基準醫療多癌種早篩系列報道-結直腸癌篇

熱門(mén)推薦：基準醫療 , 結直腸癌篇 , 多癌種早篩 ,

來(lái)源：醫藥健聞

2021-04-07

基準醫療（AnchorDx）與中山大學(xué)附屬第六醫院的蘭平教授和吳現瑞教授團隊在Molecular Oncology（影響因子: 6.574）發(fā)表了一篇題為“A novel cell-free DNA methylation-based model improves the early detection of colorectal cancer”的研究論文。

結直腸癌（CRC）是全球第三大最常見(jiàn)的惡性腫瘤，盡管治療方法有所改善，但TNM晚期CRC患者的預后仍較差。I期CRC患者的5年生存率為91%，而IV期僅為14%。因此，對早期CRC的精準篩查是降低CRC相關(guān)死亡率的關(guān)鍵策略之一。

目前，CRC篩查方法主要分為有創(chuàng )結腸鏡檢查和無(wú)創(chuàng )大便CRC篩查，有創(chuàng )結腸鏡檢查存在對技術(shù)和設備要求高、檢查前需要徹底清潔腸道、侵入性檢查會(huì )帶來(lái)一定的痛苦和并發(fā)癥風(fēng)險、患者依從性差等問(wèn)題；而無(wú)創(chuàng )大便CRC篩查存在假陽(yáng)性率高、非必要的治療、價(jià)格相對較高、缺乏長(cháng)期隨訪(fǎng)研究數據等問(wèn)題，現階段迫切需要一種高靈敏度和特異度的無(wú)創(chuàng )性CRC篩查產(chǎn)品。

本項目研究通過(guò)187個(gè)組織DNA樣本（91個(gè)非惡性組織，26個(gè)進(jìn)展期腺瘤[AA]和70個(gè)CRC）和489個(gè)血漿cfDNA樣本進(jìn)行靶向DNA甲基化測序，建立并驗證了用于A(yíng)A和早期CRC非侵入性檢測的基于11個(gè)DNA甲基化生物標志物的cfDNA甲基化模型。

1、研究工作流程

為鑒定結直腸癌（CRC）特異的DNA甲基化生物標志物，研究者收集了313個(gè)組織樣本（139例正常，30例進(jìn)展期腺瘤[AA]和144例結直腸癌[CRC]）進(jìn)行靶向DNA甲基化二代測序（NGS）。此外，為進(jìn)一步探索這些DNA甲基化標志物在CRC早期檢測中的臨床應用，采集了577例血漿樣本（169例健康對照組、44例非進(jìn)展期腺瘤[NAA]、76例AA和288例CRC）進(jìn)行NGS測序分析。經(jīng)過(guò)DNA提取、文庫構建和DNA甲基化測序的質(zhì)控，最終分析了187個(gè)組織樣本和489個(gè)血漿樣本。應用Wilcoxon檢驗和Benjamini-Hochberg多重檢驗篩選組織隊列，得到了667個(gè)CRC特異的DNA甲基化生物標志物。將133例正常血漿樣本和248例CRC血漿樣本隨機分組到訓練和驗證集中，進(jìn)行建模分析，從該667個(gè)生物標志物中進(jìn)一步篩選CRC特異甲基化生物標志物。在LASSO選擇后，基于訓練集獲得11個(gè)CRC特異性甲基化生物標志物，然后使用驗證集進(jìn)一步確認。最終，通過(guò)對NAA、AA和CRC患者的診斷來(lái)評估該模型的臨床價(jià)值。同時(shí)，通過(guò)與癌胚抗原（CEA）和碳水化合物抗原19-9（CA19-9）方法的比較，評估了該模型在CRC管理中的穩定性。（Figure 1）

