經緯關注 | 癌症早檢新銳領軍企業高美基因宣布重大應用發現

近日，高美基因首席科學家孫德強教授領導的研究團隊聯合美國貝勒醫學院等單位的一項最新研究通過對腫瘤組織和CSF-cfDNA的甲基化測序鑑定出了一批可用於MB分型診斷、治療反應監測、復發早期預警和預後評估的可靠CpGs標記。

該研究為開發基於CSF-cfDNA表觀遺傳標記的高效MB檢測產品奠定了突破性的基礎，從而有望改善MB患者的臨床管理並提高患者生存率。該研究成果以「Reliable tumor detection by whole-genome methylation sequencing of cell-free DNA in cerebrospinal fluid of pediatric medulloblastoma」為題發表在國際知名學術期刊Science Advances上。

本研究在國際上首次通過高通量測序技術測量了腦脊液的微量cfDNA的單鹼基解析度的全基因組甲基化和羥基甲基化，並且開發了新型的實驗和計算程序，用於分析從腦癌患者腦脊液中的cfDNA捕獲的腫瘤的表觀遺傳特徵，為腦腫瘤診斷和預後的新型生物標誌物的鑑定提供了全新的方法。類似的策略可以擴展到典型的針對血液的液體活檢，以確定早期癌症的器官起源。

髓母細胞瘤（medulloblastoma, MB）

最常見的兒童腦腫瘤，約佔所有兒童腦瘤的25%，被稱為兒童的「致命殺手」。髓母細胞瘤的惡性程度很高，很容易沿著腦脊液擴散、轉移。髓母細胞瘤包含4種分子亞型，而不同亞型的惡性程度及預後有較大差異，需要對各亞型實施針對性的治療方案才能有效提高患者生存率。

不僅如此，該腫瘤的復發率很高。有數據顯示其2年內的復發率高達75%。復發患兒的生存期通常不足一年，3年生存率低至18%。而在復發早期進行預警並及時介入治療，將大大提高患者生存率。因此，對該病進行及時準確的分型診斷、治療反應監測和復發早期預警是有效指導臨床管理從而提高患者生存率的關鍵。

傳統腦瘤檢查方法

包括影像學（CT、MRI等）和腦脊液（Cerebro-Spinal Fluid, CSF）細胞學檢查都具有一定的滯後性，從而影響了對腫瘤進展及治療反應的實時監測和及時幹預。

近年來，從腫瘤細胞釋放的cfDNA被證實可作為腫瘤特異性的生物標誌物。利用cfDNA可大大領先於傳統的檢測手段偵測到腫瘤的存在及變化。由於血腦屏障的存在，腦脊液是比血漿更好的獲取cfDNA的來源。目前大多數腦脊液cfDNA分析都是針對突變的檢測。

然而與成人腦瘤相比，兒童腦瘤的突變頻率要低得多，因此通過分析cfDNA的突變來檢測該病會十分困難。相比之下，在兒童腦瘤中經常觀察到的表觀遺傳改變更有希望成為該類疾病診斷和預測方面的理想標記。

在該研究中，通過WGBS和anti-CMS免疫沉澱測序，並藉助隨機引物建庫以及研究團隊新開發的LiBis技術，可以從低至200µL的腦脊液中獲得高質量的CSF-cfDNA甲基化和羥甲基化圖譜。

來自同一患者腫瘤組織和MB-CSF樣本之間的表觀遺傳模式顯示出較高的Pearson相關係數，表明可以使用CSF-cfDNA來忠實代表原位腫瘤的表觀遺傳特徵。

圖1 同一MB患者在不同的狀態下的CSF細胞學檢查結果及其cfDNA CpGs標記中甲基化水平的動態變化

通過分析MB腦脊液與正常小腦，以及MB腫瘤組織與正常小腦之間共享的差異性甲基化區域（DMRs），研究人員識別出了6598個CpGs標記。這些CpGs中的DNA甲基化水平不僅可以區分MB腫瘤和正常樣本，還可以區分MB腫瘤的亞型，使得初次診斷時利用CSF-cfDNA確定MB亞型成為可能，從而有效指導臨床治療。

研究人員發現，在不同的疾病狀態下(診斷時、治療中和復發時) MB-CSF中的 CpGs標記位點會出現DNA甲基化的動態變化。同一患者不同時間點採集的CSF樣本中CpGs的DNA甲基化狀態反映了治療期間的腫瘤狀態，甚至在細胞學檢查結果為陰性的樣本中也能反映出復發情況（未發表數據顯示也比影像學證據早3個月），提示該方法具有高靈敏度和高特異性，有望用來實時監測治療反應並進行復發早期預警。

圖2 使用CSF-cfDNA中的CpGs標記區分高風險組和低風險組MB患者並預測生存率。

最後，這些CpGs位點的DNA甲基化和羥甲基化狀態可以清楚地將患者分為低風險組和高風險組，因此可以作為潛在的預後標記來預測MB患者的臨床結果。

這項研究證明了腦脊液cfDNA中的DNA甲基化和羥甲基化標記可以作為有價值的表觀遺傳標記來指導MB患者的臨床管理，為腦瘤cfDNA相關檢測產品的開發奠定了突破性的理論和技術基礎。

高美基因 作為中國癌症早期檢測的新銳領軍企業，聚焦癌症表觀遺傳學和生物信息學，以其獨有的癌症表觀遺傳領域的研究優勢，正在聚力攻克癌症早期檢測問題，並在國內率先提出分子遺傳技術應用於癌症患者全病程管理（早期篩查、輔助診斷、用藥指導、預後評估、復發監測）的商業模式。

目前高美基因研究團隊在癌症早檢研發管線上的癌種已經覆蓋了肝癌、肺癌、食管癌、卵巢癌、腎癌等；針對兒童腦癌，研究團隊計劃將來使用更大的MB樣本量來進一步完善研究結果，從而加速推動技術轉化，預計明年將可以推出LDT的產品，讓更多的兒童腦癌患者獲益。

（素材來源 | 生物經緯、高美基因 編輯|馮秋璐 江北新區融媒體中心出品）