PNAS:脑脊液肿瘤游离DNA,开辟个性化医疗新纪元
2015/07/22
许多科学家和企业最近开始以肿瘤游离DNA为生物标志物用于癌症检测。然而,迄今为止能在病人血液中成功检测到大脑和脊髓肿瘤游离DNA的研究几乎很少。如今,约翰霍斯金大学研究人员声明可在脑脊液中检测到癌症游离DNA,该研究结果或将开启以脑脊液肿瘤基因为生物标志物的临床应用试验的纵向研究大门。


许多科学家和企业最近开始以肿瘤游离DNA为生物标志物用于癌症检测。然而,迄今为止能在病人血液中成功找到大脑和脊髓肿瘤游离DNA的研究几乎很少。如今,约翰霍斯金大学研究人员声明在脑脊液中检测到癌症游离DNA,该研究结果发表在《Proceedings of the National Academy of Sciences》。

研究人员检测到脑脊液癌症游离DNA

在本次研究中研究人员分析了35例中枢神经系统肿瘤病例,包括6例髓母细胞瘤和29例脑胶质瘤。首先,研究人员试图识别原发肿瘤的细胞突变体,原发肿瘤组织在病人手术期间收集。研究人员先利用针对性测序技术,在13个肿瘤组织中找到突变体,随后通过外显子测序鉴定出剩余肿瘤的突变体。其次,研究人员利用实验室开发的SafeSeq-S测序技术在病人原发肿瘤组织脑脊液(CFS)中找到突变体。SafeSeq-S技术可在1%精准度上检测等位基因的突变。

癌症游离DNA可检测性的差异

研究人员检测到26名患者高水平脑脊液肿瘤DNA,这些DNA具有高度可变的突变等位基因。作者认为样本之间的高度变异可能源于“位置或生物因素”。

进一步研究发现,肿瘤的位置和脑脊液肿瘤DNA的可检测性有关。肿瘤位于脑脊液附近比其他位置的肿瘤更容易被检测到肿瘤游离DNA。在肿瘤组织被脑部或脊髓全部包围的5名患者的脑脊液中检测不到肿瘤DNA。同时,在24名肿瘤部位与脑部接近的患者脑脊液中检测到一定水平的肿瘤游离DNA。

除了肿瘤位置,研究人员发现高级肿瘤比低级肿瘤更容易被检测到脑脊液肿瘤DNA。4例检测不到脑脊液肿瘤DNA但肿瘤组织位于脑脊液附近的患者均属于低级神经胶质瘤患者。这4名患者的肿瘤位置将使手术更加危险。在这种情况下,最理想的状态是在未知肿瘤基因型的情况下检测到脑脊液肿瘤DNA。

为了验证这一点,研究人员对这四位病人的脑脊液进行了全基因组测序以确定肿瘤DNA,并将全基因组检测出来的突变与SafeSeq-S检测出来的突变做比较,结果发现外显子组测序未能检测出的脑脊液肿瘤DNA等位基因突变概率为1%。

开启以脑脊液肿瘤基因为生物标志物的临床应用试验纵向研究的大门

尽管脑脊液肿瘤DNA的发现是件激动人心的事,该研究作者表示目前急需更加敏感的非侵入性技术来评估大脑和脊髓肿瘤。例如,近30%的胶质母细胞瘤患者因担心癌症复发而进行手术,但事实证明手术是没必要的。虽然在本次研究中肿瘤游离DNA的检测率并未达到100%,但其灵敏度相当于或优于其他恶性肿瘤的无创检查,尤其是对靠近脑脊液或皮层表面的肿瘤特别敏感。最后研究人员表明,该研究属于“探索性研究”,它开启了以脑脊液肿瘤基因为生物标志物的临床应用试验的纵向研究大门。

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  • Detection of tumor-derived DNA in cerebrospinal fluid of patients with primary tumors of the brain and spinal cord

    Cell-free DNA shed by cancer cells has been shown to be a rich source of putative tumor-specific biomarkers. Because cell-free DNA from brain and spinal cord tumors cannot usually be detected in the blood, we studied whether the cerebrospinal fluid (CSF) that bathes the CNS is enriched for tumor DNA, here termed CSF-tDNA. We analyzed 35 primary CNS malignancies and found at least one mutation in each tumor using targeted or genome-wide sequencing. Using these patient-specific mutations as biomarkers, we identified detectable levels of CSF-tDNA in 74% [95% confidence interval (95% CI) = 57–88%] of cases. All medulloblastomas, ependymomas, and high-grade gliomas that abutted a CSF space were detectable (100% of 21 cases; 95% CI = 88–100%), whereas no CSF-tDNA was detected in patients whose tumors were not directly adjacent to a CSF reservoir (P < 0.0001, Fisher’s exact test). These results suggest that CSF-tDNA could be useful for the management of patients with primary tumors of the brain or spinal cord.

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