糞便和血液中新DNA甲基化可作為結(jié)直腸癌和癌前病變的早期診斷標(biāo)志物

期刊：Clin Epigenetics（影響因子7.259）

導(dǎo)語(yǔ)
結(jié)直腸癌（colorectal cancer, CRC）是全球第三大發(fā)病率和第二大致死率的癌癥，隨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和西方飲食文化的傳入，國(guó)內(nèi)CRC的發(fā)病率和致死率呈現(xiàn)逐年上升的趨勢(shì)。大多數(shù)CRC起源于癌前損傷，這期間如果能提早診斷，將給予CRC患者良好的治療機(jī)遇。如今，臨床上常用的CRC檢測(cè)方法包括腸鏡、乙狀結(jié)腸鏡等，但這些方法都依賴(lài)于患者的依從性和檢測(cè)方法的準(zhǔn)確性，且存在較高的漏檢率。

CRC細(xì)胞脫落后，可以隨糞便排出，因此可以使用糞便樣本檢測(cè)CRC中的DNA變異。其中糞便免疫組化檢測(cè)（FIT）聯(lián)合DNA甲基化，在CRC中的敏感性可以達(dá)到92.3%，在進(jìn)展期腺癌中可以達(dá)到86.6%。2016年4月，F(xiàn)DA批準(zhǔn)了一款基于血液樣本檢測(cè)Septin9甲基化的診斷試劑盒，對(duì)于CRC早期診斷的敏感性和特異性可以達(dá)到59%和79%。近期，多項(xiàng)研究報(bào)道了CRC相關(guān)的DNA甲基化標(biāo)志物，比如糞便樣本中的SDC2甲基化聯(lián)合SEPT9甲基化在CRC的診斷中可以達(dá)到80%的敏感度，在腺癌中的敏感度為57%，因此使用糞便及血液樣本，檢測(cè)CRC脫落的甲基化標(biāo)志物，具有巨大的臨床應(yīng)用價(jià)值。
 

科學(xué)問(wèn)題

盡管已有多項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)結(jié)直腸癌相關(guān)的DNA甲基化標(biāo)志物，但是它們?cè)贑RC早期損傷中的診斷效果不佳，限制了它們?cè)谂R床上的應(yīng)用，因此亟需尋找能夠有效診斷CRC和癌前損傷的新型DNA甲基化標(biāo)志物。
 

研究技術(shù)

DNA甲基化qMSP定量技術(shù)
 

研究?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目圍繞CRC和癌前損傷的DNA甲基化標(biāo)志物進(jìn)行了研究，通過(guò)分析TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中的CRC甲基化數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)備選的DNA甲基化位點(diǎn)，cg13096360和cg12993163。使用配對(duì)的CRC組織和正常組織（n=76）進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)cg13096360和cg12993163在CRC組明顯上調(diào)。使用糞便和血液樣本擴(kuò)大樣本量驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)cg13096360和cg12993163在無(wú)癥狀組、進(jìn)展期腺癌組、I&II期結(jié)直腸組、III&IV期結(jié)直腸癌中逐漸上調(diào)。分子標(biāo)志物分析發(fā)現(xiàn)，糞便和血液中的cg13096360和cg12993163甲基化水平及二者聯(lián)合均可作為CRC和癌前損傷的診斷標(biāo)志物。

研究路線(xiàn)圖

研究結(jié)果

1. cg13096360和cg12993163在CRC中的甲基化水平上調(diào)
作者通過(guò)分析TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中的CRC甲基化數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)了兩個(gè)備選的DNA甲基化位點(diǎn)（Fig. 1A，1B），cg13096360（來(lái)源于SDC2基因啟動(dòng)子區(qū)）和cg12993163（來(lái)源于SHOX2基因body區(qū)），并使用配對(duì)的CRC組織和正常組織（n=76）進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)cg13096360和cg12993163在CRC組明顯上調(diào)（Fig. 1C，1D）。
 

Fig. 1 cg13096360和cg12993163在CRC中的甲基化水平上調(diào)

2. cg13096360和cg12993163在CRC患者的糞便和血液樣本中上調(diào)
作者共收集了328例糞便樣本，分別來(lái)源于162例CRC患者（94例I&II期患者，68例III&IV期患者）、46例進(jìn)展期腺癌（advanced adenoma，AA）患者和120例無(wú)癥狀的正常人（no evidence of disease，NED），通過(guò)qMSP DNA甲基化定量方法進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)cg13096360和cg12993163在NED、AA、I&II期CRC， III&IV期CRC患者中逐漸顯著上調(diào)（Fig. 2A，2B）。

作者另外收集了128例血漿樣本，分別來(lái)自于64例CRC患者（37例I&II期患者，27例III&IV期患者）、17例AA患者和47例NED正常人，通過(guò)qMSP DNA甲基化定量方法，同時(shí)發(fā)現(xiàn)cg13096360和cg12993163在NED、AA、I&II期CRC， III&IV期CRC患者中逐漸顯著上調(diào)（Fig. 2C，2D）。
 

Fig. 3 cg13096360、cg12993163及二者聯(lián)合都可以作為CRC和癌前診斷的分子標(biāo)志物

4. 糞便cg13096360和cg12993163的敏感性和特異性
cg13096260、cg12993163和聯(lián)合模型在CRC診斷中的敏感性分別為91.35%、89.5%和93.83%；在早期CRC診斷中的敏感性分別為93.62%、92.55%和96.81%；在AA樣本中的敏感性分別為63.04%、82.6%和71.74%；特異性分別為93.33%、85.83%和92.5%（Fig. 4）。
 

Fig. 5 血樣樣本中cg13096360和cg12993163的診斷表現(xiàn)

文章結(jié)論
通過(guò)分析TCGA數(shù)據(jù)庫(kù)中的CRC甲基化數(shù)據(jù)，以及臨床組織樣本的驗(yàn)證和大樣本量的糞便及血液樣本的定量，cg13096360和cg12993163甲基化水平可以作為CRC和癌前損傷的無(wú)創(chuàng)腸癌基因檢測(cè)的新型標(biāo)志物。

參考文獻(xiàn)：
Novel DNA methylation biomarkers in stool and blood for early detection of colorectal cancer and precancerous lesions

https://clinicalepigeneticsjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13148-023-01443-7