通过针对CfDNA甲基化特征的多重血液检测方法实现胃癌的早期发现

《Gastric Cancer》：Early detection of gastric cancer via multiplex blood assay targeting CfDNA methylation signatures

胃癌液体活检通过整合43对配对组织、TCGA和GEO数据库分析，筛选出4个跨组织-cfDNA的特异性DNA甲基化位点（DMPs），开发GC-mqMSP检测方法，验证其在训练集（AUCs 0.932，灵敏度90.54%）和验证集（AUCs 0.927，灵敏度84.38%）中区分胃癌患者及与其他肿瘤的特异性达83.67%-90.48%。重点研究ZNF154基因的Cg05661282和Cg03234186 DMPs，发现DNMT1/UHRF1复合物介导的过甲基化促进胃癌细胞增殖、迁移及成瘤，靶向去甲基化可逆转肿瘤发生。

　　

摘要

背景

胃癌（GC）的高度异质性导致了细胞多样性的增加。这使得液体活检变得复杂，因为在体液中检测肿瘤标志物可能无法全面反映肿瘤的真实情况，因为标志物的分布不均匀，从而影响了检测的准确性和灵敏度。

方法

通过对43对组织样本、TCGA（肿瘤基因组数据库）和GEO（基因表达数据库）的整合分析，我们发现了24个关键的胃癌特异性DNA甲基化修饰（DMPs）。结合cfDNA亚硫酸氢盐测序（79名正常对照组和70名胃癌患者）的研究，又发现了4个胃癌特异性DMPs。我们利用70名正常对照组、106名胃癌患者、41名肺癌患者和23名结直肠癌患者的cfDNA开发了GC-mqMSP检测方法，并在另一个独立队列（45名胃癌患者和13名正常对照组）中进行了进一步验证。dCas9-Tet1-CD靶向去甲基化技术用于评估这些DMPs在胃癌发展中的作用。

结果

基于在组织和cfDNA中都存在的4个胃癌特异性DMPs，我们开发了一种高效且便捷的GC-mqMSP检测方法。该方法能够区分早期胃癌患者和正常对照组，并能够将胃癌患者与其他类型肿瘤患者区分开来，在训练集和验证集中的AUC值分别为0.932和0.927，灵敏度分别为90.54%和84.38%，特异性分别为83.67%和90.48%。由于ZNF154的两个DMPs（Cg05661282和Cg03234186）的系数权重较高，我们选择了ZNF154作为进一步研究的对象。DNMT1/UHRF1复合体能够促进这些基因的过度甲基化并抑制ZNF154的表达。Cg05661282和Cg03234186的过度甲基化在体外和体内均促进了胃癌细胞的增殖、迁移和肿瘤形成。针对这些DMPs进行靶向去甲基化可以逆转肿瘤的发生和发展。

结论

本研究构建了一种基于cfDNA甲基化的综合评分系统，用于临床预测胃癌。