Nature子刊┃液体活检-肝癌无创早期检测新方法

发布日期:2020-09-16武汉艾米森生命科技有限公司

2018年全球肿瘤年报数据显示,肝癌的发病率位于所有恶性肿瘤的第6位,死亡率位于所有恶性肿瘤的第4位,是一种全球高发的恶性肿瘤。据《柳叶刀》的文章数据显示,最近几十年来,肝癌一直都是导致我国人口死亡的主要原因之一;2019年中国肿瘤年报数据显示,肝癌是我国第4大高发的恶性肿瘤,其死亡率位于所有恶性肿瘤的第2位。

临床上大多数肝癌被发现时就已经是中晚期,这也是导致很多肝癌预后不良的主要原因,同时在医学上,针对早期肝癌有很多有效的治疗和干预手段,因此,肝癌的早期检测和发现对于降低肝癌的发病率和死亡率至关重要。目前临床上指南推荐的肝癌检测手段是肝超声检查和血清甲胎蛋白(AFP)检测,然而这两种方法对肝癌检测的灵敏度都不高,甲胎蛋白检测灵敏度仅为40-65%,那么,有没有一种非侵入性、高灵敏度的方法来对肝癌进行早期的检测和预警呢?

最近,《Nature Communications》杂志上一篇“Purification of HCC-specific extracellular vesicles on nanosubstrates for early HCC detection by digital scoring”描述了一种使用纳米基质纯化肝细胞癌(HCC)特异性的细胞外囊泡(EV),并检测其中10种mRNA来进行肝癌无创早期诊断的方法。

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在这项研究中,研究人员首先开发了一种可以从人外周血中对肝癌特异性EV进行高效纯化的芯片系统(EV click chip),该系统一共整合了4种方法:包括共价化学键介导的EV捕获/释放、多标记抗体混合物、纳米结构基底和微流体混沌混合器。首先,用三种针对HCC囊泡表面分子(即EpCAM,ASGPR1和CD147)的抗体去捕获HCC特异性囊泡,抗体与囊泡之间通过共价键结合,然后使用DTT通过破坏二硫键释放捕获到的囊泡,在此过程中使用密集封装的硅纳米线基质(SiNWS)可以大大增加EVs捕获/释放的接触表面积;由聚二甲基硅氧烷(PDMS)制成的微流体混沌混合器有助于SiNWS与流过的HCC EV之间的反复物理接触,这些都有助于进一步提高EV捕获/释放的性能。总之,该纯化系统具有反应快速、高特异性、不可逆且呈现生物正交性等优点,有效地提高了捕获效率和降低了噪音背景。

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研究人员然后选取了HCC EV中10种肝癌特异性mRNA,对其进行逆转录数字PCR(rt-ddPCR)定量检测,同时使用肝癌患者和健康对照人群的血浆样本,结果显示该mRNA信号在肝癌的无创早期检测中显示出巨大的潜力。

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研究人员一共从五个组收集了158份血浆样本,其中就包括(i)肝癌组:未接受治疗新诊断的肝癌患者(n=46,平均年龄=66岁);(ii)肝硬化组:乙型肝炎病毒(HBV)、丙型肝炎病毒(HCV)、酒精性肝病(ALD)和非酒精性脂肪性肝炎(NASH)患者(n=26,平均年龄=61)。。(iii)肝炎组:无肝硬化的慢性乙型肝炎/丙型肝炎患者(n=25,平均年龄=57岁;(iv)健康组(n=23,平均年龄=52);(v)其他癌症组:有肝转移或无肝转移的原发性恶性肿瘤(肝癌除外)(n=38,平均年龄=58)。各取0.5mL血浆样本来对这些临床样本进行HCC EVs纯化和10种肝癌特异性基因RT-ddPCR检测分析。

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研究人员对HCC EV中10个特异性基因拷贝数进行加权评分,并为每个临床样本计算评分,结果显示可以该方法可以有效地区分HCC患者和非癌症患者(即肝硬化、肝炎和健康者)。同时对结果进行ROC曲线分析,结果显示ROC曲线下面积为0.87(95%CI,0.80~0.94,敏感性为93.8%,特异性为74.5%);在此基础上,研究人员进一步探讨了该方法对原发性肝癌与有无肝转移的原发性恶性肿瘤的鉴别价值,AUC为0.95(95%CI,0.90~1.00,敏感性为95.7%,特异度为89.5%);最后,我们研究了该方法对早期肝癌(BCLC 0-A期)与高危肝硬化的区分能力,结果显示,该方法AUC为0.93(95%CI,0.86~1.00,敏感性为94.4%,特异性为88.5%)明显优于目前临床上广泛使用的血清学检测AFP(AUC为0.69,95%CI,0.55~0.83,敏感性为66.7%,特异度为72.0%)。

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该研究人员展示了一种基于外泌体mRNA检测来进行无创肝癌早期检测新方法,该方法是属于基于液体活检来进行癌症无创早期检测的技术之一,目前临床上同样基于液体活检来进行癌症无创早期检测的技术还有循环肿瘤游离DNA(Ct DNA)甲基化检测和循环肿瘤细胞(CTC) mRNA检测,尤其是Ct DNA甲基化检测在肿瘤无创早期筛查中的表现备受广大专家学者们的关注和认可。

除了肝癌之外,我国高发的恶性肿瘤还有肺癌、结直肠癌、乳腺癌、食管癌和胃癌等,早期预防、早期筛查和早期治疗是目前最有效的癌症防治手段。“武汉艾米森生命科技有限公司”是我国最早开展通过液体活检、分析体液等样品对临床上高发癌症(肺癌、结直肠癌、乳腺癌、食管癌和胃癌等)进行无创早期筛查研究的高新技术企业之一,拥有独有的多靶标DNA富集技术和DNA甲基化检测技术等专利。针对结直肠癌,“艾米森”研究团队深耕行业5年,基于中国人基因组独有的特点,成功研发出是我国第一款基于粪便样本的双靶标DNA甲基化产品“艾长康®”。

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该产品适用于我国结直肠癌一般风险人群和高风险人群的结直肠癌无创早期筛查和检测,可居家取样,操作简单方便,同时具有无痛无创、保护隐私、高灵敏性和高特异性等特点,专家指南推荐使用,检测性能可媲美肠镜,更适合于中国人的结直肠癌无创早期筛查和检测。

参考文献:
【1】Sun N, Lee Y T, Zhang R Y, et al. Purification of HCC-specific extracellular vesicles on nanosubstrates for early HCC detection by digital scoring[J]. Nature Communications, 2020, 11(1): 1-12.
【2】Zhou M , Wang H , Zeng X , et al. Mortality, morbidity, and risk factors in China and its provinces, 1990-2017: a systematic analysis for the Global Burden of Disease Study 2017[J]. The Lancet, 2019, 394(10204):1145-1158.
【3】郑荣寿, 孙可欣, 张思维, et al. 2015年中国恶性肿瘤流行情况分析[J]. 中华肿瘤杂志, 2019, 41(1):19-28.