【昊閱讀】甲基化檢測(cè)技術(shù)應(yīng)用于人類醫(yī)學(xué)研究----5-6月研究進(jìn)展速覽

發(fā)稿時(shí)間：2018-06-12來(lái)源：天昊生物

 

1基于尿液細(xì)胞DNA甲基化生物標(biāo)記物模型實(shí)現(xiàn)膀胱癌監(jiān)測(cè)

 

背景：

目前用于檢測(cè)和監(jiān)測(cè)膀胱癌（BC）的標(biāo)準(zhǔn)方法均為侵入性或低敏感性。本研究旨在開(kāi)發(fā)用于BC監(jiān)測(cè)的尿液來(lái)源甲基化生物標(biāo)志物模型，并在膀胱癌隨訪患者（PFBC）中驗(yàn)證該模型。

方法：

在四個(gè)中心收集來(lái)自BC，對(duì)照和PFBC的尿液樣品（N = 725）。經(jīng)過(guò)篩選，共有626個(gè)尿樣可供分析。從尿細(xì)胞中提取DNA，重亞硫酸氫鹽處理后使用焦磷酸測(cè)序分析甲基化狀態(tài)。一部分患者同時(shí)獲得細(xì)胞學(xué)結(jié)果（N = 399）。在發(fā)現(xiàn)階段，篩選了來(lái)自文獻(xiàn)中的7個(gè)基因（CDH13，CFTR，NID2，SALL3，TMEFF2，TWIST1和VIM2），在111例BC和57例對(duì)照中進(jìn)行標(biāo)志物篩選和模型建立?；诨貧w模型獲得的分類模型，在458個(gè)PFBC樣品（173個(gè)復(fù)發(fā)）中進(jìn)行驗(yàn)證。

 

結(jié)果：

基于發(fā)現(xiàn)階段的樣本，開(kāi)發(fā)了含CFTR，SALL3和TWIST1三個(gè)基因甲基化的分類模型。該模型在驗(yàn)證樣本中AUC達(dá)到了0.741。細(xì)胞學(xué)結(jié)果可用于驗(yàn)證集的308個(gè)樣本，AUC達(dá)到 0.696，而模型在復(fù)發(fā)亞組的AUC達(dá)到 0.768。將甲基化分類模型與細(xì)胞學(xué)結(jié)果相結(jié)合，在驗(yàn)證組中獲得AUC=0.86，靈敏度為96％，特異性為40％，陽(yáng)性和陰性預(yù)測(cè)值分別為56％和92％。

 

結(jié)論：

三基因甲基化模型與細(xì)胞學(xué)結(jié)果的結(jié)合在實(shí)際臨床中對(duì)PFBC具有高靈敏度和高陰性預(yù)測(cè)值。該模型可能適用于預(yù)測(cè)BC復(fù)發(fā)并減少BC患者隨訪中膀胱鏡檢查次數(shù)。如果只對(duì)模型陽(yáng)性的患者進(jìn)行膀胱鏡檢查，則可以避免36%的膀胱鏡檢查。

2 短平快的甲基化biomarker重新評(píng)估研究

團(tuán)隊(duì)前期研究表明，ZNF331的異常啟動(dòng)子甲基化是結(jié)腸直腸癌檢測(cè)的潛在生物標(biāo)志物，具有高敏感性（71％）和特異性（98％）。這一發(fā)現(xiàn)最近得到其他研究團(tuán)隊(duì)的證實(shí)，并且另外提示ZNF331的啟動(dòng)子甲基化是結(jié)腸直腸癌的獨(dú)立預(yù)后生物標(biāo)志物（n = 146）。在當(dāng)前的研究中，研究者將最初的結(jié)直腸癌樣本擴(kuò)展到423個(gè)癌癥組織樣本。經(jīng)過(guò)檢測(cè)，71％的樣本中發(fā)現(xiàn)異常啟動(dòng)子甲基化，因此再次提示ZNF331用于檢測(cè)結(jié)腸直腸癌的生物標(biāo)志物潛力。此外，多變量Cox分析表明，ZNF331異常甲基化的結(jié)直腸癌患者總體生存率較低。

