《npj Precision Oncology》：Non-invasive epidermis sampling for DNA methylation-based prediction of skin cancer phenotypes
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本研究针对表皮DNA甲基化检测中采样方法侵入性强、DNA质量差等难题，开发了一种集成凝胶粘附带采集、gDNA高效提取及低输入DNA微阵列探针优化的无创检测方案。该技术成功构建了高精度表皮衰老时钟（epigenetic clocks），并验证了其与角质形成细胞癌（keratinocyte carcinomas）相关生物标志物的关联性，为皮肤健康评估和癌症预防提供了创新工具。
皮肤作为人体最大的器官，常年暴露在紫外线（ultraviolet radiation）等环境因素中，这些因素会诱导表皮细胞产生渐进性的遗传和表观遗传改变，进而加速皮肤老化并增加角质形成细胞癌（keratinocyte carcinomas）的发病风险。DNA甲基化（DNA methylation）作为最具特征的表观遗传修饰之一，是评估表皮健康状态的宝贵生物标志物。然而，传统的表皮DNA采样方法通常需要侵入性操作，且获取的基因组DNA（gDNA）在数量和质量上均存在局限，这严重制约了大规模表观遗传筛查的开展。
为突破这一瓶颈，研究人员在《npj Precision Oncology》上发表了创新性研究成果，开发了一种集成化的无创表皮采样技术。该技术通过三个关键步骤实现高效检测：首先采用凝胶基粘附带非侵入性收集角质形成细胞；随后通过优化的gDNA提取方案获得高质量核酸；最后针对低输入DNA条件定制微阵列探针组合进行甲基化分析。通过对100余例对应甲基化组（methylomes）的分析表明，该方法不仅能用于训练高精度的表观遗传时钟（epigenetic clocks）以预测表皮年龄，还能研究与角质形成细胞癌发展相关的多种DNA甲基化生物标志物。
关键技术方法概述
研究团队建立了包含三个核心环节的技术流程：使用凝胶基粘附带进行角质形成细胞无创采集；开发适用于微量样本的gDNA提取方案；筛选适用于低输入DNA条件的微阵列探针。所有分析样本均来自临床采集的表皮样本，最终通过对100余例甲基化组数据的分析验证方法可靠性。
研究结果分析
非侵入性采样方法的建立
通过对比传统活检与新型粘附带采样法，研究人员证实凝胶基粘附带能有效收集足量表皮细胞用于DNA提取。优化后的gDNA提取流程可确保从微量样本中获得满足微阵列分析要求的DNA质量，为后续甲基化检测奠定基础。
低输入DNA条件下的甲基化分析
针对微量DNA样本特点，研究团队筛选出特异性微阵列探针组合，显著提高了低输入量条件下的检测灵敏度。对比实验显示，优化后的探针组合能准确捕获关键CpG位点的甲基化水平变化，确保数据分析的可靠性。
表观遗传时钟的构建与应用
基于大规模甲基化组数据，研究人员成功训练出高精度表皮衰老预测模型。该表观遗传时钟能准确反映个体表皮年龄与实际年龄的偏差，并与紫外线暴露等环境因素呈现显著相关性，为皮肤老化评估提供量化工具。
皮肤癌相关生物标志物的发现
通过差异甲基化分析，研究鉴定出多个与角质形成细胞癌发生发展相关的甲基化标志物。这些标志物涉及细胞周期调控、DNA修复等重要通路，为早期诊断和预防干预提供潜在靶点。
结论与展望
本研究建立的集成化无创采样技术突破了传统表皮DNA甲基化分析的技术限制，为实现大规模皮肤健康筛查提供了可行方案。该方法不仅能准确预测表皮衰老进程，还能识别与皮肤癌风险相关的表观遗传特征，具有重要的临床转化价值。未来通过扩大样本队列和深化机制研究，这一技术平台有望成为皮肤癌症预防和个性化健康管理的重要工具，推动表观遗传学在皮肤病学领域的应用发展。
