比常规诊断提前四年发现癌症 复旦科研团队证实ctDNA甲基化筛查技术
北京时间7月21日晚，《自然·通讯》（Nature Communication）发表了由复旦大学泰州健康科学研究院和人类表型组研究院科研团队的成果《血液无创检测可以比常规诊断提前四年发现癌症》（“Non-invasive early detection of cancer four years before conventional diagnosis using a blood test”）。
研究发现，对于结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5种常见恶性肿瘤，在达到现有临床确诊金标准之前，甚至在病人出现自觉症状前，早期的癌症信号——微量肿瘤甲基化就存在于血液循环之中，并可以被无创检测。
利用由复旦校友企业鹍远基因原创研发的ctDNA甲基化多癌筛查技术PanSeer方法，陈兴栋团队在泰州队列的血样中实现了比临床诊断提前4年发现血液中的微量肿瘤甲基化信号。这一最新研究成果具有重要的科研与健康意义，证实了通过提高检测技术的灵敏度能够更早发现肿瘤标志物，从而实现有效的对癌症早期筛查。
泰州队列由复旦大学牵头，于开始建设。截至目前，已有近20万社区人群参加该项研究。研究团队通过系统的队列随访，长期跟踪队列人群各种重大慢性病的发生情况，并且在无症状人群中于多个时间节点跟踪采集了150余万份各类生物样本长期保存。
此次发表的研究成果，纳入了191个在采样时间点1-4年后确诊肿瘤的病人血液样本，和223个在当地医院确诊后采集的肿瘤病人血样，并遵循严格的1:1匹配原则，选取414个随访超过且未被诊断为肿瘤的病人样本作为对照人群。
开展研究的过程中，校企科研团队融合生命科学和大数据科学多学科手段，基于ctDNA甲基化特质设计了一套机器学习方法。为严格控制大数据分析中常见的过拟合隐患，研究团队采用计算样本中每个靶基因组区域的平均甲基化水平和集合logistic回归（LR）分类器的组合，并充分考虑大量的干扰因素，以完成区分健康患者与癌症患者的分类模型搭建。该分类器在训练集中的特异性为94.7%，对确诊后采集的病人样本以及未确诊之前采集的样本分别达到88% 和91% 的敏感性。
在一个独立的测试样本集中，研究团队在207个健康对照样本重现96%的特异性的前提下，在113个确诊后采集的病人样本上达到了88%的敏感性。接下来，在98名未确诊之前1-4年采集的样本中PanSeer技术达到了95%的检测敏感性。
研究发现，这一中国原创技术对结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5个不同癌种的检测敏感性在确诊前不同时间采集的血样相似。这说明癌症信号在病症发展早期、甚至在无症状未确诊的若干年前就会存在于血液中。利用泰州前瞻性队列的样本，复旦研究团队在严格意义上证明DNA甲基化测序能够比传统诊断方法更早地发现癌症。
该研究的通讯作者、中科院院士、复旦大学泰州健康科学研究院和人类表型组研究院院长金力教授指出，在精准医学和大数据时代的今天, 大型人群队列研究成为生物医学研究的主要支撑平台之一。泰州队列已建成世界领先的单一地区人群队列，拥有包括20万人、近200万份生物样本和PB级数据库的高质量队列资源。
此次利用PanSeer技术和泰州队列资源合作进行的研究至少证明癌症早期筛查可以通过无创血液检测完成，便于对无症状癌症易感人群的“早发现”继而“早干预”，具有十分重要的应用价值。
精确度99%！新型液体活检，高效识别肾癌和脑癌
近期发表在《自然医学》杂志和美国癌症研究协会(AACR)虚拟年会上的两项新研究，向我们展示了一种新的液体活检方法。
新研究中使用的方法可以识别血液或其他体液中DNA上的甲基化情况。这些化学标记不会改变基因密码，但可在开启或关闭基因方面发挥重要作用。研究团队说，DNA甲基化模式可用于区分正常组织、癌变组织，还能区分不同类型的组织(如肾、肺、脑或乳腺)。
