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    超微量cfDNA ChIP测序技术

    技术简介

    循环游离DNA(cell-free DNA,cfDNA)是存在于血液及其他体液中的短片段DNA,主要来源于细胞凋亡、坏死及少量主动分泌过程。大量cfDNA并非以裸DNA形式存在,而是以核小体保护的染色质片段形式释放进入循环系统,因此仍部分保留来源细胞的染色质结构信息。在核小体中,DNA缠绕于组蛋白八聚体之上,而组蛋白尾部可发生多种翻译后修饰,如H3K4me3、H3K27ac、H3K27me3等。这些修饰与基因转录活性、染色质开放程度及细胞功能状态密切相关,可作为反映细胞来源及生物学状态的重要表观遗传标志。

    近年来,基于cfDNA的液体活检技术凭借无创、可动态监测及重复采样等优势,已广泛应用于产前筛查、肿瘤早筛、疗效评估及移植监测等领域。相比传统基因突变检测,cfDNA表观组学不仅能够提供遗传层面的变异信息,还可进一步解析来源组织的染色质状态与转录活性,从而为疾病来源追踪、分子分型及疾病进展评估提供更丰富的生物学信息。2026年3月4日,北京大学肿瘤医院何爱彬团队联合多个团队在《Nature》发表研究成果“Cell-free chromatin state tracing reveals disease origin and therapy responses”,进一步证明了基于cfDNA染色质状态开展无创表观液体活检的可行性,为利用循环核小体中的组蛋白修饰信息解析疾病来源及治疗响应提供了新的研究思路,也推动了cfDNA表观液体活检领域的进一步发展。

    随着相关研究的不断深入,基于cfDNA染色质状态的无创表观液体活检技术正受到越来越广泛的关注。云序生物紧跟领域前沿,推出超微量cfDNA ChIP测序技术,通过针对特定组蛋白修饰的抗体富集血浆中的循环核小体复合物,并结合高灵敏度单链DNA(ssDNA)建库策略,实现对超低输入、超短及部分受损cfDNA分子的高效捕获与检测,在降低背景噪音的同时显著提升低丰度cfDNA的利用效率,从而实现对cfDNA表观遗传修饰信息的精准解析,为用户提供基于cfDNA的无创表观液体活检研究方案,助力疾病机制研究与科研转化应用

     

    技术原理

    将针对特定组蛋白修饰(如H3K4me3、H3K27ac、H3K36me3等)的抗体偶联至磁珠,与血浆样本孵育后富集仍结合于核小体上的cfDNA片段,从而捕获携带特定染色质修饰信息的循环核小体复合物。随后经蛋白酶消化释放富集cfDNA,并采用单链DNA(ssDNA)建库策略,对超短、受损及低丰度cfDNA进行高效文库构建。完成二链合成及PCR扩增后,对文库进行纯化和高通量测序,从而实现血浆来源表观遗传修饰特征的高灵敏度检测与分析。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    超微量cfDNA ChIP测序实验流程图

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    高分文章案例

    案例一:新一代无创表观液体活检技术——cf-EpiTracing

    原文:Cell-free chromatin state tracing reveals disease origin and therapy responses

    发表时间:2026年3月4日

    发表期刊:Nature

    影响因子:45.8

    发表单位:北京大学

    2026年3月4日,北京大学肿瘤医院/未来技术学院何爱彬团队与合作团队在《Nature》杂志联合发表了题为“Cell-free chromatin state tracing reveals disease origin and therapy responses”的研究论文。该研究自主研发了新一代无创表观液体活检技术平台——cf-EpiTracing

    通过整合多模态染色质状态数据并结合机器学习方法,cf-EpiTracing能够实现对cfDNA来源细胞类型的精准反卷积。为了验证和展示该平台的性能,团队从125名健康个体以及549名患有炎症性肠病、结直肠癌、冠心病或淋巴瘤的患者血浆中,累计获得了2,417份cf-EpiTracing谱图。cf-EpiTracing不仅能够无偏倚地识别原发病变组织及其他器官受累情况,还可对具有不同遗传与表观遗传基础的B细胞淋巴瘤亚型进行分层,并检测早期疾病或病变。通过对表观遗传特征动态变化的分析,团队成功揭示了滤泡性淋巴瘤向弥漫大B细胞淋巴瘤转化的过程。此外,cf-EpiTracing还检测到套细胞淋巴瘤患者中的基因组易位及表观遗传改变。值得注意的是,本研究利用整体性的表观遗传特征,在不依赖基因转录信息的情况下,仍可准确评估复发风险及治疗反应。综上所述,这些结果确立了cf-EpiTracing作为一种自动化、无创、以表观基因组为核心的分析框架,在早期诊断、分子分型及预后预测方面具有广泛应用前景。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    图1:cf-EpiTracing技术流程

     

     

     

    案例2:针对血液cfDNA的cfChIP-seq技术揭示了来源组织的基因表达模式

    原文:ChIP-seq of plasma cell-free nucleosomes identifies gene expression programs of the cells of origin

