一個日益增長的研究焦點是通過血液中循環的無細胞DNA（cfDNA）進行早期檢測--即“液體活檢”。然而由于癌癥的遺傳多樣性和DNA血液碎片中的低腫瘤濃度，使用這種方法在早期階段檢測癌癥一直是一個挑戰。

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現在，研究人員報告了一個實驗性癌癥檢測系統的成功結果，該系統似乎以一種新穎、經濟的方式克服了這些挑戰。這項研究由加州大學洛杉磯分校(UCLA)Jonsson綜合癌癥中心的研究人員和合作機構進行，相關研究報告將于今日（9月29日）發表在《Nature Communications》上。

據了解，研究人員的工作強調了一種比傳統方法節省12倍以上成本的方法來對cfDNA甲基組進行測序，同時還有一個計算模型來從這種DNA測序中提取信息以幫助早期檢測和診斷。

無細胞DNA甲基化已被證明是早期癌癥檢測的最有希望的生物標志物之一。然而來自不同癌癥類型、亞型、階段和病因的cfDNA畸變的特征是異質性的。這就導致了在確定適合早期檢測的甲基化標記物方面面臨的巨大挑戰。這一點尤其值得關注，因為跟疾病的多樣性和病人群體（年齡、性別、種族和合并癥）相比，目前可用的樣本量很小。

剖析cfDNA甲基組可以解決這一挑戰，因為它保留了癌癥異常的全基因組表觀遺傳特征。因此，它允許分類模型隨著訓練隊列的增加而學習和利用新的重要特征并將其范圍擴大到更多的癌癥類型。然而傳統的無細胞DNA甲基組分析方法（全基因組亞硫酸氫鹽測序）對臨床使用來說成本高昂。

“我們的方法，cfMethyl-seq使cfDNA甲基組測序成為臨床使用的可行選擇，”Xianghong"Jasmine"Zhou說道，“盡管存在固有的挑戰，我們的研究顯示了通過單一血液測試對某些癌癥進行精確早期診斷的巨大潛力。”據悉，她是該研究的論文通訊作者，也是加州大學洛杉磯分校的病理和實驗醫學教授。

據悉，Zhou和她在加州大學洛杉磯分校實驗室的同事專注于精準醫療。這包括利用患者的基因組信息來開發更多的個性化、有針對性的治療方法及大生物數據分析以將來自各種平臺和模式的復雜數據整合成可用于臨床的實用方法。

在這項研究中，Zhou和合作者對他們的新方法進行了測試，進而來看看它是否能準確地檢測出四種常見的診斷癌癥--結腸癌、肝癌、肺癌和胃癌--并且在早期階段就能做到。

科學家們收集了408名研究參與者的血液樣本，并應用于他們基于甲基組的血液測試，該測試可以識別不同癌癥類型和可能原因的廣泛標記。其中，217名是癌癥患者，191名為無癌癥的對照對象。樣本在加州大學洛杉磯分校的醫院收集或從商業實驗室購買以實現跨源驗證。研究人員還進行了跨批次驗證、年齡匹配驗證和獨立驗證，這樣做的目的是防止研究中出現偏差。

在收集和驗證措施之后，研究人員將數據輸入他們復雜的計算機模型以衡量其不僅在檢測癌癥方面的準確性而且在檢測腫瘤的具體位置方面的準確性。

他們的模型在檢測所有階段的癌癥方面的準確率有80.7%，在檢測早期癌癥--I期或II期的癌癥--方面的準確率約為74.5%，特異性略低于98%。只有一個錯誤的正常樣本分類（假陽性）。

對于組織來源的準確性，該模型正確識別了腫瘤位置，所有癌癥階段的平均準確率為89.1%，早期患者的準確率約為85%。

目前，該團隊正在為大型臨床試驗尋求資金以驗證該技術，他們希望能將其投入使用從而讓患者受益。