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An Expert Column

Nature | 新型“滴血验癌”技术利用DNA片段检测多种肿瘤

约翰˙霍普金斯大学Kimmel癌症中心的研究人员开发了一种简单的新型血液检测方法,通过检测癌细胞脱落的DNA碎片可以检测出7种不同类型癌症。这项研究发表于近期的《Nature》杂志。

用于癌症检测的血液检查或“液体活组织检查”通常会寻找异于正常细胞的基因突变,这些突变包括癌细胞内DNA序列的变化或DNA的甲基化,但这些方法检测并非能够在所有癌症患者血液中检测到变化。


约翰˙霍普金斯大学Kimmel癌症中心的研究人员采取了一种名为“DELFI”的方法,通过查看血液中来自基因组不同区域DNA的大小和数量来研究DNA被包装在细胞核内的方式,进而寻找肿瘤细胞与正常细胞的差异性。Alessandro Leal教授解释说,健康细胞的细胞核像将DNA包装良好的行李箱,其中基因组的不同区域被小心地放置在不同的隔间中。相比之下,癌细胞的细胞核更像是杂乱无章的手提箱,来自整个基因组的DNA被随意扔进。约翰霍普金斯Kimmel癌症中心博士后研究员Jillian Phallen博士表示,由于种种原因,癌症基因组在包装方式上变得杂乱无章,这意味着当癌细胞死亡时,它们会以混乱的方式将DNA释放到血液中。通过检测这种cfDNA,DELFI根据DNA包装方式检测基因组不同区域的DNA大小和数量异常,帮助确定癌症的存在。


研究人员表示,该技术仍需在其他研究中进一步验证,可以通过从个体采集一管血液提取cfDNA,研究其基因序列并确定片段结构特征。然后将来自个体的全基因组片段化模式与参考群体进行比较,以明确该包装模式是来自健康个体还是源自癌症个体。因为全基因组的分化模式可能揭示出与特定组织相关的差异,因此此技术不仅可以检测是否患有肿瘤,也可以指出肿瘤的来源,例如来自乳腺癌,结肠癌或肺癌。

DELFI工作示意图

在目前的研究中,约翰˙霍普金斯大学的研究人员与来自美国、丹麦和荷兰的研究机构的同事合作,对来自208名癌症患者的cfDNA进行低覆盖率的全基因组测序,其中包括54名乳腺癌患者、27名结肠直肠癌患者、12名肺癌患者、28名卵巢癌患者、34名胰腺癌患者、27名胃癌患者和26名胆管癌患者。他们还进行了全基因组测序,以分析215名健康个体的cfDNA。总体而言,健康个体具有相似的碎片特征,而患有癌症的患者具有更多可变的碎片特征,与健康个体的特征具有明显差异。


DELFI在73%的癌症患者中检测到癌症,而对215个健康个体的检测中的产生了4个错误分析(特异性为98%)。同时,研究人员,还发现该测试在鉴定cfDNA起源组织方面准确率为61%-75%。当DELFI和基于突变的cfDNA分析相结合时,研究人员可以准确地检测出91%的癌症患者。

DELFI分析的准确性分析

由于该测试易于管理并采用简单且廉价的实验室方法,因此预计该测试最终可能比其他癌症筛查测试(包括其他当前的cfDNA测试)更具成本效益,也就更适用于临床使用。
 

参考文献

Robert B. Scharpf, Victor E. Velculescu. Genome-wide cell-free DNA fragmentation in patients with cancer

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