新型甲基化技术 仅需几纳克DNA就可检测早期癌症

  鉴于高频突变数量有限,利用cfDNA进行癌症早期检测对早期癌症患者的敏感度可能较低,相比之下,大规模表观遗传变化的检测则没有类似的限制。

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  2018年11月15日,一项液体活检最新重磅研究成果发布,一种基于免疫共沉淀的新型高通量cfDNA甲基化测序技术,名为甲基化cfDNA免疫共沉淀测序(cfMeDIP-seq)。该技术仅需几纳克DNA就能鉴别不同癌症类型特有的DNA甲基化特征,帮助研究人员早期发现癌症。

  玛格丽特公主癌症中心团队作出了假设:将免疫共沉淀技术与高通量测序结合,通过对富含CpG区域进行特异性富集,以此提高检测效率。

  新型cfMeDIP-seq技术经过优化,上样量可低至1~10 ng,MeDIP-seq(100 ng)可以重现,简化甲基化测序(RRBS,1000 ng)和全基因组亚硫酸氢盐(WGBS,2000 ng)。

  在结直肠癌cfDNA甲基化检测中,cfMeDIP-seq比MeDIP-seq表现出更强大的检测重复相关性,其CpG富集效果可达到上样前的2倍(图1b,1c)。同时,cfMeDIP-seq比超深度杂交捕获突变测序,在ctDNA检测中有着较高的灵敏度。


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图1. b:将HCT116 DNA掺入MM.1S多发性骨髓瘤DNA,利用cfMeDIP-seq与MeDIP-seq观察到的甲基化信号和预期的检测结果具有良好的相关性。c:使用cfMeDIP-seq检测结肠直肠癌患者以及患者来源异种移植物(PDX),比较上样前与上样后(IP)ctDNA(人)占血浆总cfDNA(人+小鼠)的百分比变化。

  通过对照检测24名健康人的血浆cfDNA,与24名早期胰腺癌患者,14716个不同的甲基化修饰区域被找到,对照中有4785个,来自癌症患者有9931个。此外,实验还获得了45173个差异甲基化CpG。通过对比TCGA数据与甲基化区域,发现这些区域在肿瘤组织中呈高甲基化,该研究强化了根据cfDNA追踪肿瘤DNA的假设。

  此外,cfMeDIP-seq可以从健康对照中区分24名早期胰腺癌患者,还可以通过识别特定的甲基化特征区分癌症类型。

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图2. cfMeDIP-seq检测来自7种不同肿瘤类型的样本:PDAC,AML,BLCA,BRCA,CRC,LUC和RCC,包括早期和晚期肿瘤,以及健康对照。对于每种癌症类型,鉴定了癌症类型和正常对照之间的DMR。

  虽然cfMeDIP-seq技术还需要在独立样本中进行验证,但该研究有望带来一种非侵入性、高灵敏度的低成本早期癌症检测手段。

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