EWAS全基因組關(guān)聯(lián)研究方案
EWAS correlation analysis
EWAS（Epigenome-Wide Association Study）全基因組關(guān)聯(lián)研究是一種探索表觀遺傳變異與特定疾病或表型之間關(guān)系的研究方法，通常涉及DNA甲基化水平的全基因組分析，以鑒定與疾病相關(guān)的甲基化位點(diǎn)。EWAS是篩選與疾病相關(guān)的甲基化位點(diǎn)和區(qū)域的強(qiáng)大工具。
EWAS研究思路
主線研究：通過EWAS分析尋找與表型相關(guān)的甲基化位點(diǎn)。
組學(xué)關(guān)聯(lián)：結(jié)合甲基化數(shù)據(jù)與SNP數(shù)據(jù)，進(jìn)行meQTL分析，F(xiàn)inemap精細(xì)定位，以及與轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)結(jié)合，分析差異甲基化位點(diǎn)與基因表達(dá)之間的相關(guān)性。
因果探索：進(jìn)一步判斷差異甲基化位點(diǎn)是否對(duì)表型起因果決定作用，可以進(jìn)行因果推斷檢驗(yàn)（CIT）分析。
EWAS研究方案
1. 研究目的與假設(shè)
目的：探索特定疾病或表型與DNA甲基化水平之間的關(guān)聯(lián)，以鑒定與疾病相關(guān)的甲基化位點(diǎn)。
假設(shè)：特定的DNA甲基化位點(diǎn)與特定疾病或表型存在顯著相關(guān)性。
2. 樣本收集與制備
樣本類型：根據(jù)研究目的選擇合適的生物樣本，如全血、唾液、組織等。
樣本量：參考JAMA Psychiatry的研究，至少需要數(shù)千例樣本以確保統(tǒng)計(jì)效力。
樣本處理：確保樣本的采集、存儲(chǔ)和處理符合倫理和科學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。
3. DNA甲基化水平測定
技術(shù)平臺(tái)：選擇合適的高通量測序平臺(tái)，如RRBS、甲基化芯片。
數(shù)據(jù)獲取：對(duì)每個(gè)樣本進(jìn)行DNA甲基化水平檢測，獲取全基因組甲基化數(shù)據(jù)。
4. 數(shù)據(jù)預(yù)處理
質(zhì)量控制：對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制，排除低質(zhì)量的樣本和探針。
標(biāo)準(zhǔn)化：對(duì)甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除技術(shù)批次效應(yīng)。
5. 統(tǒng)計(jì)分析
差異甲基化分析：使用統(tǒng)計(jì)軟件（如R語言中的minfi或DSS包）進(jìn)行差異甲基化分析。
關(guān)聯(lián)分析：對(duì)差異甲基化位點(diǎn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，確定與疾病或表型相關(guān)的甲基化位點(diǎn)。
6. 組學(xué)關(guān)聯(lián)分析
meQTL分析：結(jié)合甲基化數(shù)據(jù)與SNP數(shù)據(jù)，進(jìn)行meQTL分析，以識(shí)別甲基化QTL。
Finemap精細(xì)定位：對(duì)關(guān)聯(lián)信號(hào)進(jìn)行精細(xì)定位，以提高定位精度。
基因表達(dá)關(guān)聯(lián)分析：結(jié)合轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)，分析差異甲基化位點(diǎn)與基因表達(dá)之間的相關(guān)性。
7. 因果探索
因果推斷檢驗(yàn)（CIT）：對(duì)差異甲基化位點(diǎn)進(jìn)行因果推斷檢驗(yàn)，以判斷其對(duì)表型的因果作用。
8. 功能富集分析
KEGG富集分析：對(duì)靶基因進(jìn)行KEGG功能富集分析，以識(shí)別生物學(xué)途徑和功能模塊。
9. 結(jié)果驗(yàn)證
獨(dú)立樣本驗(yàn)證：使用獨(dú)立樣本集對(duì)發(fā)現(xiàn)的甲基化位點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證。
EWAS圖示
EWAS曼哈頓圖
EWAS研究QQ圖
將EWAS分析所得到的靶基因進(jìn)行KEGG功能富集
EWAS典型案例
（1）JAMA psychiatry：DNA甲基化發(fā)現(xiàn)抑郁癥潛在的分子標(biāo)記物
抑郁癥發(fā)現(xiàn)階段7948例，驗(yàn)證階段3308例，共11256例受試者的全血樣本進(jìn)行全表觀基因組關(guān)聯(lián)分析（EWAS）。在抑郁癥發(fā)現(xiàn)階段，對(duì)7948例受試者的全血樣本進(jìn)行EWAS，鑒定出顯著差異的甲基化位點(diǎn)cg04987734。在驗(yàn)證階段進(jìn)一步驗(yàn)證3個(gè)與抑郁癥相關(guān)的甲基化位點(diǎn)，這些位點(diǎn)不僅有望成為抑郁癥的生物標(biāo)志物，還可能揭示病理機(jī)制及臨床治療的潛在作用。
圖：顯著相關(guān)甲基化位點(diǎn)cg12325605的EWAS分析結(jié)果模式圖
（2）蘇格蘭萬人隊(duì)列表觀基因組關(guān)聯(lián)研究揭示DNA甲基化與多種疾病之間的關(guān)系
研究通過對(duì)單個(gè)族裔大樣本隊(duì)列--18413個(gè)蘇格蘭志愿者全血樣本的752722個(gè)CpG甲基化位點(diǎn)進(jìn)行分析，評(píng)估19種疾病與DNA甲基化的相關(guān)性。在分析DNA甲基化與14種不同疾病相關(guān)性后，進(jìn)一步分析19種疾病的發(fā)病分析，通過年齡、性別、血細(xì)胞計(jì)數(shù)校正后揭示11種疾病里的14237個(gè)顯著相關(guān)位點(diǎn)，其中分別有11305個(gè)和2657個(gè)位點(diǎn)與慢阻肺和2型糖尿病相關(guān)。進(jìn)一步納入生活方式與人群結(jié)構(gòu)校正后，發(fā)現(xiàn)5種疾病的79個(gè)位點(diǎn)相關(guān)。交叉對(duì)比分析揭示2種疾病的64個(gè)相關(guān)，其中2型糖尿?。?8個(gè)CpG）、慢阻肺（6個(gè)CpG）。
圖：19種疾病的發(fā)病分析關(guān)聯(lián)結(jié)果以及2種疾病的EWAS展示
參考文獻(xiàn)：
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