中大新聞網(wǎng)訊（通訊員簡文楊，唐小雨）近日，中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院結(jié)直腸外科、胃腸研究所汪建平、駱衍新、禹匯川團(tuán)隊領(lǐng)導(dǎo)完成了一項國際多中心研究。通過研究表觀基因組中鮮為人知的“暗物質(zhì)”——CpG匱乏區(qū)的甲基化，開發(fā)了一項能準(zhǔn)確識別早期結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)風(fēng)險的新型分子標(biāo)志物組合MePEC。論文發(fā)表于腫瘤學(xué)國際權(quán)威期刊——Journal of the National Cancer Institute（美國國家癌癥研究所雜志, IF=11.8），期刊配以同期社論文章。
圖1 腫瘤表觀基因組中的“暗物質(zhì)”
論文題目為“DNA Methylation Profile in CpG-depleted Regions Uncovers a High-risk Subtype of Early-stage Colorectal Cancer”（基于CpG匱乏區(qū)甲基化圖譜的早期結(jié)腸直腸癌復(fù)發(fā)風(fēng)險分型）。附屬第六醫(yī)院汪建平教授、美國Fred Hutchinson癌癥研究中心的William M. Grady教授以及附屬第六醫(yī)院駱衍新主任醫(yī)師為論文的通訊作者和共同高級作者，附屬第六醫(yī)院禹匯川副研究員為論文的第一作者。
結(jié)直腸癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。其中約40%的患者表現(xiàn)為早期結(jié)直腸癌（I期或II期），這部分患者大多可通過根治性手術(shù)獲得臨床治愈，但仍有20-25%的患者因腫瘤復(fù)發(fā)而死亡，識別這部分患者并給予手術(shù)后的輔助化療至關(guān)重要。目前，這部分患者的識別主要依賴于臨床-病理風(fēng)險因素，包括腸道梗阻、腫瘤穿孔、淋巴結(jié)清掃數(shù)量、腫瘤分化、脈管癌栓、神經(jīng)束浸潤、微衛(wèi)星穩(wěn)定狀態(tài)等。
MePEC分型可以精確地評估早期結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)風(fēng)險，風(fēng)險比接近3，即MePEC分型高的腸癌患者復(fù)發(fā)風(fēng)險升高3倍。研究發(fā)現(xiàn)，MePEC-H患者具有更高的復(fù)發(fā)風(fēng)險，這一研究成果將改善目前的臨床-病理風(fēng)險分層系統(tǒng)，并為早期結(jié)直腸癌的治療決策提供幫助。
圖2 MePEC評估早期結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)和死亡風(fēng)險
美國紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心的Paul Romesser教授為論文撰寫了同期社論：這項研究開發(fā)的MePEC分型，可以在臨床實踐中以具有成本效益的方式廣泛應(yīng)用；MePEC可對早期結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)風(fēng)險進(jìn)行分類，目前已經(jīng)在不同人群組成的國際多中心隊列中進(jìn)行了驗證，值得稱頌。研究的另一項貢獻(xiàn)是，開發(fā)并應(yīng)用了新型甲基化檢測方法，克服了以前甲基化研究的技術(shù)局限性，大大促進(jìn)了未來腫瘤甲基化標(biāo)志物的研究。
研究團(tuán)隊在國家973計劃項目和附屬第六醫(yī)院人才項目的資助下，堅持面向人民生命健康、面向世界科技前沿，不斷向結(jié)直腸癌精準(zhǔn)診療和表觀基因組“無人區(qū)”進(jìn)軍。從捕獲表觀基因組中“暗物質(zhì)”的腫瘤標(biāo)志物價值開始，到自主研發(fā)QASM技術(shù)解決檢測難題，再到國內(nèi)外多個著名醫(yī)療中心的應(yīng)用和驗證，總共歷時7年。
圖3 MePEC研發(fā)時間線
值得一提的是，這項新型標(biāo)志物的檢測采用的是團(tuán)隊自主研發(fā)的第三代甲基化特異性PCR技術(shù)——QASM（Clinical Chemistry 2019, IF=12.1），可以在單堿基分辨率下實現(xiàn)CpG位點的甲基化檢測，解決了基因組CpG匱乏區(qū)甲基化PCR定量的難題，入選檢驗醫(yī)學(xué)國際頂級期刊Clinical Chemistry年度最高閱讀量論文（2019年）和全國高價值專利項目（2021年）。
圖4 高分辨率檢測基因組甲基化水平的新技術(shù)研發(fā)
研究團(tuán)隊分別構(gòu)建了腫瘤和復(fù)發(fā)特異的DNA甲基化圖譜，發(fā)現(xiàn)在腫瘤篩查和診斷中表現(xiàn)優(yōu)異的甲基化特征與在腫瘤復(fù)發(fā)預(yù)測中表現(xiàn)優(yōu)異的甲基化特征存在巨大差異，CpG匱乏區(qū)域的甲基化特征比CpG富集區(qū)域能更有效地預(yù)測復(fù)發(fā)，這些發(fā)現(xiàn)改變了既往對于腫瘤標(biāo)志物的認(rèn)知。
圖5 與結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)相關(guān)的CpG匱乏區(qū)域的DNA甲基化譜
基于這些發(fā)現(xiàn)，團(tuán)隊采用機(jī)器學(xué)習(xí)的方法構(gòu)建了MePEC分型，然后使用QASM技術(shù)實現(xiàn)快速、靈活和經(jīng)濟(jì)的檢測，最后由中國（中山大學(xué)附屬第六醫(yī)院、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院、中山大學(xué)腫瘤防治中心、南方醫(yī)院、中國人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)等）、美國（華盛頓大學(xué)和梅奧醫(yī)學(xué)中心等）、加拿大（多倫多大學(xué)等）和澳大利亞（墨爾本大學(xué)）等多國學(xué)者合力完成應(yīng)用和驗證，在早期結(jié)直腸癌患者中實現(xiàn)高復(fù)發(fā)風(fēng)險的準(zhǔn)確預(yù)測。
圖6 MePEC分型的開發(fā)與應(yīng)用
MePEC分型可用于區(qū)分不同復(fù)發(fā)風(fēng)險的早期結(jié)直腸癌患者，識別出可受益于輔助治療和密切隨訪的患者，為早期結(jié)直腸癌患者的診療決策提供有價值的信息，同時還在目前結(jié)直腸癌分子分型的基礎(chǔ)上進(jìn)行了更加精準(zhǔn)的細(xì)分。
