中国遗传学会遗传咨询分会副主席卢煜明:cfDNA研究新突破,可用于癌症等多领域无创检测
2015/09/23
9月21日,中国遗传学会遗传咨询分会副主席卢煜明教授团队在PNAS上发布其最新研究,通过对比孕妇、肝癌患者、骨髓移植和肝脏移植患者的样本,采用全基因组甲基化测序,发现可以通过检测患者体内血浆游离DNA来进行癌症、器官组织移植等多个领域的诊断与检查。


卢煜明教授利用血浆游离DNA开创了NIPT诊断时代

早在在1997年,中国遗传学会遗传咨询分会副主席,香港中文大学医学院副院长,李嘉诚健康科学研究所所长及化学病理学系系主任卢煜明教授就首次发表了在孕妇外周血中发现胎儿游离DNA的文章,并被国际基本医学领域称为具有划时代性的研究,对产前诊断的发展产生革命性影响。

如今近20年过去了,基于胎儿游离DNA的“无创产前检测(NIPT)”技术已经从科研中成熟转化为临床应用,并走入了千万家庭,为新生命保驾护航,卢煜明教授也被誉为无创产前检测的奠基人、“NIPT教父”。

癌症患者的血浆DNA或可作为肿瘤诊断的生物标志物

许多研究指出,癌症患者的血浆中含有携带肿瘤的基因突变和肿瘤负荷信息的无细胞肿瘤DNA,如果能通过鉴定血浆中DNA的突变,那么就可以利用液体活检来无创诊断癌症了。

近年来,血浆游离DNA(cell-free dna,cfDNA)受到越来越多的关注。Science杂志曾经专门刊登编辑文章强调cfDNA可能是血液中的潜在生物标志物。对cfDNA的检测就如“液态的组织活检”,或替代现在的肿瘤活组织检查。

卢煜明教授利用全基因组甲基化测序,将血浆游离DNA应用于癌症诊断、移植后的监测

血浆游离DNA除了在无创产前检测(NIPT)上具有广泛的应用前景,卢煜明教授还在致力于将其推广到癌症诊断、器官组织移植等多个临床医学领域。卢教授研究组报道了一种新的非侵入式检测方法,通过全基因组甲基化测序绘制DNA组织图谱,利用血浆游离DNA检测鉴别基因组突变组织的来源。

其团队认为,血浆游离DNA是指循环血中游离于细胞外的部分降解了的机体内源性DNA,它来自于机体的多种不同组织。对来自不同组织中血浆DNA的差异进行全基因组水平的甲基化测序能够识别血浆DNA差异,找到基因组变异的组织来源。因此,卢煜教授等人发现了一种基于上述原理的通用方法,能够识别游离DNA的组织来源,将血浆游离DNA作为诊断肝癌患者和器官组织患者的marker。

9月21日,卢煜明教授团队将这项结果发布在《美国科学院院报》(PNAS)上,研究人员通过对比孕妇、肝癌患者、骨髓移植和肝脏移植患者的样本,发现在大部分样本中,白细胞是循环DNA的主要贡献者。

在孕妇的样本中,游离DNA的贡献比是以胎儿的特定遗传物质作为marker;在器官移植患者中,游离DNA的贡献比是以供体特定遗传物质作为marker;在肝癌患者中,游离DNA的贡献比来自于肝脏,是以肿瘤相关拷贝数变异比来测量。

在肝癌患者和孕妇体内发生的游离DNA拷贝数畸变,是通过比较使用基因组甲基化去卷积的结果与不同拷贝数状态来识别组织畸变类型的。其中一个孕妇在怀孕期间被诊断为患有滤泡性淋巴瘤的诊断,其甲基化去卷积的增加,表示DNA从B细胞中游离出来,在游离DNA中检测到了原来B细胞发生起源拷贝数变异。


示意图:全基因组甲基化测序技术应用于特定富含血浆DNA的组织,包括肝组织(癌症检测和监控)、胎盘组织(产前检测)、淋巴细胞(器官移植检测)和中性粒细胞(创伤、自身免疫疾病等引发的组织损伤检测)

卢煜明教授此项研究的9大重要结果

全基因组水平的甲基化测序(Bisulfite-Seq)是将Bisulfite处理与高通量测序技术相结合,从而来绘制单碱基分辨率的DNA甲基化图谱,用于研究特定DNA区域甲基化与特定表型之间的关联,具有单碱基的分辨率,具有覆盖范围广等优势。

在此项研究中,卢煜明教授的研究涉及以下9项重要结果:

1.为绘制DNA组织图谱鉴定甲基化标记

2.不同组织DNA混合物的甲基化去卷积

3.孕妇血浆DNA甲基化去卷积

4.接受过移植术的患者血浆DNA甲基化去卷积

5.癌症患者血浆DNA甲基化去卷积

6.追踪拷贝数异常的血浆组织来源

7.追踪孕妇血浆中21号染色体拷贝数增加的胎盘来源

8.追踪癌症患者血浆中拷贝数异常组织来源

9.追踪怀孕期间恶性肿瘤的组织来源

基于上述结果,研究人员认为血浆DNA对于癌症诊断以及器官组织移植患者、癌症复发患者真的等具有有重要价值,相信未来通过更多的实验验证,这种新技术将会比NIPT具有更加广阔的应用领域。

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