研究测试了从血液样本中无细胞DNA进行早期癌症检测的具有成本效益的方法
早期检测仍然是成功治疗许多癌症的关键，通过血液中循环的无细胞DNA(cfDNA)进行早期检测 - 所谓的“液体活检” - 已成为研究重点。但是，由于DNA血液片段中的肿瘤浓度低以及癌症的遗传多样性，使用这种方法在早期阶段检测癌症一直具有挑战性。
现在，加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心的研究人员和合作组织报告了实验性癌症检测系统的成功结果，该系统似乎以一种新颖，具有成本效益的方式克服了这些挑战。
他们的工作发表在《自然通讯》杂志上，强调了一种方法，与传统的cfDNA甲基组测序方法相比，这种方法节省了超过12倍的成本，以及从这种DNA测序中提取信息的计算模型，以帮助早期检测和诊断。
无细胞DNA甲基化已被证明是早期癌症检测最有希望的生物标志物之一。然而，来自不同癌症类型，亚型，分期和病因的cfDNA畸变的特征是异质的，导致在鉴定适合早期检测的甲基化标志物方面存在挑战。尤其令人关切的是，与疾病多样性和患者群体(年龄、性别、种族和合并症)相比，目前可获得的样本量很小。分析cfDNA甲基组可以解决这一挑战，因为它保留了癌症异常的全基因组表观遗传学图谱，从而允许分类模型随着训练队列的增长而学习和利用新的重要特征，并将其范围扩展到更多的癌症类型。然而，分析无细胞DNA甲基组(全基因组亚硫酸氢盐测序)的传统方法对于临床使用来说成本过高。
“我们的方法，cf甲基-seq，使cfDNA甲基组测序成为临床使用的可行选择”，加州大学洛杉矶分校病理学和实验室医学教授，该研究的通讯作者向红“茉莉”周说。“尽管存在固有的挑战，但我们的研究表明，通过单一血液测试准确早期诊断某些癌症的巨大潜力。
周女士和她的加州大学洛杉矶分校实验室的同事们专注于精准医学——利用患者的基因组信息来开发更个性化、更有针对性的治疗方法——以及大生物数据分析，将来自各种平台和模式的复杂数据整合到临床环境中的实用方法中。
在这项研究中，周和合作者将他们的新方法进行了测试，看看它是否能够准确地检测出四种常见的癌症 - 结肠癌，肝癌，肺癌和胃癌 - 并在早期阶段这样做。
研究人员从408名研究参与者那里收集了血液样本，并应用了他们基于甲基组的血液测试，该测试可以识别不同癌症类型和可能原因的广泛标志物。其中，217人为癌症患者，191人为无癌症对照组。样本在加州大学洛杉矶分校的医院收集或从商业实验室购买，以实现跨源验证。研究人员还进行了跨批次验证，年龄匹配验证和独立验证，以防止研究中的偏倚。
在收集和验证措施之后，研究人员将数据输入到他们复杂的计算机模型中，以测量其不仅在检测癌症方面的准确性，而且在肿瘤的特定位置(称为“起源组织”)方面也是如此。
他们的模型在检测所有阶段的癌症方面的准确率为80.7%，在检测早期癌症(I期或II期癌症)方面的准确率为约74.5%，特异性略低于98%。只有一个分类不正确的正常样本(假阳性)。
对于起源组织的准确性，该模型正确识别了肿瘤位置，所有癌症阶段的平均准确率为89.1%，早期患者的平均准确率为85%。
“早期癌症检测的关键是识别真正的癌症生物标志物，这需要大量的训练样本来覆盖癌症和人群的异质性，特别是对于泛癌检测。我们的cfDNA甲基组方法允许包含新的标记物，并且随着训练队列的增长，现有标记物的权重更好。事实上，我们的数据显示，随着训练样本量的增加，我们方法的检测能力继续增加，“周说，他是加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心基因调控计划的成员。“凭借其具有成本效益的甲基组测序，cf甲基-seq可以真正促进癌症检测的大数据方法。
该团队目前正在为大型临床试验寻求资金，以验证该技术，希望将其用于使患者受益。
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