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“液体活检”新突破!只需一次抽血,机器学习即可识别50多种癌症,早期筛查误检率低于1%

发布于:2024-06-18 编辑:匿名 来源:网络

癌症早期诊断是大幅提高癌症患者生存率的有效手段。

当地时间3月30日,英美多家知名癌症研究机构在欧洲癌症学会官方期刊《Annals of Oncology》上联合在线发表了题为《Sensitive and Specific multi-cancer detectors and parking usingmethylation signatures in cell》的在线论文。

医学肿瘤学。

-游离DNA(使用游离DNA中的甲基化标记进行灵敏、特异性的多种癌症检测和定位)。

研究人员开发了一种针对癌症的血液测试,可以一次性准确检测出 50 多种癌症类型,并在患者出现任何临床症状之前识别出癌症病变。

该方法的假阳性率为0.7%,这意味着它对早期癌症的误检率低于1%,该测试最终可能会用于国家癌症筛查计划。

雷锋网获悉,研究人员主要来自美国肿瘤研究所、梅奥诊所、??达纳法伯癌症研究所、格利克曼泌尿和肾脏研究所、英国弗朗西斯·克里克研究所以及伦敦大学学院癌症研究生院。

关注癌症早期诊断的人经常谈论癌症。

一方面,我们无法完全了解癌症的成因。

另一方面,癌症不仅给患者带来身体痛苦、精神和经济负担,癌症患者的生存率也一直很低。

目前,根据肿瘤的不同部位和性质,癌症的常规诊断主要包括临床表现和体征的综合分析、实验室检查、影像学和细胞病理学检查。

在此基础上,医生将进一步了解肿瘤的范围和程度,以便制定治疗方案和评估预后。

不幸的是,在大多数情况下,癌症被诊断时已处于晚期。

这是因为癌症的发病一般比较隐匿,大多数癌症在早期并没有典型的症状。

体重减轻、低烧、疲劳等可能是癌症的早期症状,很容易被医生和患者忽视。

因此,癌症早期诊断虽然是小概率事件,但却成为“特效治疗”。

世界卫生组织给出了权威结论:癌症如果能及早发现,治愈率可达80%。

2020年10月,英国癌症研究中心宣布与剑桥大学、伦敦大学学院、斯坦福大学等机构成立国际早期癌症检测联盟,旨在开发新方法和技术,提高早期癌症诊断能力,改善患者的癌症早期诊断能力。

生存。

速度。

该联盟表示将在多方面开展科研合作,包括开发新型成像技术和医疗机器人。

事实上,血芯片检测、基因检测、纳米检测、TTM、PET CT等一系列方法已被用于癌症的早期诊断。

然而,目前仍缺乏异质性较强的理想早期诊断方法——肿瘤异质性主要是指肿瘤突变信息在身体不同部位可能存在差异,有时甚至存在肿瘤细胞突变信息在体内的差异。

同一个肿瘤。

在此基础上,“液体活检”应运而生。

液体活检和cfDNA 说起组织活检,很多人可能都比较熟悉。

通过切割、夹紧或穿刺等方式将患者体内的病变组织取出,进行病理检查,大多数情况下可以做出明确的组织病理学诊断。

那么什么是液体活检呢?所谓液体活检是指以患者的体液为样本进行检测,以获取相关疾病的信息。

其中体液包括血液、尿液、唾液甚至脑脊液,可以检测肺癌、前列腺癌、头颈癌和中枢神经系统肿瘤疾病。

雷锋网获悉,液体活检技术被《麻省理工科技评论》评为年度十大突破技术之一。

与传统的组织活检相比,液体活检具有明显的优势:副作用小、无创、采样重复性好:传统活检对患者身体要求较高,可能会引起并发症;无需影像学支持:传统活检通常依靠影像学(CT、MRI、超声等)支持,发现并定位肿瘤的准确大小和位置后即可进行穿刺;有效应对肿瘤异质性:传统活检样本中可能会丢失一些肿瘤信息。