2、健康對照組、NAA、AA和CRC患者的cfDNA提取分析

比較551例（162例健康對照[正常]、44例非進(jìn)展期腺瘤[NAA]、74例進(jìn)展期腺瘤[AA]、69例結直腸癌I期[I]、97例結直腸癌II期[II]、70例結直腸癌III期[III]、35例結直腸癌IV期[IV]）cfDNA質(zhì)控合格的樣本的cfDNA濃度。數據顯示為平均值±標準差（SD）；ns，不顯著(zhù)（Figure 2，***p<0.001；****p<0.0001）。

3、組織DNA甲基化圖譜的表征

187個(gè)組織樣本中667個(gè)結直腸癌（CRC）特異DNA甲基化生物標志物的無(wú)監督分層聚類(lèi)分析（Figure 3A）。CRC、進(jìn)展期腺瘤（AA）和正常樣本的主成分分析（Figure 3B）。CRC與AA組甲基化模式的相關(guān)性分析（Figure 3C）。基于9921個(gè)生物標志物計算平均甲基化水平。圖中的值是與正常樣本共甲基化值（PCM）的比值，然后進(jìn)行Log2轉換來(lái)生成的。

4、cfDNA甲基化模型檢測腺瘤和CRC患者的性能和風(fēng)險評分

在訓練和驗證集中，模型的ROC曲線(xiàn)下面積（AUC）分別為0.90（0.85-0.94）和0.92（0.88-0.96）（Figure 4A-B）。應用于腺瘤患者的診斷時(shí)，該模型在腺瘤、非進(jìn)展期腺瘤（NAA）和進(jìn)展期腺瘤（AA）中分別達到0.82（0.76-0.87）、0.77（0.69-0.86）和0.85（0.78-0.91）（Figure 4C-E）。該模型在I期結直腸癌檢測中的AUC為0.90（0.86-0.95）（n=199）（Figure 4F）。該模型在結直腸癌（CRC）患者的診斷中表現突出，AUC為0.91（0.88-0.94）（n=381）（Figure 4G）。在CRC和AA隊列（n=449）的檢測中，模型的總體AUC為0.90（0.87-0.93）（Figure 4H）。模型在健康對照（正常）和NAA、AA以及結直腸癌I-IV期患者中的風(fēng)險評分（n=489，配對t檢驗；Figure 4I，*****p<0.0001）。

5、cfDNA甲基化模型與腫瘤生物標志物CEA和CA19-9的CRC診斷性能比較

cfDNA甲基化模型、癌胚抗原（CEA）和碳水化合物抗原19-9（CA19-9）檢測結直腸癌（CRC）的ROC曲線(xiàn)下面積分別為0.91（0.88-0.94）、0.77（0.72-0.82）和0.59（0.53-0.65；Figure 5）。

本研究建立并驗證了用于AA和早期CRC非侵入性檢測的基于11個(gè)DNA甲基化生物標志物的cfDNA甲基化模型。我們收集了來(lái)自CRC、進(jìn)展期腺瘤（AA）、非進(jìn)展期腺瘤和健康對照組的313個(gè)組織和577個(gè)血漿樣本，去除質(zhì)控不合格的，選擇187個(gè)組織DNA樣本（來(lái)自CRC患者的91個(gè)非惡性組織，26個(gè)AA和70個(gè)CRC）和489個(gè)血漿cfDNA樣本進(jìn)行靶向DNA甲基化測序。在訓練隊列中基于11個(gè)甲基化生物標志物（ROC曲線(xiàn)下面積[AUC]=0.90[0.85-0.94]）開(kāi)發(fā)了一個(gè)用于CRC檢測的cfDNA甲基化模型，該模型在驗證隊列（AUC=0.92[0.88-0.96]）中得到驗證。本研究建立的cfDNA甲基化模型能夠穩定地診斷出早期CRC（AUC=0.90[0.86-0.95]）或AA（AUC=0.85[0.78-0.91]）的患者。該模型將在CRC的早期診斷臨床實(shí)踐中發(fā)揮著(zhù)積極作用。