新型人工智能血液检测可检测肝癌

在2021年的一项研究中，一种新的人工智能血液检测技术已被用于成功检测肺癌，在一项涉及724人的新研究中，该技术已检测出80%以上的肝癌。

　　

约翰霍普金斯大学基梅尔癌症中心的研究人员开发并使用了一种新的人工智能血液检测技术，在2021年的一项研究中成功检测出肺癌，现在在一项对724人的新研究中检测出了80%以上的肝癌。

这种血液检测被称为DELFI(早期拦截DNA片段的DNA评估)，它可以检测进入血液中的癌细胞DNA片段变化，即细胞游离DNA (cfDNA)。在最近的研究中，研究人员使用DELFI技术对来自美国、欧盟和香港的724个人的血浆样本进行检测，以检测肝细胞癌(HCC)，一种肝癌。

研究人员认为，这是第一个在两个高风险人群中独立验证的全基因组碎片化分析，涉及不同种族和民族的不同肝癌相关原因。

他们的研究结果发表在11月18日的《癌症发现》和美国癌症研究协会特别会议上:癌症的精确预防、早期检测和拦截。

根据一项全球肝病负担分析(J. Hepatology, 2019)，估计全球有4亿人因慢性肝病(包括慢性病毒性肝炎或非酒精性脂肪肝)导致的肝硬化而罹患HCC的风险更高。

“增加对肝癌的早期检测可以挽救生命，但目前可用的筛查测试没有得到充分利用，并遗漏了许多癌症，”Victor Velculescu医学博士说，他是约翰霍普金斯大学Kimmel癌症中心肿瘤学教授和癌症遗传学和表观遗传学项目的联合主任，他与Zachariah Foda医学博士、消化病学研究员、Akshaya Annapragada医学博士/博士共同领导了这项研究。她是约翰霍普金斯大学医学院的医学助理教授、医学博士艾米·金。

Foda解释说，在研究的724份血浆样本中，501份来自美国和欧洲，其中包括75名HCC患者的样本，用于训练和验证机器学习模型，这是一种使用数据和算法来提高准确性的人工智能。为了验证，我们对来自香港的另外223份血浆样本进行了分析，其中包括90例HCC患者、66例乙肝病毒(HBV)患者、35例乙肝相关肝硬化患者和32例无潜在危险因素的患者的样本。

DELFI技术通过研究基因组不同区域循环中游离细胞DNA的大小和数量，利用血液测试来测量DNA在细胞核内的包装方式。健康细胞将DNA包装得像一个井井有条的手提箱，基因组的不同区域被小心地放在不同的隔间里。相比之下，癌细胞的细胞核就像更杂乱的手提箱，基因组中的物品被随意地扔了进去。当癌细胞死亡时，它们会以混乱的方式将DNA片段释放到血液中。

DELFI通过检查数百万cfDNA片段的异常模式，包括不同基因组区域DNA的大小和数量，来确定癌症的存在。研究人员说，DELFI方法只需要低覆盖率的测序，使该技术在筛查设置中具有成本效益。

在最新的研究中，研究人员对从血浆样本中分离出来的cfDNA片段进行了测试——之前被证明可以准确地对肺癌进行分类。他们分析了每个样本的碎片化模式，得出了DELFI评分。

无癌症的病毒性肝炎或肝硬化患者的DELFI评分较低(DELFI评分中位数分别为0.078和0.080)，但美国/欧盟的75例HCC患者的DELFI评分平均高出5 - 10倍在所有癌症阶段，包括早期疾病(0期DELFI评分= 0.46,A期= 0.61,B期= 0.83,C期= 0.92)均观察到高评分。此外，该测试还检测到了肝癌基因组内容和包装的碎片化变化，包括与肝脏特异性活性相关的基因组区域。

DELFI技术在肝癌的早期阶段就能检测到，其总体灵敏度(或准确检测癌症的能力)为88%，特异性为98%，这意味着在处于平均风险的人群中，它几乎不会错误地提供假阳性结果。在从HCC高危人群中收集的样本中，该检测具有85%的敏感性和80%的特异性。

“目前，由于可及性和检测性能不佳，只有不到20%的高危人群接受了肝癌筛查。与现有的标准血液检测相比，这种新的血液检测可以使发现的肝癌病例数翻倍，并增加癌症的早期发现，”该研究的共同高级作者Kim说。

研究人员表示，下一步包括在更大规模的临床研究中验证这种方法。

根据美国癌症协会(American cancer Society)的数据，全球每年有超过80万人被诊断出患有肝癌，这是全球癌症死亡的主要原因。

Journal Reference:

1. Zachariah H. Foda, Akshaya V. Annapragada, Kavya Boyapati, Daniel C. Bruhm, Nicholas A. Vulpescu, Jamie E. Medina, Dimitrios Mathios, Stephen Cristiano, Noushin Niknafs, Harry T. Luu, Michael G. Goggins, Robert A. Anders, Jing Sun, Shruti H. Mehta, David L. Thomas, Gregory D. Kirk, Vilmos Adleff, Jillian Phallen, Robert B. Scharpf, Amy K. Kim, Victor E. Velculescu. Detecting liver cancer using cell-free DNA fragmentomes. Cancer Discovery, 2022; DOI: 10.1158/2159-8290.CD-22-0659