昊阅读：甲基化单倍型或能助力血浆DNA的肿瘤组织来源定位

发稿时间：2017-11-16来源：天昊生物

 

癌症血液检测是通过分析血液中的游离肿瘤脱氧核糖核酸（ctDNA）片段，对患者进行早期筛查、诊断并监测癌症发展演变，但ctDNA是否能为我们提供更多信息呢？

Nature Genetics杂志报道了加州大学圣地亚哥分校（UCSD）生物工程师开发的一种癌症检测新方法，他们的结果表明，利用游离肿瘤DNA甲基化的单倍型信息，或能帮助提示肿瘤所处的位置。明确肿瘤位置对于肿瘤的早期诊断和有效治疗至关重要。

今天的昊阅读，小编带领大家一起阅读这篇文章，了解ctDNA的甲基化单倍型如何成为肿瘤组织的“泄密者”。

 

 

 

研究背景

哺乳动物CpG甲基化是一种相对稳定的表观遗传修饰。

由于甲基化酶的局部配位活性，相同DNA分子上的相邻CpG位点可以共享相似的甲基化状态。

DNA甲基化是细胞类型特异性的，并且该模式可以用于分析异源样品的相对细胞组成。

共甲基化的CpG可以作为一组基因组特征用于标记组织的来源。

 

研究方法

 

发现MHB(甲基化单倍型区块)： 61 组WGBS数据

验证MHB: 101 组RRBS数据和637组甲基化芯片数据

模型开发：甲基化单倍型负荷（MHL），进行组织特异性MHB分析

模型的训练：29个WGBS数据和14个RRBS数据

模型的测试：59个RRBS数据（癌症患者血清）；10个RRBS数据（和血清配对的肿瘤组织）；75个RRBS数据（对照血清）

研究结果

• 确定了147,888个甲基化单倍型区块（平均95bp，至少包括3个CpG位点），提示约~0.5%的人类基因组处于紧密的甲基化共调控状态。
• MHBs 主要集中在以下基因组区域：enhancers, super enhancers, promoters, CpG islands和 imprinted genes（下图）

  

• 利用methylation haplotype load (MHL)来定量组织特异性的MHB, 对比其他定量方法，NHL表现出更好的MHB区分能力（下图）

 

• 检测到癌症患者血浆中存在组织特异性MHL，但正常血浆或全血中未检测到。组织特异性MHL在相应的组织和癌症血浆中可见，表明组织起源标测的可行性（图a）。
• 基于10个人类正常组织的WGBS和RRBS数据集，筛选出具有组织特异性的MHB（图b）
• 将预测模型应用于来自癌症患者和正常个体的血浆样品,预测准确性平均达到82.8%, 88.5%, 91.2%（分别是CCP,LCP和NCP样本）（图c）

 

血清： normal individuals (NP), lung cancer patients (LCP), colorectal cancer patients (CCP). whole blood (WB) 

组织：colorectal cancer tissues (CCT)，lung cancer tissues (LCT) normal individuals (NCT),

研究结论

血浆中的ctDNA甲基化单倍型分型可能是是一种用于早期检测肿瘤及其主要生长部位，以及连续监测肿瘤进展和多器官转移的有效指标。本文的作者表示，希望通过和肿瘤医生合作，结合更多来自癌症阶段明确患者和健康对照的血清样本，进一步提高这一检测指标的预测灵敏度和特异性，最终达到用于临床测试的水平。

 

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