• <del id="xlxdr"><div id="xlxdr"><optgroup id="xlxdr"></optgroup></div></del>
      <optgroup id="xlxdr"></optgroup>
      <ol id="xlxdr"><output id="xlxdr"></output></ol>
      1. <track id="xlxdr"></track>

          新功能、新界面、新體驗,掃描即可下載生物谷APP!
          首頁 ? 醫療健康 ? 兩大院士牽頭臨床研究最新成果表明:5hmC在早期肝癌診斷中性能優秀!

          兩大院士牽頭臨床研究最新成果表明:5hmC在早期肝癌診斷中性能優秀!

          來源:生物谷 2019-08-05 14:50




          我國作為肝癌高發國家,占全球肝癌發病率50%以上。目前,肝癌是我國第4位常見惡性腫瘤及第3位腫瘤致死病因。我國的肝癌患者具有其鮮明的特點,多具有肝炎和肝硬化背景。其中大約80%的肝癌與乙型肝炎病毒(HBV)慢性感染有關,這也與腫瘤的治療方式選擇和預后密切相關。

          針對原發性肝癌,現今主要的治療方案有手術切除、經導管動脈化療栓塞、射頻消融、靶向藥物、肝移植、放射治療及化療等 。其中肝癌的外科治療已經取得了較大的進步,術后5 年生存率也提高到30 %~40 %。但相對于其他消化道惡性腫瘤相比,肝癌的外科治療效果尚不能令人滿意,主要原因是腫瘤復發與轉移。要解決此類問題,臨床攻關方向上主要從兩個方面著手: 早期診斷和選擇個體化綜合治療方法。

          復旦大學附屬中山醫院的樊嘉院士和國家肝癌科學中心/東方肝膽外科醫院的王紅陽院士與美國芝加哥大學何川教授和美國西北大學張瑋教授合作,將外周血5hmC技術引入肝癌領域。兩位院士牽頭,共同發起了一項多中心肝癌早期5hmC標志物檢測的臨床研究,利用外周血5hmC信號變化,依托高通量基因組測序技術進行肝癌早期診斷。樊嘉院士和王紅陽院士是中國肝癌研究的領軍人物,多方強強聯手,通過大樣本的臨床研究,將為中國肝癌早期診斷提供一個全新的技術方案、為臨床積累極具價值的經驗。

          一、肝癌血液標志物的回顧

          甲胎蛋白(AFP)

          血清AFP檢查方法可以回溯到1971年開始用于肝癌的篩查,是目前全世界應用最廣泛的HCC腫瘤標志物,診斷HCC的敏感度為39%~65%,特異度為76%~94%。其敏感度和特異度在具有小腫塊的HCC早期階段,80%的患者血清AFP并未見明顯升高,在腫塊直徑<3 cm和>3 cm的HCC患者中,AFP的檢測敏感度分別為25%和52%。利用AFP進行腫瘤篩查,存在的主要問題是早期時陽性率較低。特別是我國約有30%肝部病人的AFP陰性,單獨用AFP檢查會遺漏這部分病人。所以,通常需要聯合超聲檢查以提高敏感度。

          甲胎蛋白異質體3(AFP-L3)

          AFP-L3是AFP異質體的一種,為肝癌細胞特有,常用AFP-L3與AFP的百分比作為HCC早期診斷的標志物。AFP-L3在肝癌惡性程度評估、治療效果和預后判定方面有著重要的臨床價值和意義。

          異常凝血酶原(DCP)

          異常凝血酶原(DCP)是一種由維生素K缺乏所致的異常凝血酶原蛋白,在惡性腫瘤細胞中由于凝血酶原前體翻譯后羧基化缺陷而產生。DCP在部分國家和地區例如被日本、韓國及印度,被批準作為HCC的有效標志物。

          高爾基體蛋白73(GP73)

          GP73在正常人的肝細胞中表達量極低或者不表達,而在肝癌患者血清中明顯升高。有研究顯示在低水平AFP小肝癌患者中,GP73檢測敏感度和特異度分別為72.0%和94.0%,提示GP73是一個有價值的小肝癌的輔助診斷標志物,但還需要臨床研究加以驗證。

          磷脂酰基醇蛋白聚糖3(GPC-3)

          磷脂酰基醇蛋白聚糖3(GPC-3)是一種存在細胞膜表面的硫酸乙酰肝素糖蛋白,部分研究結果顯示GPC-3的敏感度和特異度分別為36%~65%、65%~100%,且在小肝癌的檢測方面敏感度優于AFP。

