Cell Rep Med | 多机构临床研究合作揭示cfDNA片段组学在食管鳞癌早筛中的潜力
食管癌是全球范围内导致癌症相关死亡的第六大原因，5年生存率仅为15%-25%[1]。中国是食管癌高发国家，以鳞状细胞癌（ESCC）为主要亚型。由于早期症状不明显，多数食管鳞癌确诊时已进入中晚期。目前食管癌早诊主要依赖胃镜检查和活检，这些方法依从性较低，难以在临床广泛应用。近年来，cfDNA片段组学技术在多种癌症的早期筛查中显示优异性能[2-5]，但其在食管鳞癌早筛中的研究相对较少，并且其临床表现还需要进一步验证。
近日，南京大学医学院附属鼓楼医院王涛教授团队携手澳门大学陈奇涵教授、中国药科大学梁宏伟教授、以及鼓楼医院的任伟教授，将MERCURY cfDNA片段组学技术的应用拓展至食管鳞癌早筛，并通过临床验证队列证实其AUC达0.986[6]。研究结果发表在Cell Reports Medicine。鼓楼医院的焦子宸为该研究的第一作者。
研究从南京鼓楼医院招募并筛选了408例参与者，其中包括199例Ⅰ-Ⅳ期食管鳞癌和209例健康人，按招募时间的先后分为训练集和独立验证集。外部验证集来源于南昌大学第二附属医院，包括44例Ⅰ-Ⅳ期食管鳞癌和47例健康人。三个数据集中，Ⅰ-Ⅱ期食管鳞癌占比均超过50%。研究收集参与者血浆样本并进行低深度WGS测序，从中提取片段大小分布（FSD）、核小体定位（NP）、拷贝数变异（CNV）和片段大小覆盖范围（FSC）四种cfDNA特征，同时结合XGBoost、GLM、DRF和深度学习构建集成学习模型并在独立验证集和外部验证集中验证。
独立验证集中，模型AUC为0.986，敏感性92%，特异性98%。模型性能相对稳定，且集成模型对Ⅰ-Ⅱ期食管鳞癌敏感性亦较高，达到87%。另外，研究还纳入外部验证集，模型敏感性86%，特异性96%。其中，Ⅰ-Ⅱ期食管鳞癌的敏感性也达到60-88%。
为了进一步评估模型的稳定性，研究对测序序列进行了降采样处理，以模拟现实环境中测序数据可能有限或不完整的场景。尽管随着测序深度的降低，AUC略有下降趋势，但在0.5X测序深度下，AUC仍达到0.978，展示了优异的预测性能。
此外，研究从独立验证集中随机选择3名癌症患者和2名健康人，从外部验证集中随机选择3名癌症患者和3名健康人。每位参与者分2次采血，采血时间间隔三周，每次收集10ml血浆，平均分为3份进行技术重复。随后，研究对批次内和批次间的结果进行评估显示，在独立验证集和外部验证集中，重复性结果一致。基于上述稳定性验证结果，该模型展示了强大的临床应用前景。
该研究为食管癌的诊断提供了新的思路，也通过临床验证集合证实了MERCURY cfDNA片段组学技术的巨大潜力，也为其他肿瘤的诊断提供了参考。
专家简介
王涛 教授
博士后、主任医师、教授
南京大学医学院附属南京鼓楼医院胸外科、肺外科主任
南京市政协委员
博士研究生导师、博士后合作导师
中国肺康复委员会常委
江苏省医学会胸外科分会常委
江苏省抗癌协会肺癌专业委员会常委
江苏科技奖评审委员会评审专家
承担或参与国家级、省级、市级科研课题多项，发表SCI及核心期刊论文60余篇，另有国家发明专利7项。
焦子宸 医生
南京大学医学院附属鼓楼医院胸外科
主治医师、南京大学博士研究生
参考文献：
[1]Huang, F.L., Yu, S.J., et al. Asian J Surg. 2018;41(3):210-215. doi: 10.1016/j.asjsur.2016.10.005.
[2]Cristiano S, et al. Nature. 2019;570(7761):385-389. doi:10.1038/s41586-019-1272-6.
[3]Bao H, et al. Mol Cancer. 2022;21(1):129. doi:10.1186/s12943-022-01594-w
[4]Wang S, et al. Am J Respir Crit Care Med. 2023;207(9):1203-1213. doi:10.1164/rccm.202109-2019OC
[5]Zhang X, et al. Hepatology. 2022;76(2):317-329. doi:10.1002/hep.32308
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