Science子刊 | 中国医学科学院焦宇辰/曲春枫/赵宏开发新的技术，同时分析cfDNA中的突变和甲基化，用于肝细胞癌检测

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基于细胞游离DNA (cfDNA)的液体活检是一种很有前途的癌症早期检测方法。主要的障碍是一次抽血cfDNA的产量有限，这限制了大多数样本的使用，只能进行一次突变或甲基化测试。

2022年11月23日，中国医学科学院/北京协和医学院焦宇辰、曲春枫及赵宏共同通讯在Science Translational Medicine（IF=19）在线发表题为“Simultaneous analysis of mutations and methylations in circulating cell-free DNA for hepatocellular carcinoma detection”的研究论文，该研究开发了一种技术，突变胶囊Plus (MCP)，它可以对一个cfDNA样本进行多重分析，包括同时检测遗传、表观遗传改变和全基因组甲基化标记的发现。通过这项技术，作者对30例肝细胞癌(HCC)病例和30例非HCC对照的cfDNA样本进行甲基化标记从头筛选。HCC cfDNA中富集的甲基化标记进一步与60例HCC和60例非HCC病例的训练队列的突变组并行分析，形成了HCC检测模型。

该研究在58例HCC和198例非HCC病例的独立回顾性队列中验证了该模型，得到了90%的敏感性和94%的特异性。此外，该研究将该模型应用到311例无症状乙型肝炎病毒携带者的前瞻性队列中，他们的肝脏超声检查和血清AFP浓度正常。该模型检测到队列中5例HCC中的4例，显示出80%的敏感性和94%的特异性。这些发现表明，MCP技术具有发现和验证多组学生物标志物的潜力，可用于癌症的无创检测。这项研究还提供了一大批HCC病例和高危非HCC个体cfDNA遗传和表观遗传改变的全面数据库。

肝细胞癌(HCC)是第五个最常见和第三世界最致命的癌症。晚期肝细胞癌的5年生存率仅为12%，因为可用的治疗功效有限。治愈这种疾病最有效的方法是在早期阶段检测到，这样可以及时手术切除肿瘤。因此,一个高效的筛选方法,检测肝细胞癌与高精度手术可切除的阶段是必要的。

在考虑的备选筛查方法中，基于细胞游离DNA (cfDNA)的液体活检在临床应用中已成为一种有前途的无创诊断方法。之前的研究已经确定了潜在的癌症诊断标记，如体细胞突变、甲基化标记、cfDNA大小分布和cfDNA断点。

在HCC中，多项研究证实了使用液体活检检测突变的可行性。然而，由于采样问题，检测低产量cfDNA的低频突变可能很困难。DNA甲基化变化是癌症进展过程中最早发生的分子变化之一，异常的DNA甲基化变化，包括CpG岛(CGIs)的高甲基化，是几乎所有人类癌症类型的标志，包括HCC。cfDNA甲基化检测已成为一种有前途的非侵入性方法，可用于癌症的诊断、预后和监测。亚硫酸氢盐测序被认为是DNA甲基化分析的金标准；然而，这种方法的苛刻条件可能会造成大量的DNA损伤，降低cfDNA的可检测性和检测的灵敏度。

MCP在检测突变和甲基化方面的性能分析（图源自Science Translational Medicine ）

根据先前的研究，多组学生物标记物的组合分析，如甲基化、突变和蛋白质标记物，可能提高癌症检测的性能。然而，大多数cfDNA谱分析技术只能检测一种类型的生物标志物，而一次抽血cfDNA产量不足以支持多次检测。因此，以前的大多数研究都只集中在一种类型的生物标志物，很难比较来自不同研究的不同队列的生物标志物的表现，也很难结合生物标志物来开发更好的癌症检测算法。

作者开发的突变胶囊Plus (MCP)技术，支持突变和甲基化变化的并行分析(MCP分析)和通过CpG串联靶扩增(CTTA)重新发现甲基化标记。MCP技术还实现了对单个cfDNA样本的多重测试，而不牺牲敏感性，这可能发生在分离cfDNA样本进行多次反应时。该研究将MCP技术应用于HCC检测的液体活检检测的发现、培训和验证。这种综合分析方法可以比较基于cfDNA的生物标记物，揭示了甲基化和突变生物标记物在HCC检测中的互补模式。

原文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/scitranslmed.abp8704

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