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Clinical Chemistry：利用DNA甲基化检测实现胃癌早期无创诊断
时间：2021-08-08 浏览：208
北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）、北京未来基因诊断高精尖创新中心（ICG）汤富酬教授/文路副研究员团队与北京大学第三医院普外科付卫教授团队合作，利用团队之前开发的甲基化CpG短串联扩增与测序技术（MCTA-Seq），通过对患者血浆游离DNA中异常高甲基化CpG岛进行基因组规模的高灵敏度测序分析，实现胃癌早期无创诊断及胃癌、结直肠癌和肝癌无创早期鉴别诊断。研究成果以“Genome-scale methylation analysis of circulating cell-free DNA in gastric cancer patients”为题发表在Clinical Chemistry杂志。
胃癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，发病率和死亡率高，早期筛查可显着减少胃癌的发病率和死亡率。近年来，“液态活检”技术迅速发展，血浆循环游离DNA（cfDNA） 作为一种极具前景的人类疾病无创检测手段开始逐渐应用于临床。在之前的研究中，课题组基于人类基因组中CpG短串联序列的分布特征，研发出一种能够以基因组规模高灵敏地分析cfDNA异常高甲基化CpG岛的新技术MCTA-Seq，并将该技术用于肝细胞癌无创诊断（2015，Cell Research），合作团队又将该技术应用于结直肠癌早期无创诊断（2019，Clinical Chemistry）。在本项研究中，课题组将该技术进一步应用于胃癌早期无创诊断。
本项研究共对89例胃癌患者血浆样本、82例对照血浆和56份胃癌与癌旁组织进行了MCTA-Seq高通量测序分析，运用单碱基分辨率全甲基化分子算法，鉴定了包括DOCK10、CABIN1和KCNQ5在内的胃癌DNA甲基化血浆标志物。联合153个甲基化标志物，MCTA-seq在外周血中检测胃癌的灵敏度分别为I期44%（10/23）、II期59%（10/17）、III/IV期78%（38/49），特异性为92%（75/82）（图1，2）。研究还发现，高甲基化（CpG island methylator phenotype， CIMP）胃癌和相对低甲基化（NON-CIMP）型胃癌在血液cfDNA中都能被有效地检测到。
此外，本研究将胃癌数据与课题组之前发表的结直肠癌、肝癌数据进行综合分析，鉴定出了200 个结直肠癌和胃癌之间差异性CGCGCGG-CpG标志物、128个结直肠癌和肝癌之间差异性甲基化CGCGCGG-CpG标志物、213个胃癌和肝癌之间差异性甲基化CGCGCGG-CpG标志物（图4）。根据这些标志物，本研究建立了鉴别三个癌种的分类器。以高特异性（100%，82/82）检测模式，该分类器区分期胃癌、结直肠癌、肝癌的灵敏度为56% (49/87)、 78% (109/140) 和 85% (22/26)，准确度分别为94%（46/49）、80%（87/109）和68%（15/22）。
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胃癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，发病率和死亡率高，早期筛查可显着减少胃癌的发病率和死亡率。近年来，“液态活检”技术迅速发展，血浆循环游离DNA（cfDNA） 作为一种极具前景的人类疾病无创检测手段开始逐渐应用于临床。在之前的研究中，课题组基于人类基因组中CpG短串联序列的分布特征，研发出一种能够以基因组规模高灵敏地分析cfDNA异常高甲基化CpG岛的新技术MCTA-Seq，并将该技术用于肝细胞癌无创诊断（2015，Cell Research），合作团队又将该技术应用于结直肠癌早期无创诊断（2019，Clinical Chemistry）。在本项研究中，课题组将该技术进一步应用于胃癌早期无创诊断。
本项研究共对89例胃癌患者血浆样本、82例对照血浆和56份胃癌与癌旁组织进行了MCTA-Seq高通量测序分析，运用单碱基分辨率全甲基化分子算法，鉴定了包括DOCK10、CABIN1和KCNQ5在内的胃癌DNA甲基化血浆标志物。联合153个甲基化标志物，MCTA-seq在外周血中检测胃癌的灵敏度分别为I期44%（10/23）、II期59%（10/17）、III/IV期78%（38/49），特异性为92%（75/82）（图1，2）。研究还发现，高甲基化（CpG island methylator phenotype， CIMP）胃癌和相对低甲基化（NON-CIMP）型胃癌在血液cfDNA中都能被有效地检测到。
此外，本研究将胃癌数据与课题组之前发表的结直肠癌、肝癌数据进行综合分析，鉴定出了200 个结直肠癌和胃癌之间差异性CGCGCGG-CpG标志物、128个结直肠癌和肝癌之间差异性甲基化CGCGCGG-CpG标志物、213个胃癌和肝癌之间差异性甲基化CGCGCGG-CpG标志物（图4）。根据这些标志物，本研究建立了鉴别三个癌种的分类器。以高特异性（100%，82/82）检测模式，该分类器区分期胃癌、结直肠癌、肝癌的灵敏度为56% (49/87)、 78% (109/140) 和 85% (22/26)，准确度分别为94%（46/49）、80%（87/109）和68%（15/22）。
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