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  • 抽管血,揪出癌症“指纹”

    发布时间: 2019/1/10 0:15:27 被阅览数: 次 来源: 中国科学报
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    该技术仅需抽取人体外周血,通过捕获这些微量ctDNA中的甲基化位点改变,即可精确检测到肝癌、乳腺癌、结直肠癌、肺癌等高发癌症的早期信号。
      肿瘤在人体内如同器官一样,不断地有细胞生长和死亡。而在肿瘤细胞坏死或凋亡过程中会释放自身DNA并进入血液循环。这些在人体内不断流动的肿瘤DNA碎片,就是循环肿瘤DNA(ctDNA),也被形象地称为癌症“指纹”。
      近日,彭博社报道了一种可在肿瘤萌芽阶段便能揪出这些“指纹”的IvyGene无创ctDNA甲基化液体活检技术,该技术仅需抽取人体外周血,通过捕获这些微量ctDNA中的甲基化位点改变,即可精确检测到肝癌、乳腺癌、结直肠癌、肺癌等高发癌症的早期信号。
      《中国科学报》了解到,该突破性技术是由美国加州大学圣地亚哥分校(UCSD)、中山大学肿瘤防治中心、西京医院和华西医院的科研团队共同研发,研究成果已于2017年发表在Nature Materials(《自然—材料》)、PNAS(《美国科学院院刊》)等国际顶级期刊上。目前已由LAM(莱盟君泰)与中美科研团队共同合作,实现了技术的应用转化,在全球市场推出用于正常或高危人群的泛癌精准早筛及单癌种辅助诊断,给癌症早期检测带来了曙光。
      前瞻性方向:ctDNA甲基化
      世界卫生组织最新出炉的《2018全球癌症年报》显示,2018年全球预计有1810万癌症新发病例和960万癌症死亡病例。而在这庞大的新发癌症病例中,亚洲占比高达50%;死亡癌症病例中,亚洲占比更是高达70%。多种高发癌种的分布地图上,中国均“榜上有名”。
      有效防控癌症,早期检测是关键。然而,目前常规的癌症检测手段(血清学肿瘤标志物、影像检查等)很难发现早期癌变,且误诊率较高,液体活检技术正试图打破了这一局限。
      “癌症的形成是个长期的过程,在细胞刚刚发生癌变但却还没有形成癌灶之前,就会在体液中产生一些游离的‘破坏分子’。”南京大学生命科学学院教授朱海亮告诉《中国科学报》,液体活检通过非侵入性取样,如血液、唾液、尿液等,利用高通量测序技术、过滤、捕获或富集体内肿瘤细胞的基因组信息,从而把握住癌症的蛛丝马迹。
      朱海亮表示,液体活检的四种主要肿瘤来源的生物标志物分别是循环肿瘤细胞、ctDNA、外泌体和循环RNA。目前,临床应用广泛集中在对ctDNA的研究上,因为ctDNA能够紧跟人体血液循环系统的DNA片段,侧重基因层面,易于获取突变信息,适用于早期诊断。
      “ctDNA携带肿瘤细胞突变或重组的基因。虽然只有整个DNA的不到1%,但由于其小于2小时的半衰期,更能反映肿瘤循环细胞中的准确信息。”朱海亮补充道。
      为更好地将液体活检应用于癌症早期检测,莱盟君泰选择了一个更具前瞻性的方向——ctDNA甲基化。该公司CEO顾桂国表示,肿瘤初期会发生肿瘤抑制基因甲基化水平升高或原癌基因甲基化降低的现象。因此,甲基化模式的改变被认为是最先能检测到的与肿瘤发生密切相关的恶化指标。相较于传统检测和以ctDNA突变技术为主的中晚期肿瘤伴随诊断,无创ctDNA甲基化液体活检技术能够更早、更精准地发现肿瘤的存在。
      “DNA甲基化是一个开关,正常的‘开与关’对生长发育、组织器官分化非常重要,异常的‘开与关’常常导致抑癌基因失活、原癌基因激活、染色体失稳、基因突变及miRNA表达失调,任何一方面异常都有可能导致肿瘤的发生。”此前在2018中国肿瘤学大会上,美国加州大学圣地亚哥分校教授张康解释道,“不同甲基化位点对不同肿瘤具有特异性,肝癌、肠癌、胃癌的甲基化位点都不一样,所以只要找到特异指纹,液体活检就能够找到不同癌症特异性。”
      癌症治疗端口前移
      癌症检测最理想的方式就是,简单抽取一管血,就能查出是否患癌,是哪种癌。但实现ctDNA的甲基化检测技术门槛很高,一方面是ctDNA在血液中的含量极微(每毫升血中仅有约20ng ),且混杂在更大量的正常游离DNA 背景中,在如此微量的ctDNA中检测单个碱基的甲基化水平存在很多困难。另一方面是每一种肿瘤都有复杂的甲基化模式,能够覆盖某个癌种所有肿瘤人群的位点势必要用庞大的样本数量去筛选,寻找这些与肝癌相关的甲基化位点就如同大海捞针。
      在这样的挑战下,UCSD、中山大学肿瘤防治中心等多个科研团队共同合作,完成超过3万例血液样本、48.5万个全基因组甲基化位点及常见高发癌症的深度机器学习,筛选出针对肿瘤的最优靶向甲基化位点,建立了高精准的肿瘤筛查和预后模型。
      也正是这近50万级的临床样本库的积累,机器学习和医学大数据分析技术的发展,以及患癌高危人群对早期检测的大量需求,加速了无创ctDNA甲基化肿瘤早期检测技术从实验室技术到应用技术的转化。
      据张康介绍,目前他们不仅找到了肝癌指纹,还发现了肺癌指纹、乳腺癌指纹、结直肠癌指纹、胃癌指纹和胰腺癌指纹等。
      莱盟君泰发布的肝癌早诊最新临床数据显示,在保证肝癌检测灵敏度95%的情况下,特异性达到97.5%;乳腺癌早诊最新临床数据显示,在保证乳腺癌检测灵敏度89%的情况下,特异性达到96%,进一步验证了无创ctDNA甲基化液体活检技术应用于肝癌和乳腺癌检测的高精准度。
      “如果通过ctDNA甲基化液体活检技术,能够把癌症的检测从中晚期提前到早期,那么大部分的患者完全可以通过手术治疗,大幅提高5年生存率,降低癌症的治疗成本。” 莱盟君泰董事长李戍表示,随着癌症治疗端口前移,癌症将来就有可能成为一种慢性病。

    编辑:秋痕

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