          血清miRNA

          外周血中miRNA 是一種高度保守的單鏈非編碼小RNA,長度為20~25 個核苷酸,參與各種各樣的調節途徑,包括發育、細胞增殖和凋亡及腫瘤發生。大量研究表明miRNA 在腫瘤中起著促癌基因或抑癌基因的作用,并能同時調節多個靶基因,參與腫瘤的發生發展。近年來通過分析肝癌患者和正常人血清樣本中表現出顯著差異的miRNA,可篩選對肝癌患者診斷和預后有著潛在的指示作用的標志物。多項研究均顯示多種miRNAs在肝癌診斷方面具有高特異度及敏感度,例如樊嘉院士團隊歷經9年攻關,從血漿中篩選到由7個miRNA組成的早期肝癌診斷分子標記物,可準確診斷肝癌,靈敏度和特異性均達80%以上。應用該試劑,進行血液檢測同時配合影像學檢查,還能顯著提高對包括小于2厘米小肝癌在內的各種臨床分型肝癌診斷效能,以此降低漏診率和誤診率。血清miRNA 作為生物分子標志物已展現出良好的應用前景,不僅有助于肝癌的早期診斷和預后評價,也是一個肝癌早期無創檢測的潛在標志物。

          循環腫瘤細胞(CTCs)

          循環腫瘤細胞(CTCs)是腫瘤原發灶或者轉移性病灶脫落進入外周血液循環系統的腫瘤細胞。目前肝癌CTC研究還處于探索階段,主要研究報道集中在肝癌的療效評價和預后等方面。樊嘉院士團隊的臨床研究發現“循環干細胞樣肝癌細胞”可作為肝癌切除術后復發預測新指標。團隊自主研發多種CTC分選檢測技術,并研制全球首臺“全自動循環腫瘤細胞分選檢測系統”原型機和檢測試劑盒。該技術可實現“從全血標本→CTC”的一站式全自動樣本處理(包括血液離心,液體處理,CTC捕獲,細胞染色等步驟);捕獲CTC靈敏度達90%以上,同時可用于下游單細胞測序分析,揭示每個CTC細胞的基因突變和表達譜,這將為臨床實現肝癌早診早治、有效預測復發、療效監測以及干細胞研究建立良好平臺。

          二、表觀遺傳學技術在肝癌檢測中的應用

          基因DNA甲基化是目前研究較為深入的一種表觀遺傳學機制,DNA甲基化不涉及DNA序列的改變,往往要早于腫瘤發生的遺傳學機制,所以在腫瘤的早期診斷上有著特殊的應用價值。2017年,加州大學張康教授利用甲基化技術對肝癌患者ctDNA進行了深入研究。通過分析715個肝癌患者ctDNA和560個正常樣本的臨床數據。該模型在訓練組(AUC=0.966)中特異性為94.3%,靈敏度為85.7%;在驗證組(AUC=0.944)中特異性可達90.5%,靈敏度達到83.2%。

          三、肝癌早診中5hmC標志物的臨床研究

          3.1 研究概述

          本研究是一項多中心臨床試驗,在中山醫院、東方肝膽醫院等同步進行。利用5hmC檢測技術5hmC-Seal捕獲外周血cfDNA中的5hmC序列,測量分析5hmC水平,并對5hmC修飾水平進行標準化處理后,利用生物信息學工具,在前肝癌組和正常人組之間尋找有顯著修飾水平差異5hmC基因位點。隨后利用回歸模型對如上所得到的差異位點進一步篩選、優化,從而得到一組具有高度靈敏度和特異性的5hmC生物標記物。進一步,所得的生物標記在獨立樣品中進行驗證。

          3.2 試驗設計

          本研究共入組了2554例受試者,其中肝癌患者1204例,慢性乙肝患者或肝硬化392例,健康對照958例。收集受試者血漿,分離cfDNA。利用5hmC-Seal技術進行5hmC捕獲,然后通過NGS進行測序分析。其中,訓練組1120例樣本,早期肝癌組335例,慢性乙肝患者或肝硬化263例,對照522例。通過早期肝癌vs健康對照組,早期肝癌vs慢性乙肝患者或肝硬化組,篩選5hmC表達特征量,用于建模。應用建立的模型對驗證組進行性能驗證,在驗證組隊列1(1194例)中有早期肝癌220例、慢性乙肝患者或肝硬化史患者167例、晚期肝癌442例、肝癌未分期147例、慢性乙肝患者或肝硬化129例、健康對照256例;在驗證組隊列2(240例)中有早期肝癌24例、晚期肝癌13例、肝癌未分期23例、健康對照180例。


