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液体活检再立功!ctDNA甲基化分析助力结肠癌精准诊疗

2024年08月15日
编译:肿瘤资讯
来源:肿瘤资讯

结肠癌是全球发病率和死亡率极高的癌症,亟需有效的早期诊断和监测方法。传统的诊断方法如结肠镜检查存在侵入性强、患者依从性低等问题,而粪便检测和血清标志物检测的准确性有限。因此,开发基于血液的非侵入性检测技术具有重要意义。

2024年7月19日,韩国Dongnam Institute of Radiological & Medical Sciences的Eon Chul Han教授及团队于期刊Clinical Epigenetics(IF:4.8)发表最新研究文章Quantification method of ctDNA using cell-free DNA methylation profile for noninvasive screening and monitoring of colon cancer,该研究利用患者组织衍生的癌症特异性高甲基化区域,通过分析血液中循环肿瘤DNA(ctDNA)的甲基化谱,实现了对结肠癌的准确筛查和术后监测。

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图片来源:Clinical Epigenetics官网

本研究通过对49名结肠癌患者和190名健康对照者的全基因组甲基化分析,鉴定出901个结肠癌特异性高甲基化(CaSH)区域(图1)。这些区域主要位于基因的外显子、内含子和启动子区域,且与结肠癌相关基因高度富集。通过计算机模拟测试,证实了基于CaSH区域计算的ctDNA 候选计数指数(ctCandi)与肿瘤来源cfDNA片段比例高度一致,表明该方法在定量结肠癌ctDNA方面具有有效性。

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图1. 结肠癌CaSH 区域的识别

本研究构建了一个基于ctCandi的机器学习模型,用于结肠癌的筛查和监测(图2)。模型的训练和验证使用了49名结肠癌患者和60名健康对照者的血浆样本,并利用111份术后血浆样本评估了ctDNA甲基化在监测结肠癌患者中的有效性。

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图2. 总体研究设计

结果显示,该模型可以成功区分结肠癌患者和健康对照,AUC达到0.903。结肠癌患者的ctCandi值显著高于健康对照,且III期患者与健康对照的差异比II期患者更显著。模型的区分能力不受MSI状态和RAS、KRAS、NRAS基因突变的影响。此外,肿瘤大小与ctCandi值呈正相关。相比之下,基于低甲基化区域的模型区分能力较低。

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图3. ctCandi和分类机器学习模型的性能

本研究同时评估了基于CaSH的ctCandi在术后监测中的应用(图4)。结果显示,大多数患者术后ctCandi值下降,而复发患者的ctCandi值则持续升高。此外,IRF4和GPC6基因的甲基化水平与ctCandi降低相关,且其甲基化水平与表达水平呈负相关。这些结果表明,基于CaSH的ctCandi有望成为结肠癌术后监测的有效工具

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图4. 基于ctCandi的结肠癌患者手术切除后预后监测

本研究开发了一种基于ctDNA甲基化分析的结肠癌检测和监测方法。通过识别结肠癌特异性高甲基化区域,实现了对ctDNA的灵敏定量,从而有效区分结肠癌患者和健康对照,并患者术后情况进行监测。该方法有望改善基于液体活检的患者护理,减少侵入性检测需求,并有助于早期复发预测。

参考文献

Ryu H, et. al. Quantification method of ctDNA using cell-free DNA methylation profile for noninvasive screening and monitoring of colon cancer. Clin Epigenetics. 2024 Jul 19;16(1):95.

责任编辑:肿瘤资讯-Kingsley
排版编辑:肿瘤资讯-Kingsley
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评论
2024年08月17日
马利平
河南省肿瘤医院 | 放疗科
ctDNA的灵敏定量,从而有效区分结肠癌患者和健康对照,并患者术后情况进行监测
2024年08月15日
武亚东
首都医科大学附属北京友谊医院 | 肿瘤外科
好好学习天天向上
2024年08月15日
袁素娟
复旦大学附属金山医院 | 肿瘤科
结肠癌是全球发病率和死亡率极高的癌症,亟需有效的早期诊断和监测方法