Nature Commun | 加拿大与孟加拉国研究团队仅使用4个CpG位点的DNA甲基化信息鉴别肝癌患者！特异性100%！

肝癌（HCC），这位全球癌症排名第三的杀手，让人心生畏惧。它的治疗效果往往取决于我们发现的时机。早期的肝癌，五年生存率可以高达70%，然而，一旦进展为晚期，生存率将跌破5%。临床上HCC几乎总是在晚期时才被诊断出来。目前的诊断方法，包括影像学和蛋白免疫测定，由于准确性低导致往往不能早期诊断HCC。因此，寻找高效、早期的肝癌筛查方法，对我们来说至关重要。
香港精准医学技术有限公司（HKG Epitherapeutics Ltd.）与加拿大、孟加拉国的临床医生和研究团队合作在Nature Communications发表了题为“A high-throughput test enables specific detection of hepatocellular carcinoma”的文章。研究论证了高通量DNA甲基化测序方法的可行性，这种方法可以用少量血液对少量的CpG位点进行检测，以便对HCC患者进行分类。研究显示，该高通量DNA甲基化测序方法可通过独特的DNA甲基化特征识别早期HCC，并有可能彻底改变高危人群的HCC早期检测，从而降低与肝癌相关的发病率和死亡率，提高患者预后。

英文标题：A high-throughput test enables specific detection of hepatocellular carcinoma 

中文标题：一种高通量测试技术能够特异性检测肝细胞癌

发表时间：2023年6月7日

发表期刊：Nature Communications（IF = 16.6 / SCI 一区）

技术方案：450K甲基化芯片、TBS等

样本类型：组织 + 血浆

研究摘要

用于早期癌症检测的高通量测试可以彻底改变公众健康和减少癌症发病率和死亡率。这里研究人员展示一种DNA肝细胞癌(HCC)液体活检的甲基化特征检测，不同于正常组织和血液筛查。他们使用四个CpG位点开发了一种分类器，并在TCGA HCC数据库中得到验证。一个F12基因CpG位点能有效区分HCC样本与其他血液样本，正常组织，以及TCGA和GEO数据库中的非HCC肿瘤样本。这个标记物在HCC患者的单独血浆样本数据集中得到验证和控制。研究人员使用二代测序和多路复用技术设计了一个高通量的芯片，并分析了554例的血浆样本，这些样本来自临床研究参与者包括HCC患者、非HCC癌症患者、慢性肝癌患者乙型肝炎和健康对照。特异性在95%时HCC的检测灵敏度为84.5%并且AUC 达到0.94。对高危人群实施这种检测可显著降低HCC的发病率和死亡率。

研究内容

(1) “HCC-detect”的发现与验证 研究团队使用DNA甲基化450 K芯片数据对739例HCC、116例邻近非肿瘤组织（NATs）、16例健康肝脏和968例血液样本进行了“HCC-detect”验证，对公开数据中的11718个样本计算了“HCC-detect”评分。ROC分析显示出优异的生物标志物特性；HCC与健康血液的AUC为0.99，HCC与包括肝脏在内的所有健康和NAT组织的AUC为0.97，HCC样本与健康组织的AUC为0.95（特异性95%；与NAT相比，HCC的AUC为0.92（特异性94%；敏感性95%），HCC与健康的肝组织的AUC为0.966（特异性100%；敏感性88%），与31种不同类型的癌症相比，HCC的AUC为0.87。“HCC-detect”甲基化评分可以检测早期HCC样本和晚期HCC样本。

图1 “HCC-detect”的发现与验证
  (2)“HCC-spec”的发现与验证 研究团队通过对包含31种不同肿瘤、非恶性组织和HCC样本混合物中的HCC DNA进行分类，验证了“HCC-spec”。“HCC-spec”评分在HCC与健康血液、健康组织、邻近非肿瘤组织（NATs）和其他癌症之间存在显著差异，但在HCC与健康的肝组织和肝病样本之间无显著差异。HCC与所有其他癌症的AUC为0.988，与正常血液的AUC为0.981，与健康组织的AUC为1。与非恶性肝脏DNA相比，HCC的AUC要低得多；健康的肝组织的特异性为86%（特异性100%；敏感性73%），肝脏疾病组织为0.84（特异性95%；敏感性71%）。

图2 “HCC-spec”的发现与验证
  (3)“HCC-detect”和“HCC-spec”在临床研究中的验证 “HCC-detect”和“HCC-spec”M评分也可将HCC组与健康对照组或慢性乙型肝炎组显著区分开来，但慢性乙型肝炎（CHB）与两种健康对照组之间没有显著差异。值得一提的是，HCC早期和晚期的“HCC-detect”M评分和“HCC-spec”M评分均与对照组和慢性乙型肝炎组有显著差异，但HCC分期之间无显著差异。

图3 “HCC-detect”和“HCC-spec”在血浆样本中的验证

研究小结

研究团队展示了一种可行且准确的HCC无创检测方法，通过分析液体活检中HCC的DNA甲基化特征，发现其与正常组织和血液特征不同。基于此，研究人员开发了一个基于四个CpG位点的分类器，发现仅这4个CpG位点的DNA甲基化就能以100%的特异性识别98%的HCC样本。虽然并非所有HCC样本的4个位点都甲基化，但98%的样本至少有一个CpG甲基化。研究团队建议将这4个CpG位点作为“HCC-detect”标记物，并在TCGA HCC数据中得到验证。重要的是，这些标志物可以区分HCC与其他肝脏疾病，包括肝硬化和慢性乙型肝炎。

  参考文献：

Cheishvili, D., Wong, C., Karim, M.M. et al. A high-throughput test enables specific detection of hepatocellular carcinoma. Nat Commun 14, 3306 (2023).  

原文链接: 

https://www.nature.com/articles/s41467-023-39055-7