北大、首都医科大联合开发癌症检测新技术

　　

生物通报道  来自北京大学、首都医科大学的研究人员报告称，他们开发出了一种称作为MCTA-Seq（methylated CpG tandems amplification and sequencing）的新方法，可在全基因组范围检测肝癌循环游离DNA中的超甲基化CpG岛。这一重要的研究成果发布在10月30日的《细胞研究》（Cell Research）杂志上。

北京大学生命科学学院的汤富酬( Fuchou Tang)研究员、黄岩谊(Yanyi Huang)研究员以及首都医科大学彭吉润(Jirun Peng)教授是这篇论文的共同通讯作者。

异常的DNA甲基化改变，包括CpG岛(CGIs)超甲基化及广泛低甲基化，是包括肝细胞癌（HCC）在内的几乎所有人类癌症类型的标志性特征。检测循环游离DNA(ccfDNA)中超甲基化的CpG岛成为了诊断、预测和监测癌症一种有前景的非侵袭性方法。

然而由于ccfDNA高度碎片化，且癌症相关的ccfDNA只占总ccfDNA的小部分，在技术上面临着极大的挑战。尽管新一代测序(NGS)技术在DNA甲基化组分析方面取得了快速的发展，当前尚未有报道开发出ccfDNA超甲基化的全基因组检测方法。尽管许多的全基因组方法，例如Infinium methylation array和简化代表性重亚硫酸盐测序(RRBS)技术已成功用于分析细胞和组织样本（延伸阅读：北京大学Nature子刊开发甲基化分析新技术 ）。但由于需要相对大量的DNA，且大小选择步骤不适合于严重碎片化的ccfDNA，阻碍了这些技术应用于检测ccfDNA。

肝癌是全球最常见的一种致命恶性肿瘤。尽管早期HCC对治疗措施有反应，当前的HCC肿瘤标记物如血清甲胎蛋白(AFP)缺乏足够的敏感性及癌症检测特异性。

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在这篇新文章中，作者们描述MCTA-Seq方法可以同时检测出ccfDNA中成千上万超甲基化的CpG岛。只需7.5 pg的基因组DNA，即2.5个拷贝的单倍体基因，这一高度敏感的技术就可以起作用。他们分析了来自肝癌患者和对照受试者的一组组织和血浆样本(n = 151)，在血液中发现了数十个高效的、检测小HCC的标记物。在这些标记物中，有4个(RGS10, ST8SIA6, RUNX2 and VIM)具有癌症检测特异性，归类于新一组的另外15个标记物在正常肝组织中超甲基化。

结合建立的两个对应的分类器，研究人员以94%的敏感性和89%的特异性检测出了肝癌患者(n = 36)和包括肝硬化肝患者(n = 17)及正常个体(n = 38)在内的对照受试者的血浆样本。值得注意的是，他们成功鉴别出了所有15个甲胎蛋白阴性的HCC患者。比较匹配的血浆和组织样本表明，癌症及癌旁组织导致了血浆中甲基化标记物升高。

作者们表示，这一MCTA-Seq技术将推动开发ccfDNA甲基化生物标记物，改善临床癌症检测。

（生物通：何嫱）

生物通推荐原文摘要：

Genome-scale detection of hypermethylated CpG islands in circulating cell-free DNA of hepatocellular carcinoma patients

Despite advances in DNA methylome analyses of cells and tissues, current techniques for genome-scale profiling of DNA methylation in circulating cell-free DNA (ccfDNA) remain limited. Here we describe a methylated CpG tandems amplification and sequencing (MCTA-Seq) method that can detect thousands of hypermethylated CpG islands simultaneously in ccfDNA. This highly sensitive technique can work with genomic DNA as little as 7.5 pg……

作者简介：

汤富酬，男，北京大学生命科学学院生物动态光学成像中心研究员，博士生导师。2004-2010，英国剑桥大学Gurdon研究所，博士后。2010-现在，北京大学BIOPIC，研究员。其实验室主要围绕哺乳动物早期胚胎发育研究多能性干细胞分化、发育调控的分子机理，特别是表观遗传学调控机理，以及相关的原始生殖细胞（Primordial Germ cells）发育过程中的表观遗传学重编程机理。

黄岩谊，男，博士后 ，北京大学材料科学与工程系教授、博士生导师。北京大学生物动态光学成像中心研究员，北京大学高通量测序中心；北京大学化学与分子工程学院兼职研究员，北京大学终身正教授。黄岩谊课题组致力于发展应用于集成生物学研究的新技术。课题组当前的研究兴趣集中在基因测序技术、微流控技术及生物成像技术三个方面。我们一直在发展高效、新型的高通量DNA测序技术及其应用方法，特别是测序化学与设备研发、单细胞测序技术应用与器件研发、以及少量细胞的表观基因组学测序方法研发。

彭吉润，男，医学博士，首都医科大学附属北京世纪坛医院普外一科主任、主任医师，同时任北京大学医学部和首都医科大学教授、博士研究生导师。主要从事肝胆胰脾疾病的外科治疗，并擅长肝脏良恶性肿瘤的微创治疗（射频、微波消融）、肝硬化门静脉高压症的外科治疗，以及结直肠癌等各类恶性肿瘤并发肝脏多发转移的外科综合治疗。近年来在国内外核心期刊发表论文约80余篇。