cfDNA甲基化突破性液體活檢方法cfMeDIP-seq臨床驗(yàn)證研究
瀏覽次數(shù):168 發(fā)布日期:2025-7-30
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近日,加拿大多倫多大學(xué)瑪格麗特公主癌癥中心D D De Carvalho團(tuán)隊(duì)在腫瘤學(xué)領(lǐng)域TOP頂刊《ANNALS OF ONCOLOGY》雜志發(fā)表題為《Clinical validation of a tissue-agnostic genome-wide methylome enrichment molecular residual disease assay for head and neck malignancies》的科研成果。研究驗(yàn)證了一種基于組織無(wú)關(guān)(tissue-agnostic)的cfDNA全基因組甲基化富集測(cè)序方法(cfMeDIP-seq)檢測(cè)頭頸癌(head and neck cancer, HNC)患者分子殘留。╩olecular residual disease, MRD)的臨床應(yīng)用價(jià)值。研究納入325名I-IVB期HNC患者,通過(guò)縱向收集外周血漿樣本,利用cfMeDIP-seq技術(shù)檢測(cè)MRD,并評(píng)估其與臨床復(fù)發(fā)的相關(guān)性。

標(biāo)題:Clinical validation of a tissue-agnostic genome-wide methylome enrichment molecular residual disease assay for head and neck malignancies(頭頸惡性腫瘤分子殘留病灶檢測(cè)的組織無(wú)關(guān)全基因組甲基化富集臨床驗(yàn)證研究)
發(fā)表時(shí)間:2024年9月14日
發(fā)表平臺(tái):ANNALS OF ONCOLOGY(Ann Oncol)
影響因子:IF65.4/Q1
技術(shù)平臺(tái):cfMeDIP-seq(易基因金牌技術(shù))
作者單位:加拿大多倫多大學(xué)瑪格麗特公主癌癥中心D D De Carvalho等
DOI:10.1016/j.annonc.2024.08.2348
對(duì)于接受根治性治療的局部晚期頭頸癌(HNC)患者,其治療效果仍不盡如人意,5年生存率僅為50%。大多數(shù)復(fù)發(fā)發(fā)生在治療后的前兩年,這為識(shí)別分子殘留。∕RD)提供時(shí)間窗口。在人乳頭瘤病毒(HPV)陽(yáng)性和陰性HNC患者中,由于組織樣本常常稀缺,需要一種與組織無(wú)關(guān)的MRD檢測(cè)方法。
本研究納入包括HPV陽(yáng)性和陰性的I-IVB期HNC患者,并在診斷時(shí)以及根治性治療后約3、12、24個(gè)月縱向收集外周血漿樣本。隊(duì)列包括325名患者,共1155個(gè)樣本,樣本分為不同的集合,用于訓(xùn)練和驗(yàn)證一個(gè)能夠識(shí)別MRD的分類器,該分類器基于一種與組織無(wú)關(guān)的全基因組甲基化富集平臺(tái)(cfMeDIP-seq),主要終點(diǎn)是無(wú)復(fù)發(fā)生存率(recurrence-free survival, RFS)。
