Science Advances｜基于ctDNA脱落量预测肿瘤大小，新模型有望用于癌症早筛！
肿瘤在早期阶段更容易被治愈，例如肺癌在病灶较小且未发生转移时，五年生存率可达57%。然而只有16%的肺癌在早期能被诊断出来。肿瘤循环DNA（ctDNA）是由坏死或凋亡肿瘤的基因组进入血液的游离DNA，作为一种非侵入式的检测方式，具有无创、取样方便等优势。然而，对于特定的肿瘤类型，ctDNA是否可以用来预测癌症早期肿瘤的大小，进而辅助早期诊断，目前还未有统一的研究框架。
近日，斯坦福大学研究人员建立了一个数学模型，该模型可根据患者血液中的ctDNA脱落量来预测非小细胞肺癌（NSCLC）肿瘤的大小。研究小组认为，该模型可以应用在不同临床场景中，为多种癌症提供理论评估，包括常规筛查和监测癌症复发。该项工作以“A mathematical model of ctDNA shedding predicts tumor detection size”为题发表在Science Advances上。
文章发表在Science Advances
研究分析了176例I至III期NSCLC患者的ctDNA测序数据和和肿瘤相关的临床数据（包括每天产生的肿瘤细胞数量，细胞凋亡数量和患者血液中ctDNA清除率），推断出大约0.014％的癌细胞凋亡后其DNA会进入血液。
图1. 肿瘤生长过程中脱落的ctDNA的动态进化过程，来源: Science Advances
研究人员进一步研究了测序panel的大小、采样频率、血液样本量、测序错误以及检测到的突变数量是如何影响预期的肿瘤检测大小。结果显示采样频率和采样体积的增加会导致肿瘤检测尺寸中位数的大幅下降，而测序误差的降低也会导致预期检测尺寸的大幅降低。当测序panel增加到约25个可检测到的突变时，可检测的肿瘤尺寸也急剧下降。这说明ctDNA中的体细胞点突变可以用来预测肿瘤大小，并应用于早期筛查。
为了评估ctDNA对肿瘤复发的检测能力，研究小组对比了基于ctDNA和影像学的复发检测能力。结果发现该模型预测的中位数检测大小为0.83 cm，同时能够较影像学提前140天检测出肿瘤。
图2. 与目前临床复发检测相比，预测肿瘤复发检测大小和前置时间，来源：Science Advances
通讯作者Reiter指出，目前团队对ctDNA脱落及其在其它肿瘤中变异性的了解有限，未来需要做更多的工作来了解ctDNA水平与肿瘤体积之间的相关性，这将帮助他们推断其它癌症的脱落率。还需要考虑其它生物学因素和临床病理变量，例如肿瘤组织学、癌症阶段和治疗方案等信息，以改善模型。
“我们需要高质量的影像数据，以便对肿瘤的体积做出更好的估计。” Reiter说， “高质量的影像数据和灵敏的ctDNA检测，将帮助我们推断ctDNA脱落的概率，然后在多种癌症类型之间进行客观比较。”
亨斯迈癌症研究所的肿瘤学教授Manish Kohli 称赞该模型：“与影像学检测相比，如果仅通过抽血，就能发现较小的早期肿瘤，那就太棒了。” Kohli补充说，“但是，这种方法并不能确定是哪种肿瘤，来自何处或在体内的位置。”
因此，Reiter和同事们希望从肺癌ctDNA研究中收集更多公开的测序数据，以进一步验证该模型。为了扩展到其它实体癌，该小组已经开始从已发表的有关结肠癌和乳腺癌的研究中收集测序数据。
同时，Reiter的团队未来也希望在模型中加入ctDNA的其它特征，包括拷贝数变化、甲基化生物标志物以及基于血液的生物标志物（如循环蛋白质）。
“基于目前的技术，液体活检只能检测到足够大的肿瘤。”Reiter说，“分析ctDNA的更多特征或添加其它生物标记物，肯定会使可检测到的肿瘤大小显著降低，提高检测灵敏度。”
参考文献：
Avanzini S, Kurtz DM, Chabon JJ, Moding EJ, Hori SS, Gambhir SS, Alizadeh AA, Diehn M, Reiter JG. A mathematical model of ctDNA shedding predicts tumor detection size. Sci Adv. 2020 Dec 11;6(50):eabc4308. doi: 10.1126/sciadv.abc4308. PMID: 33310847; PMCID: PMC7732186.
咨询
我们尊重知识产权，如您认为本平台所载文章、图片、视频等内容侵犯您的合法权益，请您及时联系我们，我们将依据相关法律法规、平台规则予以处理。
关键字
- 123
- 点赞
- 复制链接
- 举报
