一个日益增长的研究焦点是通过血液中循环的无细胞DNA（cfDNA）进行早期检测--即“液体活检”。然而由于癌症的遗传多样性和DNA血液碎片中的低肿瘤浓度，使用这种方法在早期阶段检测癌症一直是一个挑战。
现在，研究人员报告了一个实验性癌症检测系统的成功结果，该系统似乎以一种新颖、经济的方式克服了这些挑战。这项研究由加州大学洛杉矶分校(UCLA)Jonsson综合癌症中心的研究人员和合作机构进行，相关研究报告将于今日（9月29日）发表在《Nature Communications》上。
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据了解，研究人员的工作强调了一种比传统方法节省12倍以上成本的方法来对cfDNA甲基组进行测序，同时还有一个计算模型来从这种DNA测序中提取信息以帮助早期检测和诊断。
无细胞DNA甲基化已被证明是早期癌症检测的最有希望的生物标志物之一。然而来自不同癌症类型、亚型、阶段和病因的cfDNA畸变的特征是异质性的。这就导致了在确定适合早期检测的甲基化标记物方面面临的巨大挑战。这一点尤其值得关注，因为跟疾病的多样性和病人群体（年龄、性别、种族和合并症）相比，目前可用的样本量很小。
剖析cfDNA甲基组可以解决这一挑战，因为它保留了癌症异常的全基因组表观遗传特征。因此，它允许分类模型随着训练队列的增加而学习和利用新的重要特征并将其范围扩大到更多的癌症类型。然而传统的无细胞DNA甲基组分析方法（全基因组亚硫酸氢盐测序）对临床使用来说成本高昂。
“我们的方法，cfMethyl-seq使cfDNA甲基组测序成为临床使用的可行选择，”Xianghong"Jasmine"Zhou说道，“尽管存在固有的挑战，我们的研究显示了通过单一血液测试对某些癌症进行精确早期诊断的巨大潜力。”据悉，她是该研究的论文通讯作者，也是加州大学洛杉矶分校的病理和实验医学教授。
据悉，Zhou和她在加州大学洛杉矶分校实验室的同事专注于精准医疗。这包括利用患者的基因组信息来开发更多的个性化、有针对性的治疗方法及大生物数据分析以将来自各种平台和模式的复杂数据整合成可用于临床的实用方法。
在这项研究中，Zhou和合作者对他们的新方法进行了测试，进而来看看它是否能准确地检测出四种常见的诊断癌症--结肠癌、肝癌、肺癌和胃癌--并且在早期阶段就能做到。
科学家们收集了408名研究参与者的血液样本，并应用于他们基于甲基组的血液测试，该测试可以识别不同癌症类型和可能原因的广泛标记。其中，217名是癌症患者，191名为无癌症的对照对象。样本在加州大学洛杉矶分校的医院收集或从商业实验室购买以实现跨源验证。研究人员还进行了跨批次验证、年龄匹配验证和独立验证，这样做的目的是防止研究中出现偏差。
在收集和验证措施之后，研究人员将数据输入他们复杂的计算机模型以衡量其不仅在检测癌症方面的准确性而且在检测肿瘤的具体位置方面的准确性。
他们的模型在检测所有阶段的癌症方面的准确率有80.7%，在检测早期癌症--I期或II期的癌症--方面的准确率约为74.5%，特异性略低于98%。只有一个错误的正常样本分类（假阳性）。
对于组织来源的准确性，该模型正确识别了肿瘤位置，所有癌症阶段的平均准确率为89.1%，早期患者的准确率约为85%。
目前，该团队正在为大型临床试验寻求资金以验证该技术，他们希望能将其投入使用从而让患者受益。
