早筛网讯：近日，来自约翰·霍普金斯大学的研究团队在 Cancer Discovery 上发表了一篇名为“Detecting liver cancer using cell-free DNA fragmentomes”的文章，表示其开发的一种cfDNA片段组和机器学习方法，可以提高肝癌的早期检测率，且有助于监测患有病毒性肝炎、肝硬化、非酒精性脂肪肝以及其他有肝脏疾病风险的人群。最新研究结果将在德克萨斯州奥斯汀举行的AACR精准预防，早期发现和拦截癌症会议上进行汇报和展示。
几十年来，肝癌死亡率稳步上升，使其成为美国第六大癌症杀手和全球癌症相关死亡的第三大原因。在全球范围内，由于脂肪肝、肝硬化和慢性病毒性肝炎感染的增加，超过3.5亿人的高危人群正在增长。Delfi Diagnostics的创始人、约翰·霍普金斯大学金梅尔癌症中心癌症遗传学和表观遗传学项目主任Victor Velculescu及其同事表示：“全世界的医学协会都建议对高风险人群进行筛查，目前主流的筛查项目是腹部超声和甲胎蛋白，然而，在美国或海外接受筛查的人中只有不到20%，现在非常需要在全世界范围内开发可及的、高度敏感的肝癌（HCC）筛查方法。”在最新研究中，研究人员依靠低覆盖率的全基因组测序，对来自美国、欧盟或香港的724名HCC患者、健康对照者或患有其他肝病（如病毒性肝炎、肝硬化和非酒精性脂肪肝）的人的血样进行了cfDNA片段特征分析，确定了相关的基因组和染色质特征。同时，研究人员使用一个纳入多特征片段组的机器学习模型对入组的人进行检测，该模型在平均风险人群中检测癌症的敏感性为88%，特异性为98%；在高风险人群中，敏感性为85%，特异性为80%。在美国与欧盟队列的501人样本中，包括75名HCC患者和426名非HCC患者。在没有癌症的人中，133人有增加HCC风险的情况，包括所有原因引起的肝硬化或没有肝硬化的病毒性肝炎。研究中的液体样本是前瞻性地在约翰霍普金斯医院，从处于不同癌症阶段的HCC患者和高危人群中收集的，而其余的样本则是通过在美国或欧盟其他医院中筛查而获得的。香港队列用于单独对模型进行验证，该队列有223名患者，包括可切除的早期HCC患者（n=90，A期=85，B期=5）、HBV患者（n=66）和 HBV相关的肝硬化（n=35），以及没有肝病的健康人（n=32）。
研究人员从每个人身上分离出0.5到5毫升的血浆，产生基因组文库，并使用低覆盖率（约2.6倍的覆盖率）的全基因组测序法对cfDNA片段进行测序，平均产生4900万个高质量的配对基因组，每个样本的读数包括9Gb的序列数据。
他们对片段组进行了评估，并使用DELFI方法（一种人工智能方法）在473个不重叠的5MB区域生成了整个基因组的片段谱，每个区域包括约80,000个片段，横跨约2.4GB的基因组。在没有癌症的个体中，片段谱系是一致的，但在HCC患者中，片段谱系变化很大。肝硬化患者的基因组图谱与没有肝硬化的非癌症患者相比，更接近于HCC患者的基因组图谱；病毒性肝炎患者的片段谱与无肝病的非癌症患者的片段谱几乎相同。
鉴于肝癌的基因组和染色质变化与cfDNA片段的直接联系，研究人员使用机器学习的方法来确定cfDNA片段组的变化是否可以区分HCC患者和非癌症患者。此前，DELFI也曾用同样的方法开发了一个肺癌检测分类器，并在独立人群中进行了验证。
在肝硬化患者中，研究人员发现以Child-Pugh评分衡量的肝病程度与DELFI评分之间存在相关性（R=0.58 p=8.6e-5，Spearman相关）。身体质量指数（BMI）的增加是非酒精性脂肪肝和肝癌的危险因素，与病毒性肝炎患者的DELFI评分变化无关（R=0.027,p=.85，Spearman相关）；然而，肝硬化患者的BMI较低与DELFI评分较高有关，可能是由于严重肝硬化患者的恶病质（R=-.23，p=.043，Spearman相关）。之后，研究人员在肝癌高危人群中研究了DELFI分数与肝癌的存在和阶段之间的关系。133名无癌症的人的DELFI得分很低，病毒性肝炎或肝硬化患者的DELFI得分中位数分别为0.078或0.080。相比之下，75名HCC患者在所有BCLC阶段的DELFI得分中值都明显较高，包括0期=0.46，A期=0.61，B期=0.83，C期=0.92（0期、A期、B期或C期的P<0.01）。识别HCC患者的DELFI方法的接受者特征（ROC）曲线显示，高风险个体的曲线下面积（AUC）为0.90（95% CI = 0.86-0.94）。对于早期的HCCs来说，其性能仍然强大，AUCs为0.9，晚期HCC（BCLC C）个体在分析的个体中几乎完全被检测到（AUC>0.97）。
“我们很高兴看到肝癌的早期数据有希望，肝癌是一种具有重大未满足需求和潜在临床效用的癌症。”Delfi首席运营官Jenn Buechel说。“这些数据，结合我们之前在肺癌方面的有希望的数据，为我们在多癌种的技术平台开发提供了额外的概念证明。像Delfi这样的测试很容易用常规血液样本进行，而且成本相对较低，与今天的护理标准相比，在高危人群中检测到的肝癌病例数量可能是两倍以上，且患者依从性更高。”“与肺癌一样，肝癌是一种已被证明受益于早期检测的疾病，大量高危人群需要一种对早期疾病高度敏感，负担得起且易于获得的早期检测方法，我们希望解决紧迫的全球和美国公共卫生挑战，并以此作为Delfi的标准和使命，“Delfi首席医疗官Peter B. Bach博士说。参考资料：
1.https://aacrjournals.org/cancerdiscovery/article/doi/10.1158/2159-8290.CD-22-0659/711014/Detecting-liver-cancer-using-cell-free-DNA
2.https://www.prnewswire.com/news-releases/positive-liver-cancer-detection-data-published-in-cancer-discovery-shows-further-promise-of-delfis-ai-liquid-biopsy-platform-301682565.html
3.DOI: https://doi.org/10.1158/2159-8290.CD-22-0659
