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基准医疗文章速递:乳腺癌诊断液体活检研究取得令人惊喜的新成绩

2021-09-14 来源:基准医疗

近日,基准医疗范建兵博士团队与哈尔滨医科大学附属肿瘤医院庞达教授团队在Nature子刊——npj Breast Cancer中科院一区发表了题为《Circulating cell-free DNA-based methylation patterns for breastcancer diagnosis》外周血游离DNA甲基化模型用于乳腺癌诊断》)的文章,首次证明外周血游离DNA甲基化检测在乳腺癌诊断方面的效果堪比、甚至超过乳腺钼靶




乳腺癌发病率、死亡率逐年升高


最新GLOBOCAN数据显示:2020年中国乳腺癌新发病例42万(占所有肿瘤9.1%),死亡病例近12万(占所有肿瘤3.9%),5年患病率近139万;在我国女性常见恶性肿瘤中排名第1位。此外,随着乳腺癌风险因素的不断变化(推迟生育、生育次数减少、肥胖以及缺乏运动),导致乳腺癌在我国发病率快速上升且日趋年轻化【1】



早筛、早诊、早治,乳腺癌可以治愈


《中国临床肿瘤学会》指出:注重筛查、早诊和早治,早期发现的乳腺癌是可以治愈的。乳腺钼靶检查是最常用的乳腺癌筛查手段之一,目前基于乳腺钼靶检查,乳腺癌死亡率降低了28-45%【2】。钼靶对于乳腺癌检测的灵敏度为70%,特异性为92%【3】,但亚洲女性乳腺腺体致密,严重限制了其发现乳腺癌的灵敏度,并且钼靶检查本身有一定的局限性:1)钼靶检查会产生一定放射性损伤,因此女性一生中不宜接受过多的检查;(2)年轻女性乳腺组织处于敏感期,容易引起疼痛,因此应尽量避免和减少钼靶摄影检查以降低其不适影响;(3)钼靶检查的灵敏度受到乳房密度、摄片次数、读片医师的经验影响,比如对年轻女性的灵敏度低于老年女性;因此,不建议40岁以下女性选择钼靶检查。


基于上述局限性,临床中急需一种新颖而准确的检测方法来弥补乳腺钼靶在早期乳腺癌检测中的不足。


庞达教授团队表示,随着近年来高通量测序技术的普及,血浆游离核酸检测获得了突飞猛进的发展,在肿瘤诊断和治疗方面发挥越来越重要的作用。本次研究表明血浆游离核酸甲基化检测在乳腺癌诊断方面表现优越,有挑战传统影像学的趋势,有望弥补乳腺钼靶检查的不足


基准医疗作为国内首家将ctDNA甲基化高通量测序技术用于肿瘤早诊的企业,将继续深入研究和验证游离DNA甲基化检测在乳腺癌诊断方面的泛化性能,力求早日完成乳腺癌早检产品的开发,造福广大女性群体。



以下为本研究的内容分享


早构建乳腺癌诊断的甲基化预测模型


本研究从TCGA数据库中40对配对的乳腺癌及其癌旁正常组织的甲基化数据,筛选获得一个包含3,288个生物标志物(marker)的乳腺癌特异性甲基化panel。通过进一步分析40对配对乳腺癌组织和血浆临床样本的甲基化信号,从上述panel中筛选到1,996个可用的乳腺癌特异的甲基化marker集。本研究从哈尔滨医科大学附属肿瘤医院入组333例受试者(包括204例女性乳腺癌患者以及129例健康志愿者)的血浆样品(年龄范围37–76岁,平均年龄51岁),并将其分为三个队列(训练集160例,验证集69例,独立测试集104例)。通过训练集和验证集,利用靶向亚硫酸盐测序,从上述筛选后的marker集中,训练构建了一个26-marker 的乳腺癌诊断预测模型。该模型在验证集中区分乳腺癌和健康人群的灵敏度为89.37%,特异度100%。


图1:乳腺癌游离DNA甲基化研究流程图



 26-marker模型具有较好的区分乳腺癌患者与健康人群的诊断性


在独立测试集(n=104)中,26-marker模型能够以较高的准确度(AUROC=0.9449,AUPRC=0.8640)区分乳腺癌患者和健康人;通过对该模型进行进一步简化后得到一个4-marker甲基化模型(cg23035715,cg16304215,cg20072171,和cg21501525),该模型具有与26-marker模型相似的诊断能力(AUROC=0.9249,AUPRC=0.8455)。且4-marker模型的对乳腺癌检测的整体灵敏度(83.67%)与26-marker模型(87.76%)接近。令人惊喜的是,我们还发现4-marker模型中的一个标志物cg23035715,在独立测试集中此marker也能单独准确地对乳腺癌和正常人群进行区分(AUROC=0.9048,AUPRC=0.8243)。因此,26-marker模型具有较好的区分乳腺癌患者与健康人群的诊断性能。



26-marker模型对于乳腺癌的诊断性能优于钼


本研究进一步比较了26-marker甲基化模型与钼靶在乳腺癌检测中的检测性能,该模型对于乳腺癌的诊断能力(AUROC=0.9815,AUPRC=0.9800)优于钼(AUROC=0.9315,AUPRC=0.9490)(图2)。此外,26-marker甲基化模型区分乳腺癌和健康人的灵敏度为94.79%,特异度为98.70%;而以往研究则表明钼靶对于乳腺癌诊断的灵敏度在 68-93% 之间【3】。由此可见,26-marker甲基化预测模型对于乳腺癌的诊断性能,无论准确度还是灵敏度均优于钼靶。



图2:甲基化模型与钼靶对乳腺癌诊断能力比较


参考文献

[1] Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M,Soerjomataram I, Jemal A, et al. Global cancer statistics 2020: GLOBOCANestimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries.CA: a cancer journal for clinicians. 2021;71(3):209-49.

[2] Hackshaw A. The benefitsand harms of mammographic screening for breast cancer: building the evidencebase using service screening programmes. SAGE Publications Sage UK: London,England; 2012.

[3] Ohuchi N, Suzuki A,Sobue T, Kawai M, Yamamoto S, Zheng Y-F, et al. Sensitivity and specificity ofmammography and adjunctive ultrasonography to screen for breast cancer in theJapan Strategic Anti-cancer Randomized Trial (J-START): a randomised controlledtrial. The Lancet. 2016;387(10016):341-8.


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