完成单位：中国科学院生态环境研究中心

完成人：汪海林，赖玮毅，刘保东，刘晓玲，莫杰珍，张宁，章大鹏，李哲，尹俊发，吴丹妮

成果简介：

　　针对生命科学中的前沿分析科学问题，建立和发展了一系列国际领先或先进的表观遗传修饰分析新方法新技术，主要成果如下：

　　核酸表观遗传修饰的高灵敏分析与测序新技术。发展了一系列DNA损伤和核酸表观遗传修饰的检测和测序新技术、新方法，垂直超滤膜辅助DNA酶解法(Anal. Chem. 2018a)、级联酶反应器快速酶切技术(Anal. Chem. 2016; ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018)、稳定同位素标记核苷示踪法(Anal. Chem. 2017)及多轮免疫沉淀富集-全基因组测序法(Anal. Chem. 2018b)等。发展的5hmC方法已获专利授权，并实现专利转化。

　　DNA 5mC氧化产物作为潜在诊断标志物。与上海东方肝胆医院合作,发现5mC的氧化产物5hmC和5fC的降低可预示肝癌的发生、发展；且肝癌基因组中5hmC和5fC的下降与HCC患者预后不良有关(Hepatology, 2019)。

　　表观遗传领域的新发现。利用发展的稳定同位素示踪技术，揭示了哺乳动物复制依赖性DNA 6mA生成新机制(Cell Res, 2020, IF20.5, Nature Publishing Group)。与基因组所合作，在RNA表观遗传学层面，揭示了mRNA m5C 形成的酶学机制，发现并证明了mRNA m5C修饰具有引导mRNA出核功能与机制(Cell Res, 2017,封面)。另外，发现多种环境小分子可与DNA去甲基化酶的交互作用(ACS Chem. Biol., 2017; Metallomics, 2018; Environ. Health. Perspect., 2020）。

　　在Cell Res., Hepatology, Cell Discovery, EHP和AC等学术期刊发表SCI论文17篇。相关技术和成果被Nature引用或应用，受到国际和国内同行高度评价。

创新点及科学价值：

　　发展了高灵敏度DNA/RNA甲基化分析新方法，具有原理创新性，并具有重要的理论研究价值和方法学意义：1）发展了代谢依赖的稳定同位素腺苷酸标记法，在基于UHPLC-MS/MS的真核生物N6-甲基腺苷分析中，鉴定真实6mA水平；2）发展了DNA 6mA多重免疫沉淀（MrIP）富集方法，实现基因组DNA 6mA高效富集；3） 发展了垂直超滤膜辅助DNA酶解的普适性预处理方法；4）发展了级联酶反应器快速酶切技术。

　　将发展的新方法用于DNA/RNA 甲基化过程及表观遗传修饰机制研究，揭示了表观遗传修饰的含量、相关酶、表观遗传修饰与癌症发生的关系，环境小分子与基因相互作用等机制，对生物学研究、环境分子与基因相互作用研究有重要应用价值：1）发现了哺乳动物DNA 6mA新来源；2）鉴定了信使RNA 5-甲基胞嘧啶及相应甲基化转移酶筛选；3）DNA 5mC氧发化产物作为表观遗传效应标志物；4）发现多种环境小分子可与DNA去甲基化酶的交互作用。

社会经济效益：

　　本项成果对DNA/RNA表观遗传修饰整体水平分析，技术指标达到国内领先水平，获得的数据已成为多个国际实验室的参考标准。

　　本成果中涉及的UHPLC-MS/MS分析癌组织、癌旁组织表观遗传修饰的方法，有望作为肝癌早期临床诊断的方法。

应用前景：

　　1．生命科学研究,本成果开发的一系列DNA/RNA修饰的分析方法，为揭示表观遗传修饰在生命过程中的作用提供有力工具。

　　2．新药开发，DNA/RNA修饰的快速、准确分析方法，可筛选调控表观遗传修饰的药物。

　　3.环境健康研究，本成果涉及的UHPLC-MS/MS分析癌组织、癌旁组织表观遗传修饰，提示DNA/RNA 修饰可作为毒理研究的表观遗传标志物，表观遗传修饰水平检测有望辅助癌症早期诊断。