研究人员使用机器学习来逐步调整计算机程序，该程序使用DNA甲基化模式来区分不同类型的癌症和健康组织。
NCI癌症研究中心病理学实验室主任、神经病理学家Kenneth Aldape博士说：“这两项新研究表明，与寻找特定基因突变的液体活检相比，聚焦DNA甲基化模式的液体活检在检测肾脏和脑癌等DNA脱落较少的肿瘤方面，可能更具优势。
如果血液中的肿瘤DNA含量很低，就很难检测出特定的DNA突变。由于DNA甲基化比癌细胞中DNA编码的变化更普遍，因此，即使对那些没有脱落太多DNA的肿瘤，能检测到的几率也大大增加了。而且，液体活检技术使用抗体从血液或尿液样本中提取出甲基化DNA片段，进一步增强了检测能力。
◎ 肾癌的高精度检测
丹纳-法伯癌症研究所的医学肿瘤学家Matthew Freedman博士说：“大约有1/3的肾癌到晚期才确诊。如果能更早发现，就可以减少死亡。”
Freedman博士团队在99例1至4期肾癌患者，15例4期尿路上皮膀胱癌患者和28例无癌患者(健康对照)的样品中测试了该方法。
他们发现，这种血液检测非常准确。总体上有99%的几率可以区分肾癌患者(包括早期肾癌)和对照组。也就是说，这种测试非常擅长于从患者样本中发现肾癌(敏感性)，而几乎没有从健康对照的样本中鉴别出肾癌(特异性)。
该测试还以98%的准确率，区分出肾癌与膀胱癌血液样本。这项技术在通过尿液样本检测肾癌方面也表现良好，准确识别约86%。
Freedman博士认为，从尿液中检测肾癌很有前景，而且尿液检测DNA比血液检测更具无创性。他希望，这项测试最终能用于筛查肾癌高危人群，比如那些易患肾病综合征的患者，尽早发现癌症。
◎ 脑癌的高精度检测
虽然MRI常被用于检测脑肿瘤，但这种影像方法并非总是能区分脑癌和其他脑部疾病。当检测结果是脑癌时，单靠影像通常不能识别出是哪种类型的脑癌，也不能辨别脑肿瘤是良性还是恶性。由于并非所有脑瘤都需要手术切除，因此，一种能识别出脑肿瘤类型的非侵入性检测，可以使部分患者避免不必要的手术创伤。
脑癌检测研究中，Aldape博士团队使用了59名神经胶质瘤患者的血液样本和388名健康对照者及其他类型的癌症患者(包括乳腺癌、结直肠癌、肺癌和肾癌)的血液样本。
他们发现，使用同样的液体活检方法，有99%的几率将胶质瘤与健康对照组和其他类型的癌症区别开来。此外，在对220例患有各种脑肿瘤的患者的血液和肿瘤样本进行匹配的研究中发现，该测试可以区分不同脑癌，包括高危或低危脑癌，以及转移性脑癌。
Aldape表示，这种无创检测有望将为术前诊断和个性化手术提供一种极具价值的工具。对于术前制定治疗计划以及无创监测患者的治疗反应方面，这种检测技术也很有前景。
另外，如果与其他方法联合，用于诊断或监测癌症，这项基于甲基化的液体活检技术可能发挥出最大价值。例如，与其他液体活检或MRI等影像手段联用，有望提高灵敏度、特异性，给医患提供更有价值的反馈信息。
这种基于甲基化的液体活检技术有望用于肾癌和脑癌的早期诊断，避免侵入性的组织活检。希望它能早日应用于临床。
液体活检用于免疫治疗获重大突破，将惠及癌症患者
近日，加拿大玛格丽特公主癌症中心Trevor J. Pugh和Lillian L. Siu领导的研究团队，在《自然·癌症》上发表重要研究成果，将能帮助医生更准确地寻找从免疫治疗中获益的癌症患者。研究人员发现，在接受免疫治疗的过程中，肿瘤释放到血液中的循环肿瘤DNA（ctDNA）水平的变化，可以预测患者对免疫治疗的反应。
研究人员进行了一项前瞻性的II期临床试验，以评估5个不同队列的晚期实体瘤患者接受抗PD-1抗体治疗后的ctDNA。
研究人员应用定制的ctDNA检测方法对94例患者的316份血浆样本进行了基线检查和每三个周期的检测。基线ctDNA浓度与无进展生存率、总生存率、临床反应和临床效益相关。而当考虑到治疗过程中的ctDNA动力学时，这种联系变得更加紧密。治疗期间12例ctDNA清除的患者均存活，平均随访25个月。
