DNA甲基化检测实现结直肠癌早期无创诊断
北京大学生物医学前沿创新中心（BIOPIC）、北京未来基因诊断高精尖创新中心与北京大学第三医院普外科合作，利用团队之前开发的甲基化CpG短串联扩增与测序技术（MCTA-Seq），通过对患者血浆游离DNA中异常高甲基化CpG岛进行基因组规模的高灵敏度测序分析，实现结直肠癌早期无创诊断。研究成果以“Detection of Colorectal Cancer in Circulating Cell-Free DNA by Methylated CpG Tandem Amplification and Sequencing”为题在线发表于4月22日的《Clinical Chemistry》（《临床化学》）。
结直肠癌是一种常见的消化道恶性肿瘤，死亡率高，发病率逐年上升，而早期筛查可显著减少结直肠癌的发病率和死亡率。在之前的研究中，课题组基于人类基因组中CpG短串联序列的分布特征，研发出一种能够以基因组规模且高灵敏地分析血浆游离DNA异常高甲基化CpG岛的新技术MCTA-Seq并将该技术用于肝细胞癌无创诊断，论文发表于2015年11月《Cell Research》（细胞研究）上。在本项研究中，合作团队将该技术进一步应用于结直肠癌早期无创诊断。
本项研究共对147份结直肠癌患者血浆样本、136份对照血浆和66份结直肠癌与癌旁组织进行了MCTA-Seq高通量测序分析。研究者运用新开发的单碱基分辨率全甲基化分子（FMM）算法，筛选到大量结直肠癌的DNA甲基化血浆标记物。这些标记物涵盖了大部分用于结直肠癌血液检测的已报道DNA甲基化标记物，如SEPT9、IKZF1、BCAT1、VIM、C9orf50和 ITGA4等，证实MCTA-Seq用于甲基化标记物筛选的高效性。更重要的是，大量新颖的甲基化标记物被发现，包括EMBP1、KCNQ5、CHST11、APBB1IP、POU3F1和TJP2等。研究者建立了一个由80个标记物组成的结直肠癌诊断分类器，检测下限低至0.01%，诊断早期结直肠癌的灵敏度为74%，特异度为90%（图1,2）。进一步，研究者结合肝细胞癌数据建立了一个由128个标记物组成的结直肠癌/肝细胞癌鉴别诊断分类器，能以70%准确度区分早期结直肠癌与肝细胞癌患者（图3）。。本项研究开发了新算法，以较大规模涵盖早期结直肠癌病例的样本组，进一步证实MCTA-Seq用于无创肿瘤早筛的广阔应用前景。
图1. MCTA-Seq检测结直肠癌的灵敏度与特异度
图2. 80个甲基化标记物检测结直肠癌热图
图3. 128个甲基化标记物区分结直肠癌与肝细胞癌
文章链接 http://clinchem.aaccjnls.org/content/early/2019/04/19/clinchem.2019.301804