          圖1 研究方案路線圖

          四、研究結果分析

          4.1 5hmC信號特征分析

          5hmC-Seal數據顯示同一組來源的樣本具有很高的相關性,表明技術可靠性,以及各組不同來源的臨床樣本之間5hmC信號具備可比性(Pearsons’ r > 0.99圖2A)。通過隨機50例肝癌和50例健康組樣本分析,5hmC譜顯示5hmC富集區域主要位于轉錄起始(TSS)和轉錄末端(TES)之間的區域(圖2B)。


          圖2  5hmC測序圖譜分布。

          4.2模型構建及診斷表現

          研究者首先在訓練組中選取了917個候選標志基因,這些基因在肝癌組與健康對照組以及肝癌組與慢性乙肝患者或肝硬化史患者中顯示顯著的5hmC差異修飾水平。利用彈性網絡正則化方法及邏輯回歸建模方法篩選32個標志物的組合(圖3A-B)。根據對32個標志物進行權重診斷評分,可區分早期肝癌和非肝癌組,也可以區分早期肝癌和健康對照組(圖3C-D)。5hmC模型預測性能明顯優于AFP,在訓練組和驗證組1中區分早期肝癌和非肝癌人的曲線下面積(AUC)為71.4-81.4%(圖3C-D)。更為重要的是5hmC模型可以區分出AFP(cutoff值=20ng/mL)誤判為陰性的人群,例如訓練組中160例早期肝癌患者被AFP誤判,而5hmC模型可達到92.4%的AUC。



          圖3 5hmC位點篩選和診斷模型構建。

          此外,將5hmC標志物結合AFP可進一步提高AUC的表現(圖3C-D)。早期肝癌與慢性乙肝患者或肝硬化患者的鑒別診斷是目前最具挑戰的臨床診斷難題。在訓練組和驗證組1中,5hmC表現要優于AFP,5hmC的AUC可分別達到87.3%和84.6%(圖3E)。該診斷模型可準確區分早期肝癌和慢性乙肝患者或肝硬化患者。

          4.3 5hmC標志物跟臨床分期相關且具有備肝組織特異性

          通過訓練組和驗證組分析,5hmC判別評分在肝癌組中高于健康對照組,而早期肝癌評分也顯著高于慢性乙肝患者或肝硬化患者(圖4)。判別評分隨著巴塞羅那臨床肝癌BCLC分期升高而增加。5hmC模型顯示出了在鑒別0期患者和非肝癌人群中出色的區分能力,在訓練組中AUC可達90.4%,在驗證組中AUC可達87.1%。值得注意的是,5hmC評分可區分小腫瘤肝癌患者(≤2.0cm)和非肝癌患者,AUC可達85.1%。



          圖4 不同組別的5hmC模型評分分布。

          4.4 診斷模型標志物靶基因的生物學

          主要的診斷標志物靶基因5hmC譜顯著與肝來源H3K4me1 或H3K27ac峰區域、預測的增強子的5hmC譜相關。圖5顯示在一個隨機選擇肝癌患者和健康組代表性數據中以2個基因ESRRG和SOX9為例,結果提示5hmC-Seal片段讀數和數據庫Roadmap Epigenomics Project、Encyclopedia of DNA Elements Project (ENCODE) 中H3K4me1 或H3K27ac峰重疊。917個候選基因在KEGG注釋中主要涉及代謝過程(如碳、氨基酸),例如“乙醛酸鹽和二羧酸鹽代謝”、“甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝“,以及肝功能如“膽汁分泌”,“補體和凝血級聯”。這些途徑中的許多候選基因與肝癌、乙型肝炎病毒感染或纖維化的生理發病機制有關,例如“補體和凝血級聯”中的A2M、KNG1、酪氨酸和苯丙氨酸代謝中的ALDH3A1。


          圖5 候選基因之ESRRG和SOX9的5hmC分布。

          此外,利用腫瘤基因組圖譜(TCGA)基因數據,對cfDNA中5hmC標志物的基因表達相關性進行了探索。在早期肝癌與健康對照組之間5hmC差異修飾排名靠前的基因同樣在TCGA中排名靠前的差異表達基因中富集,提示患者來源cfDNA中5hmC標記物與基因表達相關。

          五、5hmC在早期肝癌診斷中性能優秀,為臨床應用奠定堅實基礎

          本研究中大樣本(2554例)的臨床研究顯示,5hmC模型不僅準確區分早期肝癌患者和健康對照人群,同時還可區分早期肝癌患者和慢性乙肝患者或肝硬化患者。此外,該5hmC診斷模型具有肝癌組織特異性特征。功能分析顯示了5hmC作為標志物的潛在背景機制,也促進了對肝癌發病機制的理解。相信未來更多的包括回顧性研究和前瞻性的臨床研究,將進一步驗證5hmC模型的性能,并最終建立無創5hmC肝癌臨床診斷模型。高度敏感的5hmC檢測技術在早期肝癌研究中的發現為開發泛癌種、無創血液診斷和篩查工具奠定了堅實的基礎。

