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Enregistrement W3131800742 · doi:10.1101/2021.02.12.430289

Sensitive and reproducible cell-free methylome quantification with synthetic spike-in controls

2021· preprint· en· W3131800742 sur OpenAlexafffund
Samantha L. Wilson, Shu Yi Shen, Lauren Harmon, Justin Burgener, Timothy J. Triche, Scott V. Bratman, Daniel D. De Carvalho, Michael M. Hoffman

Notice bibliographique

RevuebioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory) · 2021
Typepreprint
Langueen
DomaineBiochemistry, Genetics and Molecular Biology
ThématiqueEpigenetics and DNA Methylation
Établissements canadiensVector InstituteUniversity of TorontoPrincess Margaret Cancer CentreUniversity Health Network
Organismes subventionnairesCanadian Institutes of Health ResearchHope FoundationMolly Towell Perinatal Research FoundationPrincess Margaret Cancer FoundationMichigan Economic Development Corporation
Mots-clésMethylated DNA immunoprecipitationDNA methylationDNAEpigeneticsBiologyMethylationCpG siteComputational biologyDifferentially methylated regionsgenomic DNAMolecular biologyDNA sequencingHuman genomeIllumina Methylation AssayEpigenomicsGenomeGeneGeneticsGene expression

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Abstract Background Cell-free methylated DNA immunoprecipitation-sequencing (cfMeDIP-seq) identifies genomic regions with DNA methylation, using a protocol adapted to work with low-input DNA samples and with cell-free DNA (cfDNA). This method allows for DNA methylation profiling of circulating tumour DNA in cancer patients’ blood samples. Such epigenetic profiling of circulating tumour DNA provides information about in which tissues tumour DNA originates, a key requirement of any test for early cancer detection. In addition, DNA methylation signatures provide prognostic information and can detect relapse. For robust quantitative comparisons between samples, immunoprecipitation enrichment methods like cfMeDIP-seq require normalization against common reference controls. Methods To provide a simple and inexpensive reference for quantitative normalization, we developed a set of synthetic spike-in DNA controls for cfMeDIP-seq. These controls account for technical variation in enrichment efficiency due to biophysical properties of DNA fragments. Specifically, we designed 54 DNA fragments with combinations of methylation status (methylated and unmethylated), fragment length (80 bp, 160 bp, 320 bp), G+C content (35%, 50%, 65%), and fraction of CpG dinucleotides within the fragment (1/80 bp, 1/40 bp, 1/20 bp). We ensured that the spike-in synthetic DNA sequences do not align to the human genome. We integrated unique molecular indices (UMIs) into cfMeDIP-seq to control for differential amplification after enrichment. To assess enrichment bias according to distinct biophysical properties, we conducted cfMeDIP-seq solely on spike-in DNA fragments. To optimize the amount of spike-in DNA required, we added varying quantities of spike-in control DNA to sheared HCT116 colon cancer genomic DNA prior to cfMeDIP-seq. To assess batch effects, three separate labs conducted cfMeDIP-seq on peripheral blood plasma samples from acute myeloid leukemia (AML) patients. Results We show that cfMeDIP-seq enriches for highly methylated regions, capturing ≥ 97% of methylated spike-in control fragments with ≤ 3% non-specific binding and preference for both high G+C content fragments and fragments with more CpGs. The use of 0.01 ng of spike-in control DNA in each sample provided sufficient sequencing reads to adjust for variance due to fragment length, G+C content, and CpG fraction. Using the known amount of each spiked-in fragment, we created a generalized linear model that absolutely quantifies molar amount from read counts across the genome, while adjusting for fragment length, G+C content, and CpG fraction. Employing our spike-in controls greatly mitigates batch effects, reducing batch-associated variance to ≤ 1% of the total variance within the data. Discussion Incorporation of spike-in controls enables absolute quantification of methylated cfDNA generated from methylated DNA immunoprecipitation-sequencing (MeDIP-seq) experiments. It mitigates batch effects and corrects for biases in enrichment due to known biophysical properties of DNA fragments and other technical biases. We created an R package, spiky , to convert read counts to picomoles of DNA fragments, while adjusting for fragment properties that affect enrichment. The spiky package is available on Bioconductor ( https://bioconductor.org/packages/spiky ) and GitHub ( https://github.com/trichelab/spiky ). Contact michael.hoffman@utoronto.ca

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,003
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,005
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Expérimental (laboratoire) · Signal consensuel: Expérimental (laboratoire)
GenreSignal candidat: Méthodes · Signal consensuel: Méthodes
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,014

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0030,005
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens large)0,0010,001
Bibliométrie0,0010,001
Études des sciences et des technologies0,0000,001
Communication savante0,0010,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0020,001

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,011
Tête enseignante GPT0,219
Écart entre enseignants0,209 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeExpérimental (laboratoire)
Domainenon disponible
GenreMéthodes

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations4
Publié2021
Routes d'admission2
Résumé présentoui

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