燃石醫(yī)學cfDNA甲基化檢測技術ELSA-seq最新數(shù)據(jù)發(fā)表，在食管癌中顯示出廣闊的應用前景

劉得光3p6n6zqq 2021-10-28

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食管癌（Esophageal cancer，ESCA）是世界范圍內死亡率最高的癌種之一，由于早期患者沒有特異性癥狀，約40%的食管癌患者在診斷時已進入晚期，5年生存率不足5%^[1-2]。因為中國人獨有的飲食習慣，如高溫飲食、腌制食品等，食管癌的發(fā)病率顯著高于世界上其他國家^[3]。

目前，內鏡檢查是診斷食管癌的金標準，但針對普通人群，仍缺乏推薦的標準食管癌篩查方法。一方面是發(fā)現(xiàn)即晚期、預后差、5年生存率極低的局面，一方面是缺乏有效的篩查手段，使得延長食管癌患者生存期面臨著雙重困境。因此，開發(fā)一種無創(chuàng)或微創(chuàng)，適用于大規(guī)模人群早篩早檢的食管癌早期檢測方法勢在必行。

近日，燃石醫(yī)學泛癌種早檢技術ELSA-seq在食管癌中的驗證數(shù)據(jù)正式在BMC Medicine（影響因子：8.775）發(fā)表。燃石醫(yī)學與廣東省人民醫(yī)院胸外科喬貴賓主任、鄭州大學第一附屬醫(yī)院胸外科齊宇主任和重慶大學腫瘤醫(yī)院輦偉奇主任的專家團隊合作，顯示了基于ELSA-seq平臺的cfDNA甲基化檢測技術可有效區(qū)分食管癌與健康個體和良性食管疾病，并具有良好的敏感性和特異性，該研究中的數(shù)據(jù)為ELSA-seq平臺早期版本的性能，為更大范圍的前瞻性臨床研究和未來的臨床應用奠定了基礎。

圖1. BMC Medicine文章發(fā)表截圖

多中心病例對照研究設計

ELSA-seq依靠分子生物學和生物信息學的設計呼應，在上游實現(xiàn)了極少量的血漿中游離DNA的高效回收和利用，在下游致力于信噪窗口分離，在食管癌中究竟會有怎么樣的表現(xiàn)？作為一項多中心病例對照研究，本研究通過四階段的研究設計對這個問題進行了探索。

圖2 研究流程圖

（1）panel設計，通過TCGA，GEO的公共數(shù)據(jù)以及內部的數(shù)據(jù)，共獲得了161,984個癌癥相關的CpG位點，基因組長度約2.7Mb，覆蓋了包括肺癌、食管癌、結直腸癌、肝癌、胰腺癌、卵巢癌在內的六種常見癌癥；（2）食管癌特異性標記物選擇，研究收集了來自廣東省人民醫(yī)院的24例食管癌患者的腫瘤和癌旁組織，并用上述panel進行分析。根據(jù)CpG位點的共甲基化水平和相鄰CpG位點的基因組距離將CpG位點分組為921個食管癌特異性的甲基化區(qū)域（differentially methylated regions，DMR）；（3）模型開發(fā)，包含訓練集和測試集；和（4）模型獨立驗證隊列。

ELSA-seq可顯著區(qū)分癌癥與對照樣本，

并具有良好的敏感性和特異性

為進一步確認研究定義的921個食管癌特異性DMRs是否可以區(qū)分食管癌患者與健康人群和食管良性疾病人群，研究納入了2019年2月至2019年12月期間，來自廣東省人民醫(yī)院病理診斷為食管癌和良性食管疾病患者的血液樣本，和2019年9月至2019年12月期間重慶大學腫瘤醫(yī)院的健康人對照組血液樣本。參與者按年齡匹配，隨機進入訓練和測試集，最終分別各有110名參與者被納入訓練集和測試集。

圖3.訓練集（左）和測試集（右）中食管癌、良性食管疾病和健康對照者之間DMR區(qū)域的cfDNA甲基化水平熱圖

研究發(fā)現(xiàn)，食管癌、良性食管疾病和健康對照者之間的甲基化模式具有顯著差異（圖3）。在納入機器學習模型進行交叉驗證后結果如下（圖4）：

在訓練集和測試集中，預測的概率隨腫瘤分期的增加而增高，在癌癥患者的血液樣本中預測的概率顯著高于健康對照組和良性食管疾病組；同時在訓練集和測試集里的分類準確性（AUC: 96.3% 和 93.2%）高度一致，可有效區(qū)分入組人群類型；
訓練集敏感性和特異性分別為86.0%和94.0%；測試集敏感性和特異性分別為76.2%和94.1%；
血液中的腫瘤信號伴隨癌癥分期的增加而增強，敏感性也隨腫瘤分期的增加而增高，測試集中早期（0-II期）和晚期（III-IV期）的敏感性分別為65.4%和93.8%。