    发表时间:2021年1月11日

    发表期刊:Nature biotechnology

    影响因子:41.7

    发表单位:北京大学

    这篇发表于《Nature Biotechnology》的研究提出了一种新型液体活检技术——cfChIP-seq,通过直接对血浆中的cfDNA进行组蛋白修饰富集和测序,解析其来源细胞的转录活性与表观遗传状态。研究发现,血浆中的cfDNA并非单纯DNA碎片,而是携带H3K4me3、H3K36me3等活性组蛋白修饰的核小体,可保留原始组织的转录调控信息。团队在268份临床样本中验证了该方法,成功识别健康人中cfDNA主要来源于巨核细胞而非红系前体细胞,并能够检测心肌梗死、肝病及结直肠癌患者的组织来源变化和疾病相关转录程序;尤其在结直肠癌中,可进一步解析HER2扩增、肿瘤分型及免疫相关信号等分子特征。 该研究证明cfChIP-seq能够以较低测序深度实现对组织来源、基因表达状态及疾病动态变化的无创监测,为液体活检从“来源鉴定”进一步拓展到“功能状态解析”提供了新的技术路径。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    图2 cfChIP-seq方法流程

     

     

     

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    云序优势

     1. 超低样本起始量,适配微量血浆检测

    相对于常规cfDNA ChIP测序,该流程对样本量需求极低,50 μL血浆即可完成检测,显著降低了对高量血液样本的依赖,尤其适用于早期肿瘤、炎症或微量采血等低cfDNA丰度场景。

    2. 提高低丰度及受损cfDNA的捕获效率

    相比传统双链DNA建库,ssDNA建库对超短片段、断裂片段及部分单链化cfDNA具有更高兼容性,可有效减少低输入样本中的分子丢失,提高稀有cfDNA尤其是肿瘤来源ctDNA的检测灵敏度。

    3. 实现组织来源的高灵敏度解析

    过组蛋白修饰抗体富集血浆中的循环核小体复合物,可直接获取H3K4me3、H3K27ac等活性染色质修饰相关信号,从而反映不同组织或疾病状态下的转录活性及染色质开放特征。

    4. 适用于无创液体活检场景

    仅需血浆样本即可完成检测,适用于早筛、动态疗效监测及疾病风险分层等研究方向。

     

     

    应用场景(仅供展示 详见demo报告)

    无超微量cfDNA ChIP测序技术应用思路解析

    一、技术核心:从血液中“读出”组织来源

    研究团队首先基于公开数据库中65种人类组织和原代细胞的多种组蛋白修饰数据,构建了整合染色质状态模型(ICS)。 这一步的意义在于:把复杂的组蛋白修饰信息转化为可识别的“组织特异性染色质指纹”,为后续从血浆中追踪疾病来源打下基础。 在此基础上,该平台可以对血浆 cfDNA 上的组蛋白修饰进行测序分析,判断样本中信号主要来自哪些组织,从而实现无创组织来源解析。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    二、技术优势:只用少量关键修饰,也能稳定识别组织来源

    研究进一步发现,在组织来源判定中,H3K4me3、H3K9ac 和 H3K27ac 是最关键的三种修饰。该技术 并不需要依赖全部组蛋白修饰,就能够保留较强的组织识别能力。 这说明,该平台不只是“能测”,更可以成本更低、通量更高的应用于临床研究诊断。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    三、应用场景:从疾病识别到预后评估

    1)疾病来源识别

    该平台能够从血浆中重建组织来源信号。 在结直肠癌、冠心病和淋巴瘤等疾病中,血浆 cfDNA 会呈现出与受累组织相对应的异常富集信号,例如:

    结直肠癌:

    结直肠相关信号增强 冠心病:

    心脏相关信号升高 淋巴瘤:

    淋巴细胞来源信号富集

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    2)癌前病变检测

    在结直肠癌研究中,该平台还能识别癌前病变样本,为早筛提供了新的无创思路。 相比传统临床指标,这种基于染色质状态的检测更敏感,也更适合在早期阶段捕捉疾病变化。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    3)预后分层

    基于差异 ICS 特征,研究还将患者分为不同风险亚群,并发现不同亚群的疾病进展风险存在显著差异。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    4)淋巴瘤分型与转化监测

    在B细胞淋巴瘤中,该平台可以根据不同发育阶段细胞来源特征,将患者划分为不同亚型,并与已知临床分型高度一致。 对于 DLBCL,该平台还能进一步反映亚型差异和疾病转化过程,提示其在肿瘤分型、疾病演化追踪和疗效监测方面具有应用潜力。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    四、总结

    该平台将血浆 cfDNA 从“片段化核酸”提升为“可解析的染色质状态信息”,实现了从分子检测到组织来源追踪的跨越。 这项平台的核心优势在于:无创、灵敏、可分型、可预后、可扩展,为液体活检提供了新的技术路线。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

  • 样本要求:

    样品类型:

    血清血浆和其他体液类样品,其他样品类型请电询021-64878766;

    推荐样品量:

    血清血浆≥500µL

    样品运输与保存:

    样品运输:样品置于冻存管中,封口膜封好,干冰运输。

    样品保存:将采集好的样品单独分装至冻存管中,放入-80℃冰箱短期保存,如需长期保存,请放入液氮。

     

     

     

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