cfDNA甲基化检测技术ELSA-seq 在肝癌早筛早诊领域再添重磅证据
历经四年临床探索，2022年1月14日，中南大学湘雅二医院肿瘤中心刘先领主任团队和联盟会员-燃石医学合作的基于ELSA-seq甲基化早检技术在原发性肝癌中的临床应用的多中心研究成果在BMC Medicine（IF=8.775）发表。
该研究显示基于cfDNA甲基化的癌症早检技术ELSA-seq可以精准地在肝硬化或慢性乙肝感染高危人群中筛查出早期肝癌患者，并具有良好的敏感性和特异性，该研究数据体现了ELSA-seq应用于癌症早检的良好性能，为更大范围的前瞻性临床研究和未来的临床应用奠定了基础。
图1 BMC Medicine文章发表
肝细胞癌(Hepatocellular carcinoma, HCC)，是原发性肝癌中一种最普遍的病理类型，也是死亡率仅次于肺癌、结直肠癌的第三大常见恶性肿瘤[1]。由于起病隐匿，大多数肝癌病例发现时已处于晚期，病程短，预后差，五年总生存率仅为12.1％。因此，实现早期筛查和诊断对于肝癌的有效治疗和改善预后都至关重要。
我国乙肝感染较为普遍，原发性肝癌的发病大多遵循乙型肝炎-肝硬化-肝癌的“三步曲”模式。目前临床上肝癌早期筛查所采用的甲胎蛋白（AFP）和超声具有灵敏度低和特异性差的局限性，不能有效实现在高危人群中肝癌的早期诊断[2-3]。近年来已有多项研究证实，基因的甲基化异常可以提示癌前病变及癌变早期患者，从而实现肝癌的早诊断、早治疗，解决长久以来肝癌低生存率的问题。因此，开发一种无创或微创，适用于大规模人群的肝癌早期检测方法势在必行。
# 研究设计 #
ELSA-seq依靠分子生物学和生物信息学的设计呼应，在上游实现了极少量的血浆中游离DNA的高效回收和利用，在下游致力于信噪窗口分离。ELSA-seq在肝癌中究竟会有怎么样的表现？作为一项多中心病例对照研究，本研究通过四阶段的研究设计对这个问题进行了探索。
►panel设计：通过TCGA，GEO的公共数据以及内部的数据库对多个癌种的数据收集，共获得了85,774个癌症相关的CpG位点；
►肝癌特异性标记物选择：研究收集了来自中南大学湘雅二医院的31例肝癌患者的肿瘤组织和17例肝硬化患者及15例正常肝的组织样本，并用上述panel进行分析。根据CpG位点的共甲基化水平和相邻CpG位点的基因组距离将CpG位点分组为2,321个肝癌特异性的甲基化区域（differentially methylated regions，DMR）；
►模型开发；
►模型独立验证队列。
图2 研究设计
# 研究结果 #
1、入组人群：为进一步确认研究定义的2,321个肝癌特异性DMRs是否可以区分肝癌患者与健康人群、肝硬化患者以及乙肝表面抗原阳性人群， 研究纳入了2017年12月至2019年6月期间， 来自中南大学湘雅二医院的502名参与者作为训练队列；同时，2019年6月至2019年12月期间来自湖南省人民医院、长沙市一医院和重庆大学肿瘤医院的420名参与者作为验证队列登记入组。
图3 组织样本和血液样本检测结果
2、ELSA-seq可显著区分肝癌与对照样本，并具有良好的敏感性和特异性。研究结果表明肝癌、肝硬化疾病和健康对照组之间的甲基化模式具有显著差异：
在血液样本中，训练集敏感性和特异性分别为86.0%和98.0%；独立验证集敏感性和特异性分别为84%和96%；
血液中的肿瘤信号伴随癌症分期的增加而增强，敏感性也随肿瘤分期的增加而增高，训练集和验证集中早期肝癌(巴塞罗那分期 0-A) 的敏感性分别为79 %和76%；
模型可以准确地在肝癌高危人群中，实现早期肝癌的筛查鉴别诊断（AUC =0.957; 95% CI: 0.939-0.975) ；
在高危人群中，模型也可以精准筛查对于甲胎蛋白不敏感的肝癌患者（AUC=0.93; 95% CI: 0.892-0.969）。
图4 肝癌、肝硬化疾病和健康对照者之间的甲基化模式
# 结论 #
该研究证明了细胞游离DNA（cfDNA）甲基化模型可以精准地在肝硬化或慢性乙肝感染者的高危人群中筛查出早期肝癌患者。本研究为无创细胞游离DNA（cfDNA）甲基化检测在未来大规模肝癌早检的应用奠定了基础，再一次证明cfDNA甲基化癌症早检技术ELSA-seq在多癌种早期检测中具有广阔的应用前景。
参考文献：
[1] Hyuna Sung，Jacques Ferlay，Rebecca L Siegel ，Mathieu Laversanne，Isabelle Soerjomataram，Ahmedin Jemal，Freddie Bray.Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries.CA Cancer J Clin. 2021 May;71(3):209-249.
[2] Marrero J, Feng Z, Wang Y, Nguyen M, Befeler A, Roberts L, et al. Alpha-fetoprotein, des-gamma carboxyprothrombin, and lectin-bound alpha-fetoprotein in early hepatocellular carcinoma. Gastroenterology. 2009;137(1):110-8.
[3] Bruix J, Sherman M. Management of hepatocellular carcinoma: an update. Hepatology. 2011;53(3):1020-2.
※转载来源：燃石医学