肿瘤甲基化检测：如何在肿瘤“长大”前就发现它的“踪迹”？

发布日期：2024-11-20浏览次数：

据国际癌症研究机构估计，2022 年全球新发恶性肿瘤约为2 000万例，死亡约为970万例。中国国家癌症中心数据显示，2022 年我国新增肿瘤人数约为 482.47 万例，新增死亡 257.42 万例，全球与国内恶性肿瘤发病率和死亡率持续上升，预计2050年新增癌症病例将超过3500万。 尽管随着现代医学的进步，临床对于癌症的诊疗手段已经得到很大的提升，但不管是非侵入性检测在癌症早期诊断的低准确性，还是侵入性操作给患者带来的健康风险以及一些客观因素导致的检测样本缺失或采样困难，无疑都大大加重了患者的负担及诊疗难度。 近年来，液体活检技术以其无创或微创特性、可重复性以及能够良好反映肿瘤整体状态和实时监测的潜力，已成为癌症早期诊断、预后评估和疾病监测独具优势的检测方法。其中“肿瘤DNA甲基化特征”就是这种检测技术常见的生物标志物。 肿瘤DNA甲基化 作为最早被认识的表观遗传修饰之一，DNA甲基化在基因表达调控中扮演重要角色。表观遗传学研究表明，DNA甲基化模式的改变可能导致原本沉默的基因被激活，或抑癌基因被沉默，从而推动细胞恶性转化。 肿瘤生成中DNA甲基化改变模式 具体来说，DNA甲基化是一种DNA的共价修饰,是指DNA甲基转移酶(DNA methyltransferases,DNMTs)将甲基加到 DNA CpG序列中胞嘧啶的5'碳位,形成5-甲基胞嘧啶的过程。成簇的CpG被称为CpG岛(CpGislands,CGls),主要位于结构基因的启动子和第一外显子区域。DNA甲基化标志物是癌细胞中的DNA异常甲基化改变,这种异常甲基化贯穿于癌症发生和发展的全过程。 一些DNA甲基化异常发生在肿瘤形成的初始阶段，通过检测与肿瘤发展相关的甲基化标志物，可以辅助癌症早期诊断、评估进展风险。DNA 甲基化标志物甲基化水平的增加或降低与肿瘤预后密切相关，可用于治疗或根治性手术后评估肿瘤微小残留病灶（MRD）和监测复发。此外，DNA甲基化标志物还可作为化疗敏感性的标志，某些特定基因的甲基化可能预示着癌症对治疗的反应，可用于判断化疗药物的疗效，以更好地指导治疗方案。 DNA甲基化标志物——肿瘤筛查 DNA甲基化标志物在单癌种筛查中的应用利用外周血进行 cfDNA 甲基化检测是近年来针对肿瘤早期进行无创诊断的重要方式。2008年已有研究证实结肠癌组织 SEPTIN9 基因启动子存在不同程度甲基化，并提出外周血 SEPTIN9 甲基化可用于结直肠癌早期筛查。迄今为止，国内外多项研究都表明肿瘤DNA甲基化检测的灵敏度和特异度均优于传统血清标志物。 国内一项纳入 1 381 例患者的多中心前瞻性研究证实RNF180和SEPTIN9基因甲基化是理想的胃腺癌标志物，对早期胃癌（Ⅰ期、Ⅱ期）的检测灵敏度远高于CEA、CA199、CA125 等传统的蛋白肿瘤标志物。 《中国早期胃癌筛查检验技术专家共识》首次提出，RNF180/Septin9基因甲基化检测可用于早期胃癌筛查，联合检测RNF180、Septin9基因甲基化和肿瘤标志物可进一步提升胃癌筛查的灵敏度。在肺泡灌洗液中联合 SHOX2和 RASSF1A甲基化检测对肺癌的总体诊断结果均优于单纯的细胞学检查，对肺癌的早筛早诊具有积极的临床意义。 