約翰·霍普金斯大學(xué) Kimmel 癌癥中心的研究人員開發(fā)了一種簡(jiǎn)單的新型血液檢測(cè)方法,通過發(fā)現(xiàn)循環(huán)血液中癌細(xì)胞脫落的 DNA 碎片的“打包模式”,可以檢測(cè)出 7 種不同類型癌癥的存在。
在概念驗(yàn)證研究中,被稱為 DELFI(用于早期攔截 DNA 片段)的測(cè)試準(zhǔn)確地檢測(cè)了來自 208 名患有不同階段乳腺癌、結(jié)腸直腸癌、肺癌、卵巢癌、胰腺癌、胃癌和膽管癌患者的血液樣本,其中 57%至 99%以上患者存在循環(huán)腫瘤 DNA。DELFI 在 215 名健康人的血液樣本測(cè)試中識(shí)別準(zhǔn)確,僅在 4 例病例中錯(cuò)誤識(shí)別。該測(cè)試使用機(jī)器學(xué)習(xí)來識(shí)別癌癥患者血液中 DNA 片段的異常“包裝”模式。研究人員表示,在研究這些“打包”模式后,他們可以在高達(dá) 75%的病例中識(shí)別出腫瘤的存在。該研究近日發(fā)表在 Nature 雜志上。
用于檢測(cè)腫瘤的血液檢查或“液體活組織檢查”通常會(huì)尋找與正常樣本存在差異的突變,這些突變是癌細(xì)胞內(nèi) DNA 序列或 DNA 出現(xiàn)異常的甲基化,但這種異常變化并非在所有癌癥患者中都能檢測(cè)到。Victor E. Velculescu 教授表示,DELFI 采取了一種不同的方法,通過檢測(cè)血液中來自基因組不同區(qū)域的 DNA 大小和數(shù)量來研究細(xì)胞核中 DNA 的包裝方式,以尋找腫瘤的線索。
醫(yī)學(xué)博士 Alessandro Leal 表示,健康細(xì)胞的細(xì)胞核將 DNA 包裝在一個(gè)“分區(qū)規(guī)則的手提箱”內(nèi),基因組的不同區(qū)域被小心地放置在不同的隔間中。相比之下,癌細(xì)胞的細(xì)胞核更像是雜亂無章的“手提箱”,整個(gè)基因組的片段被隨意拋出。Jillian Phallen 博士表示,由于種種原因,癌癥基因組在包裝方式上變得雜亂無章,這意味著當(dāng)癌細(xì)胞死亡時(shí),它們會(huì)以混亂的方式將 DNA 釋放到血液中。通過檢查這種無細(xì)胞 DNA(cfDNA),DELFI 可利用基因組不同區(qū)域的 DNA 大小和數(shù)量異常來識(shí)別癌癥的存在。
圖丨 DELFI 工作示意圖(來源:Genome-wide cell-free DNA fragmentation in patients with cancer)
研究人員表示,可以通過從個(gè)體采集一管血液,提取 cfDNA,研究 cfDNA 基因序列和確定碎片特征來篩查癌癥。通過將來自個(gè)體的全基因組片段化模式與參考群體進(jìn)行比較,可明確該“打包”模式是源自健康細(xì)胞還是源自癌細(xì)胞。
在目前的研究中,約翰·霍普金斯大學(xué)的研究人員與來自美國(guó)、丹麥和荷蘭的合作伙伴一起,對(duì)來自 208 名癌癥患者的 cfDNA 進(jìn)行低覆蓋率的全基因組測(cè)序,其中包括 54 名乳腺癌患者,27 名結(jié)腸直腸癌患者,12 名肺癌患者,28 名卵巢癌患者,34 名胰腺癌患者,27 名胃癌患者和 26 名膽管癌患者。同時(shí),他們還分析了 215 名健康個(gè)體的 cfDNA。
圖|DELFI 在腫瘤病人的特異性識(shí)別率(來源:Genome-wide cell-free DNA fragmentation in patients with cancer)
研究人員報(bào)告稱,總體而言,健康個(gè)體具有相似的碎片特征,而患有癌癥的患者具有更多可變的碎片特征,與正常人具有較大的差異。DELFI 在 73%的癌癥患者體內(nèi)檢測(cè)到癌癥,而在 215 個(gè)健康個(gè)體中僅出現(xiàn)了 4 例錯(cuò)誤分類(特異性為 98%)。同時(shí),研究人員還發(fā)現(xiàn)該測(cè)試在鑒定 cfDNA 起源組織方面準(zhǔn)確率為 61%-75%。當(dāng) DELFI 和基于突變的 cfDNA 分析相結(jié)合時(shí),研究人員可以準(zhǔn)確地檢測(cè)出 91%的癌癥患者。
由于該測(cè)試易于管理,并采用簡(jiǎn)單且廉價(jià)的實(shí)驗(yàn)室方法,Velculescu 教授預(yù)計(jì)該測(cè)試最終可能比其他癌癥篩查測(cè)試(包括其他當(dāng)前的 cfDNA 測(cè)試)更適用于臨床使用。
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原文標(biāo)題:Nature:通過 DNA 的“打包模式”滴血驗(yàn)查 7 種癌癥
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