2024年09月04日，上海交通大学生物医学工程学院/Med-X研究院团队在《Advanced Science》杂志以封面论文发表题名为“Early Diagnosis of Colorectal Cancer Based on Bisulfite-free Site-specific Methylation Identification PCR Strategy: High-Sensitivity, Accuracy, and Primary Medical Accessibility”的研究结果。
该研究建立了一种无需重亚硫酸盐转化、适合基层医疗机构实践可用于肠癌早筛/早诊的高灵敏度、高特异性肠癌相关DNA甲基化检测新方法（ColoC-mSTEM），并首次探究了特定甲基化位点是否可作为结直肠癌的肿瘤标志物。
本文的第一作者为上海交通大学生物医学工程学院博士研究生甄林青、唐鑫鹭以及浙江省临海市第一人民医院的许正国医生。该研究由上海交通大学生物医学工程学院古宏晨/徐宏团队、仁济医院钟鸣团队、浙江省临海市第一人民医院、上海交通大学钱晓华教授课题组、上海慧众同康生物科技有限公司以及上海交通大学合肥肿瘤早筛创新技术研究院共同合作完成。
PART.01
研究背景
结直肠癌（CRC）是最常见的恶性肿瘤之一，其发病率和死亡率分别位居所有癌症的第三位和第二位。CRC大多遵循“腺瘤—癌”的演变过程，有长达5-10年疾病发展周期。及早发现癌前病变与早癌是降低CRC发病率和死亡率的最有效手段，因此CRC是最适宜进行筛查且能显著获益的恶性肿瘤。当前结直肠癌筛查方案以高危因素问卷联合粪便隐血检测为初筛，初筛阳性再接受结直肠镜检查。然而，针对该筛查方案存在假阳性率高、漏检率高以及肠镜依从性低等问题，亟需发展一种基层可及的高敏感度、高特异性的结直肠癌早筛/早诊新方法以及筛查新策略。
DNA的异常甲基化修饰是肿瘤发生的早期分子事件，且已被证明特定基因的异常甲基化在结直肠癌诊断中具有较高的敏感度。然而，目前全球采用的DNA甲基化检测方法大多需要重亚硫酸盐等化学转化过程，此类方法存在转化操作繁琐、耗时长、自动化难度大，并对实验人员专业技能要求高等问题，难以满足基层医疗机构对大规模人群筛查方法的需求。
该课题组前期开发的端点特异性PCR扩增技术（STEM-PCR）是一项基于普通PCR平台的无需重亚硫酸转化，且能实现对特定甲基化位点检测的创新DNA甲基化检测技术（如图1）。这一技术有望克服当前以重亚硫酸盐转化为代表的DNA甲基化检测中操作繁冗，基层不可及的困境，是实现基层医疗机构应用可及、适用于大规模社区普筛的肿瘤早筛原创技术的重要突破。
图１.STEM-PCR方法检测原理图
PART.02
主要研究结果
该研究首先通过生物信息分析在TCGA和GEO数据库中挖掘结直肠癌相关甲基化位点，并利用无需重亚硫酸转化的STEM-PCR技术建立了可灵敏检测低至0.1%异常甲基化修饰信号、高特异性的特定甲基化位点检测试剂（ColoC-mSTEM）。通过480例临床病例对照研究在粪便DNA样本中筛选出5个可以作为结直肠癌诊断标志物的候选甲基化位点。此外还建立了多甲基化位点联合的结直肠癌甲基化诊断模型，与肠镜金标准对比，其对早期结直肠癌的诊断敏感度为 94.1%，特异性为 95.0%，为结直肠癌早筛/早诊提供了新方法与新思路。
图2. 临床粪便DNA样本中结直肠癌相关甲基化位点验证
结语
ColoC-mSTEM是一种无需重亚硫酸盐转化的肠癌早期诊断新方法。该方法灵敏准确、操作简便，是一种真正基层可及的结直肠癌早筛早诊新方法，可充分发挥基层医疗单位可密切接触和面对最广大的筛查人群的优势，不仅对结直肠癌的早期诊断和早期干预治疗有着重要的现实意义，而且还对其他癌种的公共卫生预防具有重要的借鉴意义。
该项工作得到了上海张江国家自主创新示范区专项发展资金重大项目、上海交通大学STAR计划重大项目等资助。
论文链接
https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202401137
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作者信息
Linqing Zhen#, Xinlu Tang#, Zhengguo Xu#, Yizhou Huang, Xiaohua Qian, Haiping Lin, Chao Li, Rong Cui, Hongsheng Fang, Hao Yang, Jiani Qiu, Zhaoqi Fang, Xiaohuan Peng, Yifeng Jin, Jianing Nie, Shiwei Guo, Yuguang Wang, Ming Zhong*, Hongchen Gu*, Hong Xu*
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