3 DNA甲基化與表達(dá)的整合分析，獲取腫瘤診斷biomarker

背景：

肝癌（HCC）是世界上最常見(jiàn)的癌癥和致命疾病之一。 DNA甲基化改變?cè)?/span>HCC中非常常見(jiàn)，并且可能在癌癥發(fā)生和診斷中起重要作用。

 

方法：

使用TCGA HCC數(shù)據(jù)集，我們將HCC患者分為不同的甲基化亞型，鑒定出差異甲基化和表達(dá)的基因，并分析DNA甲基化和基因表達(dá)的順式和反式調(diào)節(jié)。為了找到潛在的HCC診斷生物標(biāo)志物，我們通過(guò)比較375例HCC患者，50個(gè)正常肝臟樣品，184個(gè)正常血液樣品和來(lái)自3780例其他癌癥患者的甲基化譜數(shù)據(jù)來(lái)篩選HCC特異性CpG，并基于邏輯回歸構(gòu)建模型以區(qū)分HCC患者與正常對(duì)照。后續(xù)使用三個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)集（包括327個(gè)HCC樣本和122個(gè)正常樣本）和10個(gè)新收集的活組織對(duì)模型性能進(jìn)行評(píng)估。

 

結(jié)果：

我們確定了一組具有CpG島甲基化表型（CIMP）的患者，發(fā)現(xiàn)CIMP患者的總生存率比非CIMP患者的總生存率要差。我們的分析表明，DNA甲基化和基因表達(dá)的順式調(diào)控主要是負(fù)相關(guān)，而反式調(diào)控更為復(fù)雜。更重要的是，我們確定了6個(gè)HCC特異性高甲基化位點(diǎn)作為潛在的診斷性生物標(biāo)志物。六個(gè)位點(diǎn)的組合在預(yù)測(cè)HCC方面達(dá)到約92％的靈敏度，在排除正常肝臟方面達(dá)到約98％的特異性，并且在排除其他癌癥方面達(dá)到約98％的特異性。與以前發(fā)表的甲基化標(biāo)志物相比，我們的標(biāo)志物是唯一能區(qū)分HCC和其他癌癥的標(biāo)志物。

 

結(jié)論：

總的來(lái)說(shuō)，我們的研究系統(tǒng)地描述了HCC的DNA甲基化特征并為HCC的診斷提供了有希望的生物標(biāo)志物。

4腫瘤ctDNA ---用于檢測(cè)結(jié)腸直腸癌手術(shù)充分性

背景：

ctDNA檢測(cè)甲基化的BCAT1和IKZF1 基因，已經(jīng)被證明對(duì)結(jié)直腸癌（CRC）有很好的檢出敏感性。本研究目的是在CRC患者的組織和血液中檢測(cè)甲基化的BCAT1和IKZF1，以探討這些ctDNA生物標(biāo)記物與癌癥特征，組織中的甲基化和原發(fā)性癌癥的手術(shù)切除之間的相關(guān)性。

 

方法：

入選患有侵襲性CRC的患者，在診斷時(shí)以及任何治療或手術(shù)之前收集血液。部分患者在手術(shù)切除時(shí)收集癌癥和相鄰的非腫瘤組織，并在手術(shù)后12個(gè)月內(nèi)收集第二份血液樣本（手術(shù)后樣本）。從所有樣品中提取DNA并測(cè)定甲基化的BCAT1和IKZF1以確定組織中的甲基化程度和血液中ctDNA的存在。

 

結(jié)果：

在提供診斷血液樣本的187例患者中，有91例有組織樣本，93例提供至少一例術(shù)后血液標(biāo)本用于生物標(biāo)記分析。在86/91（94.5％）的癌組織中見(jiàn)到BCAT1或IKZF1的顯著甲基化，其水平與癌癥級(jí)別無(wú)關(guān)，但高于在相鄰非腫瘤標(biāo)本中觀察到的甲基化水平（P <0.001）。 BCAT1或IKZF1的ctDNA甲基化在116例（62.0％）診斷病例中檢測(cè)到，并且在高級(jí)別腫瘤（P <0.001）和遠(yuǎn)端腫瘤位置（P = 0.004）中有更高的檢出率。在提供手術(shù)前和手術(shù)后血液樣本的91名患者中，47名患者在診斷時(shí)ctDNA陽(yáng)性，35名（74.5％）在腫瘤切除后變?yōu)殛幮浴?/span>