简单来说，在接受3个疗程及以上的抗PD-1抗体治疗后，如果患者的ctDNA水平下降，则意味着免疫治疗疗效好，患者能存活的时间更长；尤其值得一提的是，那些在接受免疫治疗之后检测不到ctDNA的存在的患者，他们的获益最大，生存时间最长。
此外，他们还发现，通过检测ctDNA的变化要比放射学方法能提前数月得知患者对免疫治疗的反应。
当然，该研究成果在投入临床使用之前，还需要进行干预性研究。但依旧可以肯定的是，而这项研究显示了基于ctDNA的患者监测的潜在临床应用价值，未来或将惠及更多患者。
印第安纳大学新研究：ctDNA与CTC联合可更精确预测乳腺癌的复发
根据一项新的研究，一种测量循环肿瘤DNA（cfDNA）和循环肿瘤细胞（CTC）的联合方法可以检测三阴性乳腺癌（TNBC）患者在新辅助化疗后残留的疾病，并预测乳腺癌的复发。
印第安纳大学（Indiana University）领导的研究小组在7月9日在《美国医学会肿瘤学》（JAMA Oncology）杂志上的一篇报告中写道，由于这种分子和细胞信号与疾病复发独立相关，“超出了标准的临床参数”，所以，这可能是未来新辅助治疗后试验的一个重要分层工具。
早期三阴性乳腺癌患者经常接受新辅助化疗，因为三阴性乳腺癌的复发和死亡风险较高。有一部分患者继续生存而没有复发，但有相当数量的患者在化疗后病情复发。
基于血液的基因组检测，或液体活检，在TNBC和其他癌症患者中迅速流行起来，以确定哪些患者可能存在残留癌，哪些患者的预后可能会因新的或现有的治疗而得到改善。
图解摘要
液体活检微小残留病灶（MRD）检测最近的研究都集中在循环肿瘤DNA，包括印第安纳的先前的研究团队，但新的JAMA肿瘤学研究的研究人员表示，因为有证据表明，在一些没有ctDNA迹象的患者身上可以检测到CTCs，因此添加第二种分析物有助于增强收到MRD信号。
早期研究人员的报告描述了对最近完成的随机临床试验BRE12-158中196名女性患者进行的预先计划的二次分析，该试验对TNBC患者进行了基因组指导的新辅助治疗。研究人员在去年12月的圣安东尼奥乳腺癌研讨会上讨论了一些研究发现，但在本周的新论文中更详细地分享了这些发现。
研究人员使用接受标准新辅助治疗后的患者的血液样本，应用基础医学的液体活检法，使用基于EpCAM的阳性选择微流控装置，对ctDNA进行了分析，并对ctc进行了计数。在142例患者中检测到ctDNA、123例患者中检测到CTCs，ctDNA和CTCs的存在显著降低无病生存率和总生存率。
正如在其他研究中所看到的，ctDNA本身与较差的无病生存率显著相关。研究人员表示，尽管CTC阳性的患者也有较差的预后，但结果没有达到统计学意义。然而，CTC计数的增加和生存率的增加之间有显著的相关性。
对于112例同时有ctDNA和CTC结果的患者，CTC阳性和ctDNA阳性之间没有显著相关性。换句话说，一些患者的一种标记呈阳性，而另一种没有。因此，当同时考虑两种标记时，队列中检测复发的敏感性最高：单独使用ctDNA的MRD敏感性为79%，单独使用CTCs的MRD敏感性为62%，联合使用时为90%。
与双阴性患者相比，ctDNA阳性和CTC阳性的患者的远处无病生存率明显较差。在24个月时，两种生物标志物均阳性的患者的远处DFS发生率为52%，而阴性患者为89%。在非远处DFS和总生存率方面也观察到类似的趋势。
研究人员强调，研究结果还尚不支持使用液体活检MRD来指导常规临床实践，因为目前还没有证据表明，早期发现残留疾病可以改变治疗，从而改善患者的预后。但是他们认为，这些数据足以支持在新辅助治疗后的临床试验中立即使用他们的MRD策略，这将有助于进一步收集这些证据。
这一概念是目前计划中的接续BRE12-158的PERSEVERE试验的核心，在这项试验中，ctDNA呈阳性的TNBC患者将接受与其血浆ctDNA测序结果匹配的靶向制剂。
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