论


研究表明,将基于血液开发的二代和三代生物衰老及相关表型的 MPSs 应用于唾液 DNAm,跨组织相似性为中等,且不同指标的精确跨组织对应存在差异。细胞组成校正能提高二代、三代时钟以及生理和认知 MPSs 的可靠性。虽然这些跨组织相似性在某些人群研究场景中可能足够,但在临床或商业应用中,由于需要组织类型间的高度一致性以确保准确性,目前的结果可能并不适用。

该研究还存在一些局限性,如样本量较小,可能影响 ICC 估计的准确性;数据集中儿童样本较少,难以将结论推广到更年轻人群;部分数据集包含特殊疾病群体,可能限制研究结果的普遍适用性;同时缺乏对唾液 MPSs 与健康相关表型关联的验证研究。尽管如此,由于唾液在大规模儿科队列研究中更为常见,唾液 MPSs 在研究成人健康和心理功能的儿童根源方面仍具有潜在价值。未来研究需要更大规模、包含多种组织样本(尤其是儿童样本)的数据集,以进一步验证现有算法,并开发适用于唾液 DNAm 的定制化 MPSs,为生命科学和健康医学领域的研究开辟更广阔的道路。

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