隊(duì)列研究結(jié)果表明,中位隨訪時(shí)間60個(gè)月時(shí),盲法驗(yàn)證集中MRD陽(yáng)性患者經(jīng)歷顯著更差的RFS,風(fēng)險(xiǎn)比(hazard ratio, HR)為35.7。HPV陰性患者HR為42.3,HPV陽(yáng)性口咽癌患者HR為24.1。MRD陽(yáng)性與臨床復(fù)發(fā)之間的時(shí)間間隔最長(zhǎng)可達(dá)14.9個(gè)月,平均提前時(shí)間為4.1個(gè)月。監(jiān)測(cè)靈敏度91%,特異性88%。
研究驗(yàn)證了HNC患者M(jìn)RD檢測(cè)的cfDNA全基因組甲基化富集檢測(cè)方法的臨床性能特征。該MRD檢測(cè)方法在不同的解剖部位、HPV狀態(tài)和治療方案中,顯示出高敏感性和高特異性地鑒定復(fù)發(fā)能力,突顯了其在HNC患者M(jìn)RD檢測(cè)中的廣泛適用性。
研究方法
- 研究納入325名I-IVB期HNC患者,包括HPV陽(yáng)性和陰性患者。在診斷時(shí)以及治療后3、12、24個(gè)月分別收集外周血漿樣本,總共收集了1155個(gè)樣本。
- 甲基化測(cè)序:利用cfMeDIP-seq技術(shù)對(duì)cfDNA進(jìn)行甲基化分析。該技術(shù)通過(guò)免疫沉淀富集甲基化的cfDNA片段,然后進(jìn)行高通量測(cè)序,具有無(wú)需化學(xué)或酶促轉(zhuǎn)化、非降解、高信號(hào)與噪聲比等優(yōu)點(diǎn)。
- 將樣本分為訓(xùn)練集和驗(yàn)證集。通過(guò)訓(xùn)練集開(kāi)發(fā)了一個(gè)分類器,用于識(shí)別MRD陽(yáng)性樣本,并在驗(yàn)證集中進(jìn)行驗(yàn)證。分類器通過(guò)分析cfDNA甲基化模式來(lái)判斷MRD狀態(tài)。
- 主要終點(diǎn)是無(wú)復(fù)發(fā)生存率(RFS)。比較MRD檢測(cè)陽(yáng)性和陰性患者的RFS,并使用Cox比例風(fēng)險(xiǎn)模型估計(jì)風(fēng)險(xiǎn)比(HR)。
結(jié)果圖形
這是一種與無(wú)需依賴組織樣本的cfDNA檢測(cè)方法,用于檢測(cè)HPV陽(yáng)性和陰性頭頸癌(HNC)患者的分子殘留。∕RD),具有非侵入性。臨床盲試驗(yàn)表明,通過(guò)MRD陽(yáng)性狀態(tài)分層的無(wú)復(fù)發(fā)生存率(RFS)存在顯著差異。在臨床表現(xiàn)或影像學(xué)檢查之前檢測(cè)到復(fù)發(fā),提前時(shí)間最長(zhǎng)可達(dá)14.9個(gè)月(平均4.1個(gè)月)。在不同解剖部位、HPV狀態(tài)和治療方案中觀察到相似的性能,突顯了廣泛的適用性。
(1)樣本收集
研究共納入325名患者,訓(xùn)練集163人,驗(yàn)證集162人。在可分析數(shù)據(jù)集(n=149)中,大多數(shù)患者年齡在50-69歲之間(66%),白人(71%),男性(77%)。報(bào)告吸煙史的患者中,68%為前吸煙者或現(xiàn)吸煙者。早期患者(I-II期)占54%。最常見(jiàn)的解剖亞型為口咽癌(48%)和唇/口腔癌(23%)?谘拾┲蠬PV陽(yáng)性率為75%。大多數(shù)患者(95%)為鱗狀細(xì)胞癌。樣本因質(zhì)控失敗的總失敗率低(0.2%)。
圖1:頭頸癌患者及其儲(chǔ)存的血漿樣本。

表1:診斷時(shí)的患者人口統(tǒng)計(jì)學(xué)和臨床特征
(2)ctDNA分析
利用非盲訓(xùn)練集(n=163患者),開(kāi)發(fā)了一個(gè)分類器,用于檢測(cè)治療前樣本和治療后復(fù)發(fā)樣本(MRD陽(yáng)性)中的ctDNA甲基化信號(hào),與治療后無(wú)復(fù)發(fā)樣本(MRD陰性)進(jìn)行比較。在外部獨(dú)立數(shù)據(jù)集中,這些差異甲基化區(qū)域在HNC組織中呈高甲基化狀態(tài),與正常組織和健康外周血白細(xì)胞相比具有顯著差異(P<0.0001),表明分類器能夠檢測(cè)到ctDNA甲基化信號(hào)。