          研究者介紹





          樊嘉,中國科學院院士,復旦大學附屬中山醫院院長、上海市肝病研究所所長、復旦大學肝癌研究所常委副所長。現任中國醫師協會外科分會肝臟外科醫師委員會主任委員、FACS等。曾任抗癌協會肝癌專業委員會主任委員、中華醫學會腫瘤學分會主任委員等。長期致力于肝腫瘤外科臨床診療、基礎研究及教學工作。首創肝癌門靜脈癌栓多模式綜合治療技術,使伴門靜脈癌栓的晚期肝癌由不可治變為部分可治。曾獲教育部自然科學獎一等獎、國家科技進步二等獎、 “2016年談家楨獎”、“2016年何梁何利獎”、“吳階平-保羅楊森醫學藥學獎”等諸多獎項。



          王紅陽,中國工程院院士,現任國家肝癌科學中心主任,東方肝膽外科研究所副所長,東方肝膽外科醫院綜合治療二科主任,兼任國家自然科學基金委醫學部主任、國家“863”計劃和現代化醫學技術領域專家。曾獲曾獲國家科學技術進步獎(創新團隊獎)、國家自然科學二等獎、何梁何利基金科技和技術進步獎等諸多獎項。長期從事腫瘤信號轉導的基礎與臨床研究,對腫瘤醫學研究有重要建樹。



          何川,美國芝加哥大學化學系終身教授、John T. Wilson講席教授、芝加哥大學生物物理動力學研究院主任、芝加哥大學癌癥研究中心會員、美國霍華德休斯醫學研究所(HHMI)研究員、北京大學長江講座教授,開設合成與功能分子生物中心,并任主任;參與籌建北京大學未來基因診斷高精尖創新中心;迄今已經發表300篇SCI學術論文,在國際頂尖期刊(Nature、Science、Cell)正刊發表研究文章超過20篇。2017年2月22日,《Nature》 News大篇幅介紹何川教授利用化學標記方法重新發現了DNA和RNA的表觀遺傳功能以及該領域的發展過程,充分肯定何川教授在表觀遺傳學研究中的開拓性貢獻。



          張瑋,美國西北大學芬伯格醫學院預防醫學系、Lurie癌癥研究中心、以及遺傳醫學中心教授,并兼任伊利諾伊大學醫學院藥理系教授。生物信息學大數據分析專家,長期從事癌癥生物標志物、人類遺傳學、癌癥藥物基因組學的研究工作,發表SCI論文140余篇,專著3部,論文被引用超過5000次。曾獲美國癌癥研究學會Merck Co.學者獎,多種學術期刊編委和審稿人,以及美國NIH/NCI癌癥分析技術專項基金的評審委員。

          5hmC背景介紹

          5-甲基胞嘧啶(5mC)是DNA胞嘧啶環中第五碳通過脫氧核苷酸甲基轉移酶(DNMT)甲基化所形成,在哺乳動物胚胎發育以及疾病發生發展中起著重要的作用。5mC經過Ten–eleven translocation(TET)的氧化作用形成5hmC,研究顯示羥甲基化在正常基因組中表達量相對穩定,表明羥甲基化有獨特的表觀修飾作用,不僅僅是5mC代謝的中間產物。5hmC與包括癌癥在內的多種疾病相關,在多種腫瘤組織中低水平的5hmC得到證實。5hmC水平的高低與腫瘤的類型及臨床分期也有著密切的關系,如肺癌中,隨著病理分期發展,5hmC的水平進行性下降。腸癌、胃癌和食管癌的臨床研究也顯示出來5hmC能夠準確區分癌癥患者和健康對照人群,在胃癌的臨床數據中可以看到靈敏度和特異性可同時達到90%以上,具有較高的臨床應用價值。基于化學捕獲的5hmC檢測技術是一種新的液體活檢技術,利用高通量測序并比對分析的方法可獲得更為精確的5hmC的基因圖譜。利用該技術,有望克服目前液體活檢CTC、ctDNA敏感性和特異性不夠高的缺陷,使得肝癌早診成為現實。

          復旦大學附屬中山醫院蔡加彬博士,張歆昱博士和東方肝膽外科醫院陳磊研究員,美國西北大學張舟博士為該文章共同第一作者。(生物谷Bioon.com)
          溫馨提示:87%用戶都在生物谷APP上閱讀,掃描立刻下載! 天天精彩!


          相關標簽

          最新會議 培訓班 期刊庫
          影音先锋av999看片资源