Nature Methods报道更准确的癌症血液检测方法

Error-corrected flow-based sequencing at whole-genome scale and its application to circulating cell-free DNA profiling

　　

根据威尔康奈尔医学和纽约基因组中心研究人员的一项研究，一种从血液样本中检测癌症的新方法比以前的方法更敏感和准确，可能有助于监测治疗后患者的疾病状态。这种基于DNA全基因组测序的方法，也代表着朝着以常规血液检测为基础的早期癌症筛查目标迈出的重要一步。

在4月11日发表在《Nature Methods》杂志上的这项研究中，研究人员对Ultima Genomics新推出的商业测序平台的癌症检测性能进行了基准测试。他们证明，像这样一个低成本的平台可以实现非常高的“深度”覆盖——一种测量测序数据质量的方法——允许研究人员检测到极低浓度的循环肿瘤DNA。增加了纠错方法，大大提高了技术的准确性。资深作者，Bibliowicz家族医学教授，威尔康奈尔医学院英格兰精密医学研究所和桑德拉和爱德华迈耶癌症中心成员，纽约基因组中心核心教员Dan Landau博士说：“我们现在正在进入一个低成本DNA测序的时代，在这项研究中，我们利用了这一点来应用全基因组测序技术，而这在过去被认为是非常不切实际的。”

基于血液检测的“液体活检”技术可用于早期癌症检测和监测患者的癌症负担，这可能会给癌症治疗带来革命性的变化。然而，仅仅从血液样本中微小浓度的肿瘤DNA，就能敏感而准确地识别癌症的突变特征，这是一个重大挑战。在过去十年的大部分时间里，Landau实验室一直致力于利用基于全基因组测序的方法来克服这些挑战，而不仅仅是对可能发生突变的DNA片段进行靶向测序。在去年发表的一项研究中，他们表明，即使没有获得肿瘤样本的序列数据，他们也可以从患者血液样本中可靠地检测出晚期黑色素瘤和肺癌。

在这项新研究中，他们进一步采用了这种方法。首先，他们证明了新测序平台的低成本使全基因组深度测序成为可能，而用旧技术进行全基因组深度测序是非常昂贵的。仅使用该平台，并以患者肿瘤中已知的突变模式为指导，他们能够检测患者血液样本中浓度在百万分之一范围内的肿瘤DNA。本研究所有样本均在获得患者知情同意后采集。

接下来，研究小组利用一种纠错方法提高了这种方法的准确性，这种方法利用了天然双链DNA中的冗余信息。他们表明，这种组合技术的错误率极低，原则上可以在不需要接触患者肿瘤的情况下用于血液样本。

通过与其他研究团队合作，研究人员展示了这种高灵敏度、低误差方法的潜力，通过仅从血液样本中检测和评估膀胱癌和黑色素瘤患者的极低癌症水平。

“这次合作使我们能够分析膀胱癌患者的循环肿瘤DNA，并识别出我的实验室广泛研究过的独特的突变特征，”英格兰精密医学研究所（Englander Institute for Precision Medicine）首席研究官、威尔康奈尔医学院（Weill Cornell Medicine）医学和细胞与发育生物学副教授Bishoy M. Faltas博士说。Faltas博士也是纽约长老会/威尔康奈尔医学中心的泌尿肿瘤学家。“将这些特征纳入分析显着提高了循环肿瘤DNA检测的敏感性。”

“例如，我们能够看到癌症进展或复发的患者在治疗后循环肿瘤DNA水平的增加，而癌症完全或部分反应的患者的循环肿瘤DNA水平下降，”第一作者Alexandre Cheng博士说，他是该研究期间Landau实验室的博士后研究员。

Landau博士说：“这些结果让我们想到了一个未来，我们可以仅仅通过血液检查来检测和追踪癌症。”