 

結(jié)論：

這項(xiàng)研究表明，BCAT1和IKZF1甲基化是結(jié)直腸癌中的常見(jiàn)事件，幾乎所有的癌癥組織在兩個(gè)基因中都顯示出顯著水平的甲基化。血液中ctDNA的存在與階段相關(guān)，并且在手術(shù)切除后顯示可快速逆轉(zhuǎn)為陰性。因此，監(jiān)測(cè)BCAT1和IKZF1甲基化水平或可告知手術(shù)切除的充分性。

5 糞便樣本中特定位點(diǎn)的DNA甲基化分析

背景＆目標(biāo)：

患有炎性腸?。?/span>IBD）的患者（包括潰瘍性結(jié)腸炎（UC）和克羅恩?。?/span>CD））患結(jié)直腸癌的風(fēng)險(xiǎn)增加（CRC）。已報(bào)道糞便樣品中DNA甲基化模式的分析可檢測(cè)IBD患者的CRC。我們?cè)噲D在更大的隊(duì)列中驗(yàn)證這些發(fā)現(xiàn)，評(píng)估糞便中DNA甲基化模式分析的準(zhǔn)確性，以檢測(cè)CRC和高度發(fā)育不良（HGD）與經(jīng)ZDHHC1甲基化水平均一后目的基因甲基化水平相關(guān)性。

 

方法：

我們從美國(guó)病例對(duì)照研究和2個(gè)歐洲監(jiān)測(cè)人群獲得慢性UC患者（n = 248），CD患者（n = 82），不確定結(jié)腸炎患者（n = 8），IBD伴原發(fā)性硬化性膽管炎患者（n=38）緩沖液保存的冷凍糞便樣品。以上均為在結(jié)腸鏡檢查的腸道準(zhǔn)備之前或結(jié)腸鏡檢查后至少1周收集的糞便樣品。在研究樣本中，患有IBD但沒(méi)有瘤形成個(gè)體的糞便用作對(duì)照樣本（n = 291）。從糞便中分離DNA，重亞硫酸氫鹽處理，然后通過(guò)多重定量等位基因特異性實(shí)時(shí)PCR進(jìn)行甲基化測(cè)定。我們分析了BMP3，NDRG4，VAV3和SFMBT2相對(duì)于ZDHHC1基因的甲基化水平，并將這些患者與CRC或HGD患者和對(duì)照進(jìn)行比較。

 

結(jié)果：

相對(duì)于ZDHHC1甲基化，BMP3和VAV3的甲基化水平確定了患有CRC和HGD的患者，曲線下面積值為0.91（95％CI，0.77-1.00）。這些基因的特定啟動(dòng)子區(qū)域的甲基化水平鑒定了12例CRC和HGD患者中的11例，具有92％的敏感性（95％CI，60％-100％）和90％特異性（95％CI，86％-93％） 。當(dāng)應(yīng)用全部樣本集的90％特異性截?cái)嘀禃r(shí)，病例對(duì)照，轉(zhuǎn)診隊(duì)列和人群隊(duì)列研究中假陽(yáng)性結(jié)果的比例沒(méi)有顯著差異（P = 0.60）。

 

結(jié)論：

對(duì)來(lái)自3項(xiàng)獨(dú)立研究的糞便樣品進(jìn)行分析（包括332名IBD患者的糞便），我們將2種基因（BMP3和VAV3）的甲基化水平（相對(duì)于ZDHHC1的甲基化水平）與CRC和HGD的診斷相關(guān)聯(lián)。這一甲基化模式鑒定CRC和HGD的特異性超過(guò)90％，可用于CRC監(jiān)測(cè)。

 

 

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