生物通报道：表观遗传学研究的是DNA包装如何影响基因表达，其中最广泛使用的工具之一就是染色质免疫共沉淀（ChIP），这种技术可让研究人员检测特定蛋白质和基因组区域之间的相互作用。然而，ChIP是一种相对测量，并且有很大的局限性，可导致误差、较差的再现性，以及实验之间不能进行比较。延伸阅读：简化ChIP分析的新方法。
为了解决这些问题，来自芝加哥大学的科学家们开发出一种新技术，用一种内标准校正ChIP实验。这种方法，称为ICeChIP（Internal Standard Calibrated ChIP），给研究人员一种客观的尺度来评估ChIP测量值，实现更高的精确度和可重复性、更好的质量控制和公正的实验比较，这极大地提高了表观遗传学研究的准确性，并促进了表观遗传学变化相关疾病的疗法开发。在六月四日的《Molecular Cell》发表的一项研究，对ICeChIP进行了详细描述。
本文资深作者、芝加哥大学分子遗传学和细胞生物学助理教授Alex Ruthenburg博士称，在以前，精确进行ChIP测量是不可能的。我们认为，ICeChIP是通往“在实验范式和患者样品中测量真实的表观遗传学现象”的一个重要步骤。
为了有效的细胞存储，DNA通常被卷绕在组蛋白周围，形成称为核小体的复合物。组蛋白的化学修饰，会影响潜在的DNA的表达。虽然我们对此仍然知之甚少，但研究人员怀疑，这些表观遗传学改变可能影响各种行为和健康问题（从癌症到心血管疾病）。
ChIP试验是测量这些变化最常用的工具。该方法的核心是，抗体被设计成可结合感兴趣的标记，如组蛋白修饰。抗体可让研究人员从细胞或患者样本收集的基因组材料中，提取特定组蛋白和相关DNA。然后，对这些提取的复合物进行测序和分析。
然而，ChIP有几个缺点。当结合感兴趣的标记时，商业抗体的亲和力、特异性和重复性往往是可变的。在ChIP试验中不能测量抗体的质量，这会导致实验误差。此外，ChIP所产生的数据是在一个相对尺度上表示的。再加上程序、试剂、设备和其他因素变化的影响，就使得实验间比较具有挑战性。
新的标准
Ruthenburg和他的研究团队通过开发一种方法解决了这个问题，这种方法被称为ICeChIP，给ChIP试验增加了一个内部标准，从而我们在客观尺度之外测量试验结果。他们通过设计一种半合成核小体——组蛋白加上各种定制合成的DNA片段，做到了这一点。
为了使用ICeChIP，半合成的核小体首先被设计为代表研究人员感兴趣的特定蛋白质标记。然后，将这些核小体然后添加到要运行的样品中。随着抗体提取出组蛋白复合物及相关的目标DNA，ICeChIP核小体也被同时提取出来。在分析过程中，合成的DNA条形码被鉴定，并用于生成一个校准曲线。这使得研究人员能够计算出实验所用抗体的有效性和特异性，并计算整个基因组中所包含感兴趣标记的组蛋白的真实数量。
Ruthenburg说，我们所做的是，使ChIP实验产生的数字符合真实情况。通过在实验中加入一个内部标准，我们将所有的测量与这个标准联系起来。这不仅可以被复制和比较，而且我们最终还能够衡量一个修改是否存在于基因组中一个给定的点上，而不是相对数量。
研究人员通过测量H3K4me3修饰——一个众所周知的遗传标记，检测了ICeChIP在小鼠和人类干细胞中的功效。在样品中加入少量的合成核小体，然后进入ChIP试验。该研究小组发现，约百分之二的组蛋白表达这个标记，大多数通过质谱分析、放射性标记实验和其他的独立测试得以证实。通过模拟实验处理差异，研究人员测试了重复性，在多个试验中结果显示是稳定的。
他们还用ICeChIP来测量其他各种常见的组蛋白修饰，并获得了令人惊讶的发现。他们发现，干细胞中大约三分之一的基因与激活和去激活的组蛋白修饰相关，这种现象称为二价。这被认为是发育的一种调控机制，但直到现在还未经证实。Ruthenburg和他的团队发现，二价的确是一种真实的特征，但其在基因组中的普遍性，对于其在发育遗传调控中作用提出了质疑。
Ruthenburg说，我们首次在基因组规模上测量二价，它的普遍性表明，它不像以前所认为的那样专业化。
研究小组还发现，特异性组蛋白标记——特别是H3K36me3和H3K79me2修饰——的常用抗体，其功效具有较差的特异性。这些抗体已用于数百项已发表的研究中，并促使所开发的治疗药物进入临床试验，但是还需要更多的研究来验证以前的结果。
研究小组正在将ICeChIP扩展到其他组蛋白和蛋白标记中，以提高它的商业用途，并寻找某种方式，利用它为人类疾病开发诊断分析方法。
（生物通：王英）
生物通推荐原文：
Calibrating ChIP-Seq with Nucleosomal Internal Standards to Measure Histone Modification Density Genome Wide, Molecular Cell, 2015.
