纽约(GenomeWeb)——最近的研究继续探索基因组技术如何在不识别特定突变的情况下检测血液样本中的癌症——通过测量DNA片段的大小、其表观遗传修饰和其他特征。
新的研究结果表明，这种方法可以作为肿瘤DNA突变检测的辅助手段，使癌症检测更容易、更便宜，或者它们本身可能足够敏感，可以作为独立的检测手段。
在一项研究中，上个月出版在科学转化医学英国癌症研究中心(Cancer Research UK)和剑桥大学(University of Cambridge)的研究人员领导的一个欧洲团队描述了他们开发和测试的一种方法，该方法可以根据血液中DNA片段的大小区分癌症的存在，还可以富集循环肿瘤DNA，用于突变分析。
在过去的几年里，研究人员发现，胎儿循环DNA片段可以从孕妇的血液中根据较短的长度提取出来，受此启发，该小组使用全基因组测序来调查来自200名癌症患者的344份血浆样本中的ctDNA片段的大小，以找到肿瘤与正常DNA的阈值。
该研究的第一作者，现阿姆斯特丹自由大学医学中心教授Florent Mouliere在一封电子邮件中解释说，无细胞DNA碎片“不是随机的，(而是)与DNA在循环中从细胞中释放的方式有关。”
据他和他的合著者说，这项研究发现了两件事。首先，预先选择长度在90到150碱基对之间的片段，可以通过集中最有可能来自肿瘤的DNA片段，排除更大背景的非肿瘤物质，从而提高对癌症患者循环肿瘤DNA的检测。
在这项研究中，研究小组发现，当他们使用大小选择时，他们可以检测到的癌症突变数量平均增加了53%。
该研究的资深作者Nitzan Rosenfeld在一封电子邮件中补充说:“我们正在努力将大小选择整合到各种分析方法中，以提高检测ctDNA的灵敏度。”但他说，这需要在正确的环境中进行。“例如，如果一个人正在寻找存在于很少拷贝的特定突变，任何导致材料损失的操作，如大小选择，也可能降低灵敏度。”
“因此，我们最初将这与更大规模的测序方法结合起来实施。例如，在全外显子组测序分析中，ctDNA水平处于中间水平——低到无法在没有大小选择的情况下检测到突变，但高到即使有物质损失也可以在背景之上检测到突变，”他解释道。
除了帮助改善突变检测，CRUK团队还表明，全基因组碎片可以用于检测癌症的存在:使用机器学习创建基于碎片的分类器来隔离癌症和健康个体。
在这项研究中，研究人员使用逻辑回归和随机森林分析，创建了各种模型，并定义了大小范围，将血浆样本分类为来自健康个体或癌症患者。
其中一个模型表现得特别好，根据循环肿瘤DNA的水平，对来自癌症患者的样本进行了正确分类，准确率在65%到94%之间。
在另一项研究，在上周的自然通讯来自澳大利亚昆士兰大学的研究人员报告了他们开发的一种方法来描述全基因组甲基化景观，他们称之为“甲基景观”，他们希望可以作为一种通用的癌症生物标志物。
研究小组收集的证据表明，DNA聚合行为受到甲基化模式的强烈影响，这转化为癌症基因组和正常基因组之间DNA溶剂化和金亲和力的差异。在他们的研究中，研究人员利用这些生物学差异创建了简单的电化学一步法分析，分析时间不到10分钟，样品准备很少，可能提供一种低成本和低工作量检测肿瘤的新方法。
到目前为止，该小组已经在大约200个不同类型的人类癌症样本和健康对vwin德赢ac米兰合作照上测试了这项技术，准确率高达90%。然而，对于早期癌症，这些方法还没有得到丰富。
作者在一份声明中写道:“它还不完美，但这是一个有希望的开始，随着时间的推移只会变得更好。”
在一封电子邮件中，昆士兰大学生物工程教授、资深作者马特·特劳(Matt Trau)写道，他和他的同事已经就电化学分析方法申请了知识产权保护。“我们正在寻找能够分享适当样本的合作者，”他补充说，这将让该小组开始测试他们在癌症早期发现病例的能力。
罗森菲尔德写道，发表DNA片段大小方法的CRUK团队也尚未在早期样本上测试其方法。
展望未来，他说，该小组计划将他们所描述的方法与其他补充方法结合起来，“例如检测点突变或其他生物标志物……这样联合测试就可以弥补每种技术的局限性。”
随着所有这些技术的进步，一个悬而未决的问题是，它们是否真的在分析独特的信号，还是从相同的表观遗传或结构特征中获取不同的读数。例如，DNA碎片被认为受到表观遗传因素的影响。
在评论中出现在CRUK纸旁边扫描隧道显微镜上个月，奥地利格拉茨医科大学的Ellen Heitzer和Michael Speicher对此表示赞同，强调需要更好地理解各种表观遗传机制如何影响来自不同细胞来源的DNA片段大小的差异。
与此同时，研究小组并不是唯一探索全基因组甲基化或DNA碎片大小的人。
例如，香港中文大学的Dennis Lo在PNAS10月份的一项检测癌症的方法分析结束坐标循环DNA片段。在一封电子邮件中，他写道，CRUK报告扫描隧道显微镜与他和他的团队之前描述的“一致”，尽管它提供了新的证据，证明了片段大小分析在多种类型癌症的大样本队列中的效用。
“(所有这一切)的本质是，循环的胎儿DNA分子(或)肿瘤DNA分子)显示出比背景血浆DNA略短的大小轮廓。因此，人们可以利用大小识别……来加强信号检测。”
Lo补充说，除了最近PNAS在这项研究中，他和他的团队使用DNA片段大小和计数相结合的方法，开发了一种依赖于Epstein-Barr病毒DNA检测的鼻咽癌检测方法，这种病毒DNA和循环肿瘤DNA一样，表现为更小的片段。这个测试就是现在被商业化与美国Grail公司合作。
来自华盛顿大学的研究人员也报道过他们可以根据核小体定位的推断来确定循环DNA的起源。
尽管没有专门研究分子的大小，但该团队的方法也依赖于对血液中DNA分子碎片模式的分析。该方法正在通过衍生公司Bellwether Bio实现商业化。
多个研究小组也表明，他们可以使用甲基化模式来区分肿瘤和正常DNA，包括观察全基因组的方法co-methylation，单,其他模式．
Mouliere建议，不管具体的目标是什么，不依赖突变检测的策略通常都有明显的优势。Mouliere在邮件中写道:“以前基于ctDNA的方法(集中在)检测突变或拷贝数改变，这很好地适应了ctDNA检测的主要需求是精准医疗的市场。”
“但是癌细胞释放的绝大多数ctDNA是没有突变的，”他补充说，所以考虑到在早期癌症中检测罕见突变的难度，开发这种更丰富的资源是有意义的。