北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心（BIOPIC）、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心（ICG）湯富酬教授/文路副研究員團隊與北京大學第三醫(yī)院普外科付衛(wèi)教授團隊合作，利用團隊之前開發(fā)的甲基化CpG短串聯(lián)擴增與測序技術(shù)（MCTA-Seq），通過對患者血漿游離DNA中異常高甲基化CpG島進行基因組規(guī)模的高靈敏度測序分析，實現(xiàn)胃癌早期無創(chuàng)診斷及胃癌、結(jié)直腸癌和肝癌無創(chuàng)早期鑒別診斷。研究成果于11月15日以“Genome-scale methylation analysis of circulating cell-free DNA in gastric cancer patients”為題發(fā)表在Clinical Chemistry雜志。

胃癌是一種常見的消化道惡性腫瘤，發(fā)病率和死亡率高，早期篩查可顯著減少胃癌的發(fā)病率和死亡率。近年來，“液態(tài)活檢”技術(shù)迅速發(fā)展，血漿循環(huán)游離DNA（cfDNA） 作為一種極具前景的人類疾病無創(chuàng)檢測手段開始逐漸應用于臨床。在之前的研究中，課題組基于人類基因組中CpG短串聯(lián)序列的分布特征，研發(fā)出一種能夠以基因組規(guī)模高靈敏地分析cfDNA異常高甲基化CpG島的新技術(shù)MCTA-Seq，并將該技術(shù)用于肝細胞癌無創(chuàng)診斷（2015，Cell Research），合作團隊又將該技術(shù)應用于結(jié)直腸癌早期無創(chuàng)診斷（2019，Clinical Chemistry）。在本項研究中，課題組將該技術(shù)進一步應用于胃癌早期無創(chuàng)診斷。

本項研究共對89例胃癌患者血漿樣本、82例對照血漿和56份胃癌與癌旁組織進行了MCTA-Seq高通量測序分析，運用單堿基分辨率全甲基化分子算法，鑒定了包括DOCK10、CABIN1和KCNQ5在內(nèi)的胃癌DNA甲基化血漿標志物。聯(lián)合153個甲基化標志物，MCTA-seq在外周血中檢測胃癌的靈敏度分別為I期44%（10/23）、II期59%（10/17）、III/IV期78%（38/49），特異性為92%（75/82）（圖1，2）。研究還發(fā)現(xiàn)，高甲基化（CpG island methylator phenotype， CIMP）胃癌和相對低甲基化（NON-CIMP）型胃癌在血液cfDNA中都能被有效地檢測到（圖3）。

圖1. MCTA-Seq檢測胃癌的靈敏度與特異度

圖2. 153個甲基化標記物檢測胃癌熱圖

圖3. CIMP與NON-CIMP胃癌均能被有效無創(chuàng)檢測

此外，本研究將胃癌數(shù)據(jù)與課題組之前發(fā)表的結(jié)直腸癌、肝癌數(shù)據(jù)進行綜合分析，鑒定出了200 個結(jié)直腸癌和胃癌之間差異性CGCGCGG-CpG標志物、128個結(jié)直腸癌和肝癌之間差異性甲基化CGCGCGG-CpG標志物、213個胃癌和肝癌之間差異性甲基化CGCGCGG-CpG標志物（圖4）。根據(jù)這些標志物，本研究建立了鑒別三個癌種的分類器。以高特異性（100%，82/82）檢測模式，該分類器區(qū)分期胃癌、結(jié)直腸癌、肝癌的靈敏度為56% (49/87)、 78% (109/140) 和 85% (22/26)，準確度分別為94%（46/49）、80%（87/109）和68%（15/22）（圖5）。

圖4. 甲基化標記物區(qū)分胃癌、結(jié)直腸癌與肝癌

圖5.MCTA-Seq在血液中區(qū)分胃癌、結(jié)直腸癌與肝癌

本項研究為胃癌和其他消化道癌癥的血液無創(chuàng)檢測及分型提供了基礎，進一步證實MCTA-Seq用于無創(chuàng)腫瘤早篩的廣闊前景。

北京大學生物醫(yī)學前沿創(chuàng)新中心、北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心任杰博士，博士研究生陸平、廖雨涵，北京大學第三醫(yī)院普外科周鑫博士為該論文的并列第一作者。湯富酬，文路與付衛(wèi)為該論文的共同通訊作者。該研究項目得到了國家自然科學基金和北京未來基因診斷高精尖創(chuàng)新中心的支持。

來源：北京大學