beta 值和 M 值: 衡量样本甲基化水平的金标准

在甲基化芯片中，一次检测的是很多细胞的甲基化状态。对于某个CpG 位点来说，有些细胞的这个位点是甲基化的，而另外的细胞是非甲基化的。

对于探针的甲基化水平，最常见的定量方式包括beta 值和M 值两种。

beta 值

计算公式为

M / (M + U + offset)

U 代表非甲基化信号强度，M 代表甲基化的信号强度, offset 是偏移量。 offset 是为了防止分母为0的情况出现。beta值实际上是甲基化信号强度的百分比。

在minfi中，使用getBeta函数计算探针的beta 值

> head(getMeth(mSet)[1, 1:3])
          5640269011_R01C01 5640269011_R01C02 5640269011_R02C01
cg00050873              5284               137               214
> head(getUnmeth(mSet)[, 1:3])
          5640269011_R01C01 5640269011_R01C02 5640269011_R02C01
cg00050873              6645               148               246
> head(getBeta(mSet)[, 1:3])
          5640269011_R01C01 5640269011_R01C02 5640269011_R02C01
cg00050873       0.442954145         0.4807018         0.4652174

探针cg00050873在样本5640269011_R01C01中的甲基化信号强度为 5284，非甲基化信号强度为 6645， 5284 /（5284 + 6645) 正好就是beta值。

从这里也可以看出，minfi中的getBeta 函数默认的offset 值为0。在GenomeStudio软件中，计算beta值时offset = 100。 在minfi中，如果想要和GenomeStudio软件的beta值保持一致，需要设置getBeta的offset 参数，比如 getBeta(mSet, offset = 100)。

M值

计算公式为

log2 (M / U)

U 代表甲基化信号强度，M 代表非甲基化的信号强度

在minfi中，使用getM函数计算探针的M 值

> head(getM(mSet)[1, 1:3])
          5640269011_R01C01 5640269011_R01C02 5640269011_R02C01
cg00050873        -0.3306387       -0.11142128        -0.2010475

探针cg00050873在样本5640269011_R01C01中的甲基化信号强度为 5284，非甲基化信号强度为 6645， log2 (5284 / 6645) 正好就是M值。

beta 值是最常用的甲基化水平的定量方式，主要用于差异分析，而M值适用于样本间的特征比较，比如基于M值的矩阵，通过MDS的方法来分析样本间的关系。