《科学》子刊:徐瑞华团队发现全新肠癌血检标志物,检测准确性超临床唯一血检方法

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《科学》子刊:徐瑞华团队发现全新肠癌血检标志物,检测准确性超临床唯一血检方法

作者:Walter

导读:结直肠癌是全球致死率排行第三的消化道恶性肿瘤。我国每年新发病例约40万,并且发病率逐年上升。结直肠癌的早期症状不明显,容易归结于生活习惯而被忽视,多数患者诊断时已为中晚期,手术和化疗后存活率依然较低。因此,高效普遍的结直肠癌诊断手段对疾病的预后和治疗至关重要。

目前,肠镜是临床检查结直肠病变最直观有效的方法,但这种侵入性的检测具有费时、昂贵、患者依从性低等缺陷。液体活检是一项新兴的肿瘤检测手段,以血液等非固态生物组织为标本的分析来进行体外诊断。临床已有应用血清癌胚抗原(CEA)的结直肠癌生物标志物检测,但仅能检出40%-60%患者,灵敏度低。中山大学徐瑞华教授课题组于1月1日在Science Translational Medicine杂志上发表结果,发现可用于液体活检的特定ctDNA甲基化位点,为高效便捷的结直肠癌诊断和预后开辟非侵入性的新方法!(中山大学肿瘤防治中心骆卉妍副主任医师、赵齐副研究员、韦玮主任医师等为文章的第一作者,徐瑞华教授是文章的通讯作者。)

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循环肿瘤DNA(circulating tumor DNA , ctDNA)是肿瘤细胞坏死或凋亡后释放到血液中的游离DNA(cfDNA)。作为肿瘤细胞碎片的一部分,cfDNA已经被深深打上特定来源的烙印,体现为肿瘤中特异性表达的突变基因以及表观遗传学异常。对cfDNA的分析和检测已发展成液体活检中的重要分支,具有不可估量的应用前景。

DNA甲基化是最常见的表观遗传学修饰,与分化发育、衰老等一系列生理病理过程相关;而抑癌基因的甲基化是肿瘤发生的早期标志之一。尽管SEPT9等位点已经被鉴定为结直肠癌cfDNA甲基化的标志性位点,然而由于患者个体差异以及体液cfDNA的含量较少,单一位点的甲基化检测准确性受到挑战。考虑到甲基转移酶或脱甲基酶可能会同时修饰同一条DNA链中相邻的CpG位点,对“甲基化相关嵌段”进行cfDNA甲基化图谱分析,将大大提高诊断等准确性。

首先,研究者收集结直肠癌患者的组织样本的全基因组筛查以及其cfDNA的甲基化数据,通过生物信息学分析鉴别了9个与结直肠癌发生相关的cfDNA甲基化标志物,依据算法建立的诊断分数(cd-score)预测来结直肠癌。将结直肠癌和健康受试者按2:1的比例分为建模组和验证组,发现结直肠癌诊断准确率高达96%,验证组诊断敏感性达87.9%,特异性达89.6%,远远超过临床应用的血清癌胚抗原CEA标志物的诊断效力。

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对于结直肠癌诊断的cfDNA甲基化分析

进而,研究者对900多名受试者进行为期平均26.6个月的跟踪调查,结合肠镜和cfDNA甲基化数据,判别5个与结直肠癌预后有关的标志物;即通过对这些标志性甲基化位点的cp-score评分,几乎能准确推测出患者的生存率,远远优于临床常用的肿瘤原发部位、TMN分期、CEA等预后指标。

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对于结直肠癌预后的cfDNA甲基化分析预测

另外,在结直肠癌患者的cfDNA数据中,研究者们还发现依据45个甲基化差异显著的标志位点,可将结直肠癌分为两类,其中1型在女性中发病率更高并伴有左侧结肠病变,2型的存活率较低。这从分子层面鉴别了结直肠癌亚型,提示了内在生物学机制与临床病理进程的相关性。

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依据cfDNA甲基化数据作结直肠癌分型

最后,研究者提出依据一个新发现的甲基化标志性位点cg10673833来简化癌症筛查的可能性。研究团队招募16890受试者参与一项前瞻性队列研究,在其中一组1493位高危大肠癌患者中,对cg10673833甲基化位点分析能分辨出该组大肠癌患者21人中的19个和原位大肠癌患者8人中的7个人,敏感性为89.7%,特异性为86.8%,说明能够通过血浆中cg10673833甲基化标志物准确预测癌前病变。

这项研究通过甲基化图谱分析,证明了一系列cfDNA的甲基化标志物用于结直肠癌诊断、预后和疾病检测中的准确性和灵敏度,为症状轻微的结直肠癌早期发现提供非侵入性的分子手段,具有极大的临床应用前景!

参考文献:

Huiyan Luo, et al. Circulating tumor DNA methylation profiles enable early diagnosis, prognosis prediction, and screening for colorectal cancer. Science Translational Medicine, 01 Jan, 2020.

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