圖2:cfMeDIP-seq概述
圖3:按組織樣本類型劃分的癌癥信號(hào)
算法所使用的差異甲基化區(qū)域(DMRs)在實(shí)體腫瘤組織中的甲基化水平較高,而在外周血淋巴細(xì)胞(PBL)和實(shí)體正常組織中未發(fā)生甲基化。這與該檢測(cè)方法特異性識(shí)別由腫瘤細(xì)胞釋放的甲基化DNA一致。將DMRs與文獻(xiàn)中HNC組織樣本的注釋進(jìn)行比較,結(jié)果表明該算法對(duì)癌細(xì)胞甲基化具有特異性。
(3)MRD檢測(cè)與臨床結(jié)果的關(guān)聯(lián)
在驗(yàn)證集中,MRD陽(yáng)性患者的無(wú)復(fù)發(fā)生存率(RFS)顯著降低,風(fēng)險(xiǎn)比(HR)為35.7。HPV陰性患者HR為42.3;HPV陽(yáng)性口咽癌患者HR為24.1。MRD陽(yáng)性與臨床復(fù)發(fā)之間的時(shí)間間隔最長(zhǎng)可達(dá)14.9個(gè)月,平均為4.1個(gè)月。
圖4:驗(yàn)證集中通過(guò)MRD監(jiān)測(cè)檢測(cè)的事件發(fā)生時(shí)間的Kaplan–Meier分析。
(A)所有患者(n=124)的無(wú)復(fù)發(fā)生存率(RFS)
(B)所有患者(n=124)的總生存率(OS)
(C)HPV陰性亞組(n=72)
(D)HPV陽(yáng)性亞組(n=52)
HPV陰性亞組包括HPV陰性的口咽癌(OPC)以及其他頭頸癌部位。風(fēng)險(xiǎn)比(HR)后跟括號(hào)內(nèi)的95%置信區(qū)間。HPV:人乳頭瘤病毒;HR:風(fēng)險(xiǎn)比;MRD:分子殘留;OPC:口咽癌;OS:總生存率;RFS:無(wú)復(fù)發(fā)生存率。
(4)性能
在總體人群中,監(jiān)測(cè)靈敏度為91%(95%CI 77%-97%),特異性為88%(95%CI 80%-93%),陽(yáng)性預(yù)測(cè)值(PPV)為74%(95%CI 59%-85%),陰性預(yù)測(cè)值(NPV)為96%(95%CI 90%-99%)。在不同HPV狀態(tài)和治療方案的亞組中,靈敏度和特異性沒(méi)有顯著差異。
表2:按HPV狀態(tài)和治療亞組劃分的cfMeDIP-seq檢測(cè)MRD性能
cfMeDIP-seq:游離細(xì)胞甲基化DNA免疫沉淀高通量測(cè)序;CI:置信區(qū)間;CRT:化療放療;HNC:頭頸癌;HPV:人乳頭瘤病毒;MRD:分子殘留;NPV:陰性預(yù)測(cè)值;OPC:口咽癌;PPV:陽(yáng)性預(yù)測(cè)值;RT:放療。
(5)單變量和多變量分析
單變量分析顯示,MRD檢測(cè)、分期、HPV狀態(tài)、種族、年齡和吸煙史與RFS顯著相關(guān)。在多變量分析中,MRD檢測(cè)結(jié)果是預(yù)測(cè)復(fù)發(fā)的最強(qiáng)指標(biāo)(P<0.0001)。在考慮臨床因素后,添加MRD檢測(cè)狀態(tài)可顯著改善復(fù)發(fā)預(yù)測(cè)(P<0.0001)。
表3:?jiǎn)巫兞亢投嘧兞緾ox比例風(fēng)險(xiǎn)模型
(6)MRD檢測(cè)評(píng)分變化與結(jié)果相關(guān)
