结直肠癌是我国发病率排名前三的恶性肿瘤，早期筛查已被证实可以降低结直肠癌的发病率和死亡率。近日，复旦大学附属肿瘤医院大肠外一科蔡国响教授团队联合南方医科大学南方医院梁莉教授团队等，成功研发并验证了一种新的ctDNA甲基化单倍型检测手段ColonES，通过二代测序评估ctDNA多基因甲基化状态，进而实现无创性结直肠癌早期筛查和预后预测。
数据表明，ColonES对于进展期结直肠腺瘤和结直肠癌的检测敏感性分别达到了79.0%和86.6%，在健康人群中的特异性达到88.1%。研究还证实，术前ctDNA甲基化水平高低与结直肠癌患者的预后密切相关，可用于预测结直肠癌的预后。这项研究成果于日前在国际权威学术期刊《柳叶刀》子刊eClinicalMedicine发表。
“传统”结直肠癌筛查手段敏感度欠佳，“无创”新策略迎曙光
“我国结直肠癌众多，但由于缺乏早筛意识，其中大部分患者初诊时已经是中晚期，导致总体疗效不佳”，蔡国响教授表示，“但事实上，结直肠癌的发生历经肠腺瘤——肠癌演进阶段，如果能在癌变发生前或癌变早期就能够锁定病灶、及时干预，便可以大大降低肠癌的发生风险、提升患者的生存率。”
据介绍，肠镜及病理检测是诊断结直肠癌的“金标准”。然而，由于肠镜的侵入性操作、需要肠道准备，导致不少人对应用肠镜进行结直肠癌早期筛查的依从性较差。此外，作为目前最常用的结直肠癌检测手段，粪便隐血等筛查手段检测早期结直肠癌和进展期腺瘤的灵敏度依然欠佳，迫切需要更加有效的无创生物标记物来早期发现结直肠肿瘤。
近年来，肿瘤液体活检技术成为肿瘤早期筛查的热点。其中循环肿瘤DNA（ctDNA）是肿瘤液体活检的关键靶点之一，已被研究用于多种癌症的诊断、治疗评估、预后预测和复发监测。DNA甲基化是癌症发生的早期分子事件，贯穿于发展的全过程，是肿瘤液体活检的理想标志物。2021年，蔡国响教授团队联合国内多家医学中心等在Gastroenterology杂志发表的多中心临床研究结果表明，ctDNA多基因甲基化检测有望成为解决临床上结直肠癌的早筛和复发监测问题的新型“肿瘤标志物”。
结直肠癌液体活检增添新武器，灵敏度及特异度均接近90%
此次研究中，蔡国响教授联合南方医科大学南方医院梁莉教授等，再次在液体活检领域取得新的研究进展。研发并验证了一种新的ctDNA甲基化单倍型检测手段ColonES。ColonES通过二代测序评估ctDNA多基因甲基化状态，可用于无创性结直肠癌早期筛查和预后预测。
其中ColonES在进展期腺瘤患者和结直肠癌患者中的检测敏感性分别达到了79.0%和86.6%，在健康人群中的特异性为88.1%。此外，研究也显示，术前ctDNA甲基化水平高低与患者的预后密切相关。
本研究共纳入了2010年至2018年采集的1138名受试者血浆标本，随机分为非盲法组和盲法测试组。非盲法组包括748份血浆样本，被随机分成训练组和验证组，每组374个样本。同时，一组独立的390份血样用于盲法模型测试。另外，研究者采集了428名I-III期CRC患者的预后信息进行预后分析。
研究者首先对60例结直肠癌、20例进展期腺瘤和28例正常结肠组织样本进行Panseer测序分析，通过比较结直肠癌/进展期腺瘤组织与正常样本，发现了239个甲基化水平显著不同的单倍型标记，其中191个标记在使用训练集血浆样本进行标记筛选后仍然存在。随后，研究者将这191个甲基化单倍型标记用于建立血浆样本的分类模型，并命名为ColonES。
研究者在验证集样本中检验了ColonES的性能，结果显示其诊断进展期腺瘤样本的AUC为0.902，结直肠癌样本的AUC为0.919。进一步地，在独立盲法测试集中，ColonES检测进展期腺瘤样本AUC为0.903，结直肠癌样本的AUC为0.937。ColonES分析能够检测79.0%的进展期腺瘤患者和86.6%的结直肠癌患者，特异性为88.1%。
研究结果显示，ColonES分析优于所有其他非侵入性检测方法（如：癌胚抗原CEA），尤其体现在检测进展期腺瘤灵敏度方面（ColonES vs CEA为83.2% vs 2.8%；ColonES vs FIT为83% vs 44.7%）和早期结直肠癌灵敏度（ColonES vs CEA为85.3% vs 12.9%；ColonES vs FIT为89.3% vs 72.1%）方面。
研究者根据术前ctDNA甲基化水平对Ⅰ-Ⅲ期结直肠癌患者的预后进行预测。结果表明非复发组和复发组之间的术前ctDNA甲基化水平存在显著差异（p=0.022）。研究者进一步将术后复发患者分为早期复发组（12个月内）和晚期复发组（12个月后），两组之间的ctDNA甲基化水平亦存在显著差异（p=0.003）。根据术后生存状态，存活组与死亡组患者间术前ctDNA甲基化水平也观察到类似趋势（p˂0.001）。根据患者术前ctDNA甲基化水平LR评分中位数（0.799754），研究者将术前ColonES检测阳性的Ⅰ-Ⅲ期结直肠癌患者（358例）分为LR评分高组和LR评分低组。LR评分低组患者的5年RFS（p=0.001）和OS（p=0.004）明显高于LR评分高组患者。以上数据表明，ColonES检测可能有助于预测CRC患者预后，有待于在前瞻性术后动态监测研究中作进一步验证。
研究数据表明，这种基于ctDNA甲基化单倍型模式的无创检测手段ColonES，能够准确地对结直肠癌进行早期检测和预后预测，有望成为结直肠癌精准筛查的一种新工具，特别是对于进展期腺瘤的检测效果具有显著优势。
复旦大学附属肿瘤医院大肠外科莫少波博士、戴卫星博士，鹍远生物王辉博士，南方医科大学南方医院蓝孝亮医师为该论文共同第一作者。复旦大学附属肿瘤医院大肠外一科蔡国响教授、大肠癌诊治中心主任蔡三军教授和大肠外一科主任徐烨教授，南方医科大学南方医院梁莉教授为该论文共同通讯作者。
