DNA甲基化異常是驅動(dòng)癌癥發(fā)生發(fā)展的重要表觀(guān)遺傳修飾之一。幾乎所有的人體腫瘤中都存在來(lái)自腫瘤相關(guān)基因的異常甲基化。因此，DNA甲基化異常是癌癥發(fā)生進(jìn)展的一種警示性生物標志物。而當癌細胞及其他人體細胞凋亡時(shí)，其DNA會(huì )進(jìn)入血液，也就是cfDNA。

近日，發(fā)表在《Cancer Cell》上的一篇文章對比了10種針對cfDNA的測序分析技術(shù)在腫瘤早篩中的臨床研究結果，顯示cfDNA甲基化是預測癌癥信號來(lái)源最佳標志物。

文章標題為：Evaluation of cell-free DNA approaches for multi-cancer early detection。

研究由美國生物科技公司GRAIL Arash Jamshidi教授課題組進(jìn)行并發(fā)布。

這也是目前最大規模的cfDNA方法全基因組綜合比較，研究評估了基于cfDNA的多癌早期檢測（MCED）測試的幾種方法，通過(guò)基于循環(huán)腫瘤等位基因分數（cTAF）定義臨床檢測限值（LOD），從而實(shí)現性能比較。

人體各種組織的DNA會(huì )存在于血液和細胞外的其他體液中，也就是cfDNA。這一發(fā)現也讓許多基于血液的cfDNA檢測得以發(fā)展來(lái)檢測基因組異常。如染色體拷貝數畸變用于非侵入性產(chǎn)前檢測或可操作的腫瘤來(lái)源突變用于靶向癌癥治療選擇。而腫瘤早期篩查也是基于血液的cfDNA一個(gè)關(guān)鍵應用方向。文章發(fā)布前，還沒(méi)有報道對cfDNA用于MCED檢測的各種基因組特征進(jìn)行嚴格和系統的比較。

該研究在2800人（1628名癌癥患者和1172名非癌癥患者）的隊列中評估了多種潛在的基于血液的多癌種早篩方法，并隨機分配到獨立的訓練或驗證集。包括全基因組測序、全基因組甲基化測序和靶向測序，包括甲基化、體細胞拷貝數改變、體細胞突變，以及一個(gè)只包含臨床特征分類(lèi)器。

評估標準包括靈敏度（正確識別腫瘤患者）、特異性（定義為98%，不讓假陽(yáng)性結果給人群帶來(lái)負擔）和癌癥信號起源預測（測試預測檢測到的癌癥信號的解剖定位或起源細胞的能力）。

研究顯示，在被評估的分類(lèi)器中，在特異性為98%時(shí)，使用全基因組甲基化的分類(lèi)器具有最高的癌癥信號檢測靈敏度。訓練集和驗證集提供了大致一致的靈敏度結果(圖2)。相比之下，只包含臨床特征的分類(lèi)器表現較差(3%)。

并且正如預期的那樣，所有癌癥分類(lèi)器的敏感性隨著(zhù)臨床癌癥分期的增加而增加。

此外，在被評估的方法中，全基因組甲基化具有最佳的預測癌癥信號來(lái)源：WG甲基化癌癥信號來(lái)源分類(lèi)器準確預測了75%(95/127)的癌癥樣本的癌癥信號來(lái)源，而SCNA和SNV-WBC分別準確預測了41%(52/127)和35%(44/127)的癌癥樣本的癌癥信號來(lái)源(圖4)。WG甲基化預測癌癥信號來(lái)源的準確性明顯高于SCNA或SNV-WBC。

研究者基于循環(huán)腫瘤等位基因分數(cTAF;cfDNA中腫瘤特異性突變的相對數量的估計)，這與癌癥信號檢測性能密切相關(guān)，利用檢測極限(LOD)的概念并創(chuàng )建了臨床LOD測量。

單一MCED檢測的臨床LOD定義為檢測癌癥信號的概率至少為50%且保持98%特異性的cTAF(臨床LOD不應與分析LOD混淆，分析LOD通常表示特定分析物的最低濃度，在稀釋系列中使用已知重復可以在95%的時(shí)間內檢測到)。臨床LOD反映了彼此相對的敏感性表現。與癌癥信號檢測分類(lèi)器的敏感性結果相似，WG甲基化、SNV-WBC和泛特征分類(lèi)器提供了最低的臨床LOD，但彼此之間沒(méi)有顯著(zhù)差異。SNV分類(lèi)器需要去除CH背景，以匹配WG甲基化分類(lèi)器的LOD性能(圖3)。研究中臨床LOD最低的是SCNAWBC分類(lèi)器，其次是片段長(cháng)度分類(lèi)器。

在這項研究中，跨分類(lèi)器敏感性、臨床LOD和腫瘤信號來(lái)源預測，WG甲基化是最有希望的整體選擇！部分原因可能是因為它是整個(gè)基因組的普遍信號(≈3000萬(wàn)個(gè)CpGs)。此外，甲基化模式沿每個(gè)片段包含一個(gè)強大的腫瘤特異性信號，可以很容易地識別高于正常的基因組背景變異，這可能使甲基化信號檢測比其他特征的癌癥基因組檢測有較低的cTAF水平。基于ctDNA中的甲基化因此能夠以99.5%的特異性檢測50多種癌癥的共同癌癥信號，并通過(guò)可操作性的抽血來(lái)準確預測癌癥起源位置。

目前研究的參與者目前正在接受長(cháng)期隨訪(fǎng)，研究者會(huì )進(jìn)一步明確他們是否患癌。同時(shí)其他還有一些正在進(jìn)行的研究，包括一項介入性研究，目前正在研究無(wú)癥狀人群的MCED測試表現(NCT04241796, NCT03085888, NCT03934866)。目前該篩查方式敏感性評估為98%的特異性，臨床上篩查人群首選更高的特異性。在隨后的CCGA亞研究中，特異性會(huì )達到>99%的敏感性甚至更高。目前，該分類(lèi)器已形成一個(gè)基于甲基化的檢測產(chǎn)品：Galleri? MCED，并且被選入《時(shí)代周刊》2022年度最佳發(fā)明榜單。

GRAIL的首席執行官Bob Ragusa表示：“早期癌癥檢測十分重要，因為能夠極大地改變癌癥患者的生活”。