從治療前(T0)到治療后(T1-T3)樣本的MRD檢測(cè)評(píng)分軌跡顯示,未復(fù)發(fā)患者的MRD檢測(cè)評(píng)分在治療完成后迅速下降并保持低水平。對(duì)于復(fù)發(fā)患者,許多患者的MRD檢測(cè)評(píng)分在治療后下降(部分仍高于閾值),但在監(jiān)測(cè)期間大多數(shù)復(fù)發(fā)患者的評(píng)分有所增加。例如,復(fù)發(fā)患者A在治療前評(píng)分較高,手術(shù)后下降,復(fù)發(fā)前增加,所有三個(gè)血液樣本的評(píng)分均高于閾值,MRD在確認(rèn)復(fù)發(fā)前364天被檢測(cè)到。
圖5:MRD檢測(cè)評(píng)分的變化與結(jié)果相關(guān)。
(A)非復(fù)發(fā)患者和復(fù)發(fā)患者的MRD檢測(cè)評(píng)分軌跡。紅色虛線顯示確定樣本是否檢測(cè)到MRD閾值。
(B)代表性案例研究:四名患者的MRD檢測(cè)。所有四名患者均為鱗狀細(xì)胞癌。患者A患有III期唇和口腔癌,HPV狀態(tài)不明。患者B患有III期HPV陽(yáng)性口咽癌;颊逤患有I期HPV陽(yáng)性口咽癌;颊逥患有IVA期唇和口腔癌且無(wú)復(fù)發(fā)。紅色虛線顯示確定樣本是否檢測(cè)到MRD閾值。星號(hào)表示手術(shù)日期。陰影矩形區(qū)域表示放療或化療的時(shí)間段。點(diǎn)表示從基線治療前血液抽取的特定天數(shù)的MRD檢測(cè)評(píng)分;紅色點(diǎn)表示檢測(cè)到MRD;藍(lán)色點(diǎn)表示未檢測(cè)到MRD。X標(biāo)記復(fù)發(fā)日期。圖中還顯示復(fù)發(fā)的提前時(shí)間。
結(jié)論和討論
本研究驗(yàn)證了cfMeDIP-seq技術(shù)在HNC患者M(jìn)RD檢測(cè)中的臨床應(yīng)用價(jià)值。該技術(shù)具有高靈敏度和特異性,能夠在不同解剖部位、治療方案和HPV狀態(tài)的患者中檢測(cè)MRD,為早期干預(yù)提供了可能。cfMeDIP-seq技術(shù)的組織無(wú)關(guān)性和低失敗率使其在HNC患者的臨床監(jiān)測(cè)中具有廣泛的應(yīng)用前景。未來(lái)的研究應(yīng)進(jìn)一步探索該技術(shù)在其他癌癥類型中的應(yīng)用,并驗(yàn)證其在前瞻性研究中的臨床效用。
研究亮點(diǎn)
創(chuàng)新性:該研究提出了一種新的、組織無(wú)關(guān)的MRD檢測(cè)方法——cfMeDIP-seq,研究結(jié)果表明,該檢測(cè)方法能夠顯著改善HNC患者的預(yù)后評(píng)估和治療決策,具有重要的臨床應(yīng)用價(jià)值。
嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难芯吭O(shè)計(jì):通過(guò)大規(guī)模的樣本收集、嚴(yán)格的統(tǒng)計(jì)分析以及多變量模型的驗(yàn)證,研究結(jié)果具有較高的可信度和科學(xué)性。
跨學(xué)科合作:該研究涉及腫瘤學(xué)、生物信息學(xué)、分子生物學(xué)等多個(gè)學(xué)科的合作,展示了跨學(xué)科研究在解決臨床問(wèn)題中的強(qiáng)大潛力。
參考文獻(xiàn):
Liu G, et al. Clinical validation of a tissue-agnostic genome-wide methylome enrichment molecular residual disease assay for head and neck malignancies. Ann Oncol. 2024 Sep 14.doi: 10.1016/j.annonc.2024.08.2348.