【昊阅读】甲基化检测技术应用于人类医学研究----5-6月研究进展速览

发稿时间：2018-06-12来源：天昊生物

 

1基于尿液细胞DNA甲基化生物标记物模型实现膀胱癌监测

 

背景：

目前用于检测和监测膀胱癌（BC）的标准方法均为侵入性或低敏感性。本研究旨在开发用于BC监测的尿液来源甲基化生物标志物模型，并在膀胱癌随访患者（PFBC）中验证该模型。

方法：

在四个中心收集来自BC，对照和PFBC的尿液样品（N = 725）。经过筛选，共有626个尿样可供分析。从尿细胞中提取DNA，重亚硫酸氢盐处理后使用焦磷酸测序分析甲基化状态。一部分患者同时获得细胞学结果（N = 399）。在发现阶段，筛选了来自文献中的7个基因（CDH13，CFTR，NID2，SALL3，TMEFF2，TWIST1和VIM2），在111例BC和57例对照中进行标志物筛选和模型建立。基于回归模型获得的分类模型，在458个PFBC样品（173个复发）中进行验证。

 

结果：

基于发现阶段的样本，开发了含CFTR，SALL3和TWIST1三个基因甲基化的分类模型。该模型在验证样本中AUC达到了0.741。细胞学结果可用于验证集的308个样本，AUC达到 0.696，而模型在复发亚组的AUC达到 0.768。将甲基化分类模型与细胞学结果相结合，在验证组中获得AUC=0.86，灵敏度为96％，特异性为40％，阳性和阴性预测值分别为56％和92％。

 

结论：

三基因甲基化模型与细胞学结果的结合在实际临床中对PFBC具有高灵敏度和高阴性预测值。该模型可能适用于预测BC复发并减少BC患者随访中膀胱镜检查次数。如果只对模型阳性的患者进行膀胱镜检查，则可以避免36%的膀胱镜检查。

2 短平快的甲基化biomarker重新评估研究

团队前期研究表明，ZNF331的异常启动子甲基化是结肠直肠癌检测的潜在生物标志物，具有高敏感性（71％）和特异性（98％）。这一发现最近得到其他研究团队的证实，并且另外提示ZNF331的启动子甲基化是结肠直肠癌的独立预后生物标志物（n = 146）。在当前的研究中，研究者将最初的结直肠癌样本扩展到423个癌症组织样本。经过检测，71％的样本中发现异常启动子甲基化，因此再次提示ZNF331用于检测结肠直肠癌的生物标志物潜力。此外，多变量Cox分析表明，ZNF331异常甲基化的结直肠癌患者总体生存率较低。

3 DNA甲基化与表达的整合分析，获取肿瘤诊断biomarker

背景：

肝癌（HCC）是世界上最常见的癌症和致命疾病之一。 DNA甲基化改变在HCC中非常常见，并且可能在癌症发生和诊断中起重要作用。

 

方法：

使用TCGA HCC数据集，我们将HCC患者分为不同的甲基化亚型，鉴定出差异甲基化和表达的基因，并分析DNA甲基化和基因表达的顺式和反式调节。为了找到潜在的HCC诊断生物标志物，我们通过比较375例HCC患者，50个正常肝脏样品，184个正常血液样品和来自3780例其他癌症患者的甲基化谱数据来筛选HCC特异性CpG，并基于逻辑回归构建模型以区分HCC患者与正常对照。后续使用三个独立的数据集（包括327个HCC样本和122个正常样本）和10个新收集的活组织对模型性能进行评估。

 

结果：

我们确定了一组具有CpG岛甲基化表型（CIMP）的患者，发现CIMP患者的总生存率比非CIMP患者的总生存率要差。我们的分析表明，DNA甲基化和基因表达的顺式调控主要是负相关，而反式调控更为复杂。更重要的是，我们确定了6个HCC特异性高甲基化位点作为潜在的诊断性生物标志物。六个位点的组合在预测HCC方面达到约92％的灵敏度，在排除正常肝脏方面达到约98％的特异性，并且在排除其他癌症方面达到约98％的特异性。与以前发表的甲基化标志物相比，我们的标志物是唯一能区分HCC和其他癌症的标志物。

 

