研究發(fā)現(xiàn)僅需1ng血漿cfDNA就可檢測(cè)早期癌癥
在一項(xiàng)新的研究中,在加拿大瑪嘉烈公主癌癥中心研究員Daniel De Carvalho博士的領(lǐng)導(dǎo)下,一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)以血液樣本作為測(cè)試對(duì)象,將“液體活檢”、甲基化分析和機(jī)器學(xué)習(xí)相結(jié)合,開發(fā)出一種靈敏的基于免疫沉淀的測(cè)試方法來分析少量血漿循環(huán)游離DNA(cell-free DNA, cfDNA)中的甲基化組(methylome),從而能夠在癌癥的最早階段檢測(cè)它,并對(duì)它進(jìn)行分類。這種測(cè)試方法稱為游離甲基化DNA免疫沉淀高通量測(cè)序(cell-free methylated DNA immunoprecipitation and high-throughput sequencing, cfMeDIP–seq),用于在不使用亞硫酸鹽的情形下對(duì)血漿cfDNA進(jìn)行全基因組甲基化分析。相關(guān)研究結(jié)果于2018年11月14日在線發(fā)表在Nature期刊上,論文標(biāo)題為“Sensitive tumour detection and classification using plasma cell-free DNA methylomes”。
de Carvalho說,這些研究人員不僅描述了一種檢測(cè)癌癥的方法,而且還有望能夠早在癥狀出現(xiàn)之前,也是癌癥更容易被治療的時(shí)候,更早地發(fā)現(xiàn)它。
de Carvalho說,“我們對(duì)這個(gè)階段的發(fā)現(xiàn)感到非常興奮。癌癥的一個(gè)主要問題是如何盡早地發(fā)現(xiàn)它。如何在血液中找到十億分之一的癌癥特異性突變,尤其是在早期階段,簡(jiǎn)直是'大海撈針'。這是因?yàn)樵缙陔A段,血液中的腫瘤DNA含量是最低的。”
通過分析表觀遺傳變化(具體指的是甲基化變化)而不是突變,這些研究人員能夠鑒定出每種癌癥類型特有的數(shù)千個(gè)甲基化。隨后,通過使用大數(shù)據(jù)方法,他們利用機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建出一種能夠識(shí)別血液樣本中癌癥來源的DNA存在并確定哪種癌癥類型的分類器。這基本上將這種“大海中撈一根針(one needle in the haystack)”問題變成了一個(gè)更容易解決的“大海中撈數(shù)千根針(thousands of needles in the haystack)”問題,這樣計(jì)算機(jī)僅需找到幾根針,就可確定大海何處有針。
這些研究人員比較了來自7個(gè)疾病部位(肺癌、胰腺癌、結(jié)直腸癌、乳腺癌、白血病、膀胱癌和腎癌)的300個(gè)患者腫瘤樣本和來自健康供者的樣本,并分析了血漿循環(huán)cfDNA的甲基化模式來追蹤癌癥起源和類型。在每個(gè)樣品中,“漂浮的”血漿cfDNA與腫瘤DNA相匹配。從那之后,他們已經(jīng)擴(kuò)大了研究范圍,如今已對(duì)來自更多癌癥類型的700多個(gè)腫瘤和血液樣本進(jìn)行了分析和成功匹配。他們還發(fā)現(xiàn)對(duì)1~10ng血漿cfDNA也可成功地開展cfMeDIP–seq分析,遠(yuǎn)低于開展現(xiàn)有的MeDIP-seq(methylated DNA immunoprecipitation sequencing, 甲基化DNA免疫共沉淀測(cè)序)分析所需的最低100ng DNA。
在實(shí)驗(yàn)室之外,進(jìn)一步驗(yàn)證這種方法的后續(xù)步驟包括分析來自已在幾個(gè)國(guó)家中開展的大規(guī)模人口健康研究的數(shù)據(jù),其中在這些研究中,血液樣本是在癌癥確診前數(shù)月至數(shù)年收集的。再者,最終還需在癌癥篩查的前瞻性研究中驗(yàn)證這種方法。
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