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新的肿瘤检测来啦！ 现在，液体活组织检查在癌症检测和管理方面的作用非常突出[1]。目前用于检测循环肿瘤DNA的方法涉及使用无细胞DNA来检测体细胞突变，但鉴于复发突变的数量有限，这些方法在早期癌症患者中的敏感性可能较低[2-5]。相比之下，大规模的表观遗传改变-组织和癌症类型特异性之间的相互关联则没有类似的约束[6]，因此具有更大的潜力来检测并对患有早期疾病的患者肿瘤进行分类。本项工作中，科学家们开发了一种极为灵敏的，基于免疫沉淀的检测策略来分析少量循环无细胞DNA的甲基化，并证明此方法能够检测富含肿瘤特异性模式的大规模DNA甲基化变化。科学家们还在来自几种肿瘤类型的大量血浆样品中展示了癌症检测和分类的强大性能。这项工作为基于血浆无细胞DNA甲基化的早期癌症的微创检测，截获和分类建立生物标志物奠定了基础。 图1 循环肿瘤DNA（ctDNA）的分析具有许多潜在的临床应用。然而，针对某些特殊需求的检测，例如癌症筛查和治疗后最小残留疾病的检测则需要较高程度的分析灵敏度，这通常超出基于突变的ctDNA检测方法的当前技术限制。提高这些方法灵敏度的主要障碍包括可用于以经济有效的方式区分肿瘤和正常循环无细胞DNA（cfDNA）的复发突变数量有限，以及在测序过程中引入的技术假象（错误）。本项工作的作者则推断cfDNA中甲基化DNA片段的特异性富集可以克服这两个问题。 图2 为了评估肿瘤中较高数量的DNA甲基化变化是否可以在较低的测序成本下转化为灵敏度增加，研究者们进行了生物信息学模拟，检测了不同数量的差异甲基化区域（DMR），覆盖率和cfDNA丰度的检测概率（图1a，图2a）。并发现随着DMR数量的增加灵敏度提高，即使在较低的测序深度和cfDNA丰度下，这表明癌症特异性DNA甲基化变化的特异性富集可以实现高度敏感和低成本的癌症检测，分类和监测。 图3 简而言之，科学家们优化了现有的低输入MeDIP-seq方案，使用外源性肠杆菌噬菌体λDNA（填充DNA）增加初始量（图2b），其稳定性低至100ng输入DNA。这对于基于血浆cfDNA样品的应用是至关重要的，用于该类检测的样品往往是低于100ng的cfDNA。随后，作者们对优化后的检测方法进行了广泛的基准测试。低输入cfMeDIP-seq与金标准MeDIP-seq的比较使用结肠直肠癌（CRC）HCT116DNA剪切模拟cfDNA显示出强大的CpG富集（图3a-c）和重复相关性（图3d）。cfMeDIP-seq（1至10ng输入DNA）也囊括了来自金标准MeDIP-seq（100ng），还原型亚硫酸氢盐测序（RRBS）（1,000ng）和WGBS（2,000ng）的概况（图3e）。 总之，在本项工作中，科学家们开发了一种稳定、灵敏且无亚硫酸氢盐的方法，用于基于免疫沉淀的ctDNA中甲基化模式的分析。该方法仍有待在完全独立的数据集中进一步验证，但他们的研究结果强调了ctDNA甲基化谱作为肿瘤干预和多癌症分类的非侵入性、成本相对较低、敏感度高并且具有高度准确性的早期肿瘤检测基础的潜在效用。 参考文献 [1]. Diaz LA, Jr., Bardelli A. Liquid biopsies:genotyping circulating tumor DNA. Journal of clinical oncology : officialjournal of the American Society of Clinical Oncology. 2014;32(6):579-86. [2]. Aravanis AM, Lee M, Klausner RD.Next-Generation Sequencing of Circulating Tumor DNA for Early Cancer Detection.Cell. 2017;168(4):571-4. [3]. Newman AM, Bratman SV, To J, Wynne JF, EclovNC, Modlin LA, et al. An ultrasensitive method for quantitating circulatingtumor DNA with broad patient coverage. Nature medicine. 2014;20(5):548-54. [4]. Cohen JD, Li L, Wang Y, Thoburn C, Afsari B,Danilova L, et al. Detection and localization of surgically resectable cancerswith a multi-analyte blood test. Science. 2018;359(6378):926-30. [5]. Phallen J, Sausen M, Adleff V, Leal A, HrubanC, White J, et al. Direct detection of early-stage cancers using circulatingtumor DNA. Science translational medicine. 2017;9(403). [6]. Hoadley KA, Yau C, Wolf DM, Cherniack AD, TamboreroD, Ng S, et al. Multiplatform analysis of 12 cancer types reveals molecularclassification within and across tissues of origin. Cell. 2014;158(4):929-44.
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