多基因甲基化检测方法研究发表
上海鹍远生物技术有限公司(以下简称“鹍远生物”)联合复旦大学附属中山医院、复旦大学附属肿瘤医院、广州市第一人民医院、南方医科大学南方医院、四川大学华西医院、大连大学附属新华医院的研究成果发表于Gastroenterology杂志。[Gastroenterology. 2021, S0016-5085(21)03473-9 DOI: 10.1053/j.gastro.2021.08.054]
该研究系统展示了多基因甲基化检测方法(ColonAiQ,常艾克)从标志物筛选、优化到验证的全过程。常艾克检测结直肠癌平均AUC为0.93,结直肠癌和进展期腺瘤平均AUC为0.84,结直肠癌(Ⅰ~Ⅳ期)的综合灵敏度为86%(149/173),对照组健康人群的检测特异性为92%(125/136),首次实现结直肠癌筛查及复发预测技术手段合二为一,常艾克成为首款有结直肠癌早期筛查和术后监测复合功能的产品。
世界卫生组织国际癌症研究机构(IARC)发布的2020年全球最新癌症负担数据显示,世界范围内,结直肠癌已成为第三大常见肿瘤;2020年全世界有超过193万人被新确诊为结直肠癌,发病率位居所有癌种第三位;超过93万人死于结直肠癌,死亡率位居所有癌种第二位。
2020年,中国有超过55万人新患结直肠癌,结直肠癌发病率跃居国内所有癌种第二位,超过28万人死于结直肠癌;多数结直肠癌患者在确诊时已属于中晚期。早筛、早诊对于结直肠癌整体防控尤为重要。
肠镜检查被认为是结直肠癌诊断的金标准,但受限于肠镜的依从性和可及性,更多患者倾向于基于血液的无创检查方式;准确预测肿瘤复发,有助于优化辅助治疗方案;合理安排术后监测随访,及早发现肿瘤复发转移,及时干预治疗可能使复发转移癌患者重新获得治愈机会,延长其生存。
研究者基于基因甲基化异常与肿瘤发生的相关性,探讨了血液样本ctDNA甲基化对结直肠癌及腺瘤的筛查诊断以及预测肿瘤术后复发的性能,发现多基因甲基化有望成为解决临床上结直肠癌的早筛和复发监测问题的新型肿瘤标志物。
研究者对常艾克标志物进行了筛选,在过往PanSeer研究中筛选出595个癌症相关基因组区域,进一步通过对组织样本的甲基化分析,筛选出前150个差异甲基化区域 (DMR)。
基于简化多重qPCR 检测方法在临床上的适用性,研究者进一步缩小甲基化标志物的范围,最终选择了6种在组织和血浆中具有更高检测能力的标志物,用于多位点血液检测,并命名为常艾克。
研究者在507个血浆样本中对常艾克模型进行盲法验证,发现该模型能检出173例结直肠癌患者中的86%,在结肠镜阴性对照(136例)中的特异性为92%;且常艾克的敏感性随结直肠癌疾病分期进展和肿瘤大小增加而升高
研究者对常艾克与其他非侵入性筛查方法进行了比较,发现相比其他非侵入性筛查方法如粪便隐血试验(FIT)、癌胚抗原(CEA)及Septin9单位点基因甲基化,常艾克均有显著优势。
142 例接受常艾克的受试者接受了粪便隐血试验 (FIT),常艾克在所有肠癌疾病阶段的表现均优于 FIT(88.3% vs. 59.7%),尤其是在Ⅰ期(85.7% vs. 28.6%)。常艾克同样显著优于CEA,两者对早期 (Ⅰ/Ⅱ) 肠癌病例的检出率分别为80%~92% 和 17%~47%。与 Septin9 相比,6种标志物的组合比单独标志物显示更全面的肿瘤表观遗传异质性。
研究者对常艾克在结直肠癌预后监测中的应用潜力也进行了探讨,在纳入分析的结直肠癌患者中,39例患者在手术切除肿瘤前1~2天和术后17~34天提供了血样标本。术前常艾克检测阳性的33例患者中,7例(2例Ⅱ期,5例Ⅲ期)在术后42至238天出现肿瘤复发(中位数117天)。复发组和非复发组术后样本的常艾克评分存在显著差异(P=0.00017),提示常艾克在预测结直肠癌早期复发方面有潜力,值得进一步验证。
研究解读
复旦大学附属中山医院周平红教授指出:结直肠癌的早筛、早诊是结直肠癌防控的重点工作;虽然肠镜是肠癌诊断的“金标准”,但受限于我国肠镜的整体普及率及依从性,目前我国肠癌筛查策略仍然比较“基础”。在这个多中心研究中,我们纳入了相对较多的早癌以及癌前病变样本,因为早癌和癌前病变才是筛查的重点、难点。从目前结果看,常艾克结直肠癌的筛查性能优异,令人满意;而且血液样本相对方便,更有利于提高肠癌临床筛查的依从性。
复旦大学附属肿瘤医院蔡国响教授指出,目前结直肠癌无创筛查,多采用粪便隐血检测或流行病学量表调查,上海地区也是全国较早开展大规模结直肠癌无创筛查的城市。从该研究结果看,血液样本多基因甲基化检测有望作为结直肠癌筛查策略中的重要补充部分。通过该研究还看到了血液样本ctDNA甲基化在肠癌术后复发预测中的潜力,这在其他研究中鲜有报道。目前的结果令人振奋,这会给临床医生在评估结直肠癌术后复发多一个重要的工具手段;也再次提示“DNA甲基化生物标志物”在结直肠癌早筛、早诊、复发监测等全流程管理中的应用价值。
鹍远生物相关负责人表示,该研究首先系统地展示了甲基化基因分子靶标从筛选、评价验证到临床转化的逻辑过程。我们建立了一套系统完整的癌症标志物的筛选,可以延展到不同癌种不同临床问题的相关标志物开发。在最终筛选出的六个位点中,有些交叉在已知的,有明确肠癌相关性的标志物。这也从侧面证明了该筛选体系的正确性,高效性,同时可以发现创新性靶点的能力。其次,这个研究的重点是临床转化,相比NGS等复杂繁琐的分子检测技术,最后通过多重定量PCR方法学来实现相应检测,充分考虑了临床适宜性及国内医疗实情,更具有商业转化价值和便于落地基层医疗机构。最后,该研究也充分展示了血液检测的临床应用延展性,不仅可以涵盖癌症的早期检测,而且可以有效地评估MRD,对早期复发有预判作用,且可以有效地预后监控,从而覆盖癌症病人的全流程管理。
(编撰 赵菲菲)