结论：

总的来说，我们的研究系统地描述了HCC的DNA甲基化特征并为HCC的诊断提供了有希望的生物标志物。

4肿瘤ctDNA ---用于检测结肠直肠癌手术充分性

背景：

ctDNA检测甲基化的BCAT1和IKZF1 基因，已经被证明对结直肠癌（CRC）有很好的检出敏感性。本研究目的是在CRC患者的组织和血液中检测甲基化的BCAT1和IKZF1，以探讨这些ctDNA生物标记物与癌症特征，组织中的甲基化和原发性癌症的手术切除之间的相关性。

 

方法：

入选患有侵袭性CRC的患者，在诊断时以及任何治疗或手术之前收集血液。部分患者在手术切除时收集癌症和相邻的非肿瘤组织，并在手术后12个月内收集第二份血液样本（手术后样本）。从所有样品中提取DNA并测定甲基化的BCAT1和IKZF1以确定组织中的甲基化程度和血液中ctDNA的存在。

 

结果：

在提供诊断血液样本的187例患者中，有91例有组织样本，93例提供至少一例术后血液标本用于生物标记分析。在86/91（94.5％）的癌组织中见到BCAT1或IKZF1的显著甲基化，其水平与癌症级别无关，但高于在相邻非肿瘤标本中观察到的甲基化水平（P <0.001）。 BCAT1或IKZF1的ctDNA甲基化在116例（62.0％）诊断病例中检测到，并且在高级别肿瘤（P <0.001）和远端肿瘤位置（P = 0.004）中有更高的检出率。在提供手术前和手术后血液样本的91名患者中，47名患者在诊断时ctDNA阳性，35名（74.5％）在肿瘤切除后变为阴性。

 

结论：

这项研究表明，BCAT1和IKZF1甲基化是结直肠癌中的常见事件，几乎所有的癌症组织在两个基因中都显示出显著水平的甲基化。血液中ctDNA的存在与阶段相关，并且在手术切除后显示可快速逆转为阴性。因此，监测BCAT1和IKZF1甲基化水平或可告知手术切除的充分性。

5 粪便样本中特定位点的DNA甲基化分析

背景＆目标：

患有炎性肠病（IBD）的患者（包括溃疡性结肠炎（UC）和克罗恩病（CD））患结直肠癌的风险增加（CRC）。已报道粪便样品中DNA甲基化模式的分析可检测IBD患者的CRC。我们试图在更大的队列中验证这些发现，评估粪便中DNA甲基化模式分析的准确性，以检测CRC和高度发育不良（HGD）与经ZDHHC1甲基化水平均一后目的基因甲基化水平相关性。

 

方法：

我们从美国病例对照研究和2个欧洲监测人群获得慢性UC患者（n = 248），CD患者（n = 82），不确定结肠炎患者（n = 8），IBD伴原发性硬化性胆管炎患者（n=38）缓冲液保存的冷冻粪便样品。以上均为在结肠镜检查的肠道准备之前或结肠镜检查后至少1周收集的粪便样品。在研究样本中，患有IBD但没有瘤形成个体的粪便用作对照样本（n = 291）。从粪便中分离DNA，重亚硫酸氢盐处理，然后通过多重定量等位基因特异性实时PCR进行甲基化测定。我们分析了BMP3，NDRG4，VAV3和SFMBT2相对于ZDHHC1基因的甲基化水平，并将这些患者与CRC或HGD患者和对照进行比较。

 

结果：

相对于ZDHHC1甲基化，BMP3和VAV3的甲基化水平确定了患有CRC和HGD的患者，曲线下面积值为0.91（95％CI，0.77-1.00）。这些基因的特定启动子区域的甲基化水平鉴定了12例CRC和HGD患者中的11例，具有92％的敏感性（95％CI，60％-100％）和90％特异性（95％CI，86％-93％） 。当应用全部样本集的90％特异性截断值时，病例对照，转诊队列和人群队列研究中假阳性结果的比例没有显著差异（P = 0.60）。

 

结论：

对来自3项独立研究的粪便样品进行分析（包括332名IBD患者的粪便），我们将2种基因（BMP3和VAV3）的甲基化水平（相对于ZDHHC1的甲基化水平）与CRC和HGD的诊断相关联。这一甲基化模式鉴定CRC和HGD的特异性超过90％，可用于CRC监测。

 

 

天昊生物