事实上,大多数人可能都听说过的无创DNA产前检测(NIPT)也是液体活检的一种。

它只需要孕妇的静脉血,就能更有效地检测新一代母亲外周血中的胎儿游离DNA。

进行胎儿染色体检测,或获取有关胎儿疾病(如唐氏综合症)的信息。

不难看出,无创DNA产前检测所采用的方法是游离DNA(cfDNA,cell-free DNA)检测。

值得一提的是,cfDNA检测也是一种非常有效的癌症检测方法。

具体原理是:健康人血浆中的cfDNA来自于凋亡细胞,而不是坏死细胞,而癌症患者血浆中的cfDNA-DNA不仅来自于凋亡细胞,还来自于肿瘤细胞主动释放的DNA以及肿瘤细胞坏死和溶解释放的DNA。

据了解,cfDNA通常是肿瘤将DNA释放到血液中时形成的,但由于体内其他类型的细胞也可能形成cfDNA,因此会对癌症检测造成一定的干扰。

癌症早期误诊率低于1%。

针对这一问题,上述研究团队聚焦于cfDNA的甲基化水平,旨在检测和定位多种处于不同阶段且异质性较强的癌症类型——DNA甲基化是DNA化学修饰的一种形式,可以改变遗传基因。

表达而不改变DNA序列。

DNA甲基化通常会抑制基因表达。

DNA甲基化异常以及由此产生的基因表达变化将促进肿瘤生长。

因此,分析cfDNA甲基化有利于癌症的检测和定位。

具体来说,研究团队将患有癌症(超过50种癌症)和非癌症的参与者分为训练组和对照组,并对参与者的血浆cfDNA进行亚硫酸氢盐测序。

该测试针对人类基因组中 10,000 个甲基化位点中的大约 10,000 个。

通过抽取参与者的血液,研究小组能够识别 50 多种癌症、其阶段以及癌症起源的组织。

“液体活检”新突破!只需一次抽血,机器学习即可识别50多种癌症,早期筛查误检率低于1%

从未患癌症(下图上半部分)和患有癌症(下图下半部分)的血液样本中分离出 cfDNA,并通过靶向甲基化测序进行分析。

随后,研究团队将识别甲基化(红色部分)或非甲基化(蓝色部分)的测序结果作为输入变量,输入到机器学习模型中进行具体识别。

雷锋网获悉,本研究使用的机器学习模型是基于cfDNA癌症和非癌症信号甲基化数据库进行训练的。

该数据库被认为是全球最大的甲基化数据库,由美国癌症早期筛查公司GRAIL提供。

事实上,GRAIL首席执行官Hans Bishop也曾表示:GRAIL处于癌症早期检测变革的前沿,我们将通过启动首个介入研究将泛癌检测融入临床实践。

我们正在与领先的医疗保健系统合作,以获得对多种癌症早期检测的临床应用的重要见解。

研究结果显示:异质性为99.3%[95%置信区间:98.3%-99.8%;假阳性率0.7%];在 12 种最致命的癌症类型(肛门、膀胱、结肠/直肠、食道、胃癌、头颈、肝/胆管、肺癌、卵巢、胰腺)中,I-III 期真阳性率为 67.3%(置信区间:60.7) %-73.3%);在50多种癌症类型中,第一阶段真阳性率为18%(置信区间:13%-25%),第二阶段为43%(置信区间:35%-51%),第三阶段为81%(置信区间:区间:73%-87%),第四阶段为18%(置信区间:13%-25%)。

阶段为 93%(置信区间:87%-96%)。

可见,这项研究在原有的癌症早期筛查方法上取得了新的突破。

正如《肿瘤学年鉴》主编Fabrice André教授所说:这项研究具有里程碑意义,为开发易于实施的筛查工具开创了先例。

及早发现 50% 以上的癌症每年可以挽救全世界数百万人的生命。

“液体活检”新突破!只需一次抽血,机器学习即可识别50多种癌症,早期筛查误检率低于1%

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