中大新聞網(wǎng)訊（通訊員簡(jiǎn)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(duì)領(lǐng)導(dǎo)完成了一項(xiàng)國(guó)際多中心研究。通過(guò)研究表觀(guān)基因組中鮮為人知的“暗物質(zhì)”——CpG匱乏區(qū)的甲基化，開(kāi)發(fā)了一項(xiàng)能準(zhǔn)確識(shí)別早期結(jié)直腸癌復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的新型分子標(biāo)志物組合MePEC。論文發(fā)表于腫瘤學(xué)國(guó)際權(quán)威期刊——Journal of the National Cancer Institute（美國(guó)國(guó)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(guān)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(xiǎn)分型）。附屬第六醫(yī)院汪建平教授、美國(guó)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(jí)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(jiàn)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(guò)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(shí)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(shí)別主要依賴(lài)于臨床-病理風(fēng)險(xiǎn)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(rùn)、微衛(wèi)星穩(wěn)定狀態(tài)等。
MePEC分型可以精確地評(píng)估早期結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)比接近3，即MePEC分型高的腸癌患者復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)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(xiǎn)，這一研究成果將改善目前的臨床-病理風(fēng)險(xiǎn)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(píng)估早期結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)和死亡風(fēng)險(xiǎn)
美國(guó)紀(jì)念斯隆凱特琳癌癥中心的Paul Romesser教授為論文撰寫(xiě)了同期社論：這項(xiàng)研究開(kāi)發(fā)的MePEC分型，可以在臨床實(shí)踐中以具有成本效益的方式廣泛應(yīng)用；MePEC可對(duì)早期結(jié)直腸癌的復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分類(lèi)，目前已經(jīng)在不同人群組成的國(guó)際多中心隊(duì)列中進(jìn)行了驗(yàn)證，值得稱(chēng)頌。研究的另一項(xiàng)貢獻(xiàn)是，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用了新型甲基化檢測(cè)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(lái)腫瘤甲基化標(biāo)志物的研究。
研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)家973計(jì)劃項(xiàng)目和附屬第六醫(yī)院人才項(xiàng)目的資助下，堅(jiān)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(guān)基因組“無(wú)人區(qū)”進(jìn)軍。從捕獲表觀(guān)基因組中“暗物質(zhì)”的腫瘤標(biāo)志物價(jià)值開(kāi)始，到自主研發(fā)QASM技術(shù)解決檢測(cè)難題，再到國(guó)內(nèi)外多個(gè)著名醫(yī)療中心的應(yīng)用和驗(yàn)證，總共歷時(shí)7年。
圖3 MePEC研發(fā)時(shí)間線(xiàn)
值得一提的是，這項(xiàng)新型標(biāo)志物的檢測(cè)采用的是團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)CpG位點(diǎn)的甲基化檢測(cè)，解決了基因組CpG匱乏區(qū)甲基化PCR定量的難題，入選檢驗(yàn)醫(yī)學(xué)國(guó)際頂級(jí)期刊Clinical Chemistry年度最高閱讀量論文（2019年）和全國(guó)高價(jià)值專(zhuān)利項(xiàng)目（2021年）。
圖4 高分辨率檢測(cè)基因組甲基化水平的新技術(shù)研發(fā)
研究團(tuán)隊(duì)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(cè)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(cè)復(fù)發(fā)，這些發(fā)現(xiàn)改變了既往對(duì)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(duì)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(shí)現(xiàn)快速、靈活和經(jīng)濟(jì)的檢測(cè)，最后由中國(guó)（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(guó)人民解放軍海軍軍醫(yī)大學(xué)等）、美國(guó)（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(guó)學(xué)者合力完成應(yīng)用和驗(yàn)證，在早期結(jié)直腸癌患者中實(shí)現(xiàn)高復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
圖6 MePEC分型的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用
MePEC分型可用于區(qū)分不同復(fù)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的早期結(jié)直腸癌患者，識(shí)別出可受益于輔助治療和密切隨訪(fǎng)的患者，為早期結(jié)直腸癌患者的診療決策提供有價(jià)值的信息，同時(shí)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。