圖4. 訓練集（左）和測試集（右）的敏感性和特異性結果

通過對上述所有人群的綜合分析，健康個體的綜合特異性為95.2%，良性食管疾病的綜合特異性為80%，這些結果初步顯示了液體活檢甲基化檢測在食管癌早篩早檢中具有較強的可行性。

前瞻性獨立驗證，

再次彰顯ELSA-seq用于食管癌早檢的潛力

為了進一步驗證模型性能，研究進行了前瞻性、單盲試驗，分別納入了2020年2月至2020年5月期間，鄭州大學第一附屬醫(yī)院食管癌患者和重慶大學腫瘤醫(yī)院健康對照組的血液樣本進行獨立驗證：

驗證集的敏感性和特異性分別為74.7%和95.9%；
食管癌早期（0-II期）和晚期（III-IV期）的敏感性分別為58.8%和100.0%；

圖5. 獨立驗證集結果

本研究為無創(chuàng)cfDNA甲基化檢測在未來食管癌早檢的應用奠定了基礎，再一次證明ELSA-seq技術在多癌種早期檢測中具有廣闊的應用前景。在2020年的ESMO Asia大會口頭報告中，來自復旦大學附屬中山醫(yī)院的研究者匯報了ELSA-seq技術在肺癌、食管癌、結直腸癌、肝癌、胰腺癌和卵巢癌六個癌種中的驗證數(shù)據(jù)，整體敏感性和特異性分別為80.6%和98.3%（驗證集），并且呈現(xiàn)了高達82%準確性的組織溯源能力。在此基礎上，兩個前瞻性早檢多癌種萬人研究“PREDICT”和“PRESCIENT”已前后開啟，正在有序進展中。

科技的進步不是一蹴而就，在泛癌種早檢這個開創(chuàng)性的技術臨床應用探索的過程中，燃石醫(yī)學歷經(jīng)5年時間，從技術路線選擇、技術研發(fā)、技術迭代、前瞻性萬人臨床試驗的啟動，每一步都懷揣著堅定且嚴肅的心態(tài)，而每一次數(shù)據(jù)的公布和研究的推進也離不開中國醫(yī)學從業(yè)者對癌癥早檢的信心和期待。未來，燃石期待與醫(yī)學界的專家們一道努力，一如既往不遺余力地推動癌癥早檢產(chǎn)品的研發(fā)和落地，為癌癥患者大幅延長生存時間和提高生命質量貢獻中國科技創(chuàng)新的力量。

參考文獻：

[1] Bray F, et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: a cancer journal for clinicians. 2018;68(6):394-424.

[2] Siegel RL, et al. Cancer statistics, 2020. CA Cancer J Clin. 2020; 70(1):7-30.

[3] Malhotra, G. K. , et al. Global trends in esophageal cancer. J. Surg. Oncol. 2017, 115, 564-579.

關于燃石醫(yī)學

燃石醫(yī)學（納斯達克代碼：BNR）成立于2014年，公司使命為“用科學守護生命之光”，專注于為腫瘤精準醫(yī)療提供具有臨床價值的二代基因測序（NGS）。公司業(yè)務及研發(fā)方向主要覆蓋：1）基于NGS的腫瘤患病人群檢測，累計檢測樣本超過30萬例，在中國擁有領先的市場份額；2）全球抗腫瘤藥企的生物標志物和伴隨診斷合作；3）基于NGS的癌癥早檢。燃石醫(yī)學于2018年7月獲國家藥品監(jiān)督管理局（NMPA）頒發(fā)的中國腫瘤NGS檢測試劑盒第一證，在體外診斷領域具有里程碑式意義。位于中國廣州的實驗室通過廣東省臨床檢驗中心頒發(fā)的“高通量測序實驗室”技術審核，獲得美國CLIA和CAP實驗室質量體系資質認證；位于美國加利福尼亞州的實驗室也已獲得CLIA和CAP實驗室質量體系資質認證。公司將繼續(xù)致力于開發(fā)創(chuàng)新可靠的NGS檢測產(chǎn)品，推動腫瘤精準醫(yī)療領域的發(fā)展。