《肿瘤DNA甲基化标志物检测及临床应用专家共识（2024版）》：DNA甲基化技术为肿瘤早筛提供了一种高效、非侵入性且具有广泛应用潜力的筛查方法，实现了对结直肠癌、胃癌、肺癌、肝癌和宫颈癌的早诊早筛。（证据等级：2级；专家推荐等级：推荐） DNA甲基化标志物用于肿瘤辅助诊断 DNA甲基化标志物用于组织病理学检测 病理诊断（包括细胞和组织病理学检查）可能会受标本质量和病理学家诊断水平的影响，而基于分子诊断的DNA 甲基化检测具有良好的组织特异性，更加敏感和客观，可以克服形态学诊断的固有缺陷。 国内肺癌研究数据显示，在病理诊断不明确时，穿刺活检FFPE样本的 SHOX2 和 RASSF1A 甲基化检测的特异性为90.4%，敏感性为 89.8%。甲状腺癌是我国的高发癌种，甲状腺穿刺的形态病理诊断也一直是临床工作的一大难点，利用甲基化芯片可以有效区分甲状腺良恶性病变，敏感性为 94.3%，特异性为 82.4%。TIMP3、RARB2、SERPINB5、RASSF1、TPO 和 TSHR 等6种基因甲基化组合在区分甲状腺乳头状癌和正常甲状腺组织时表现出91%的敏感性和81%的特异性。乳腺穿刺样本可以通过 10个甲基化指标的检测组合进行良恶性区分，AUC 值达 0.960。前列腺穿刺可以使用 PITX2 甲基化辅助诊断。穿刺病理联合甲基化检测作为辅助诊断可以进一步提升诊断效力，减少漏诊。 《肿瘤DNA甲基化标志物检测及临床应用专家共识（2024版）》：肿瘤 DNA 甲基化检测可以在病理诊断困难的标本中辅助提高诊断准确性（证据级别：3 级；专家推荐等级：强推荐）。 此外，不同病理亚分型也与患者的治疗方案及预后密切相关，DNA甲基化标志物用于分子分型，也可以作为评估肿瘤侵袭性的方式之一。 《2020 版美国国立综合癌症网络脑胶质瘤临床实践指南》指出MGMT基因启动子甲基化是所有高级别脑胶质瘤（Ⅲ级和Ⅳ级）分子诊断的重要部分，其启动子甲基化是脑胶质瘤患者预后的独立预测因子。 《肿瘤DNA甲基化标志物检测及临床应用专家共识（2024版）》：肿瘤 DNA 甲基化标志物能进行更精确的分子分型，指导治疗和预后评估，如 MGMT 启动子甲基化检测（证据级别：1 级；专家推荐等级：强推荐）。 DNA甲基化标志物用于血液检测 血液中的 DNA 甲基化标志物可以在癌症发生早期被检测到，且伴随癌症发展和治疗过程。国内外已经有大量的研究在不同癌种中对血液检测 DNA 甲基化标志物进行探索，以期能够辅助癌症诊断。 结直肠癌：研究显示外周血中甲基化SEPTIN9有助于辅助诊断结直肠癌，敏感性为80.0%，特异性为95.3%，联合免疫法粪便潜血试验可进一步提高结直肠腺瘤的检出率。此外，结直肠癌患者血浆样本中 Septin9、SDC2 及 BCAT1 三种基因启动子区域呈高甲基化水平，Septin9联合SDC2、BCAT1具有较好的辅助诊断价值，敏感性为 82.7%，特异性为 96.9%，进一步联合免疫法粪便潜血试验和CEA，其AUC为0.962。上述基因检测试剂盒已被 NMPA 批准用于疑似结直肠癌患者的辅助诊断。 肺癌：肺癌患者血浆中 SHOX2 甲基化水平显著升高，诊断敏感性为60%，特异性为90%，相较于肺腺癌，其诊断小细胞肺癌（80%）和鳞状细胞癌（63%）具有更高的敏感性。SHOX2、RASSF1A 及 PTGER4等 3 种基因联合检测表现出良好的区分恶性和良性肺病的性能，敏感性为 87.0%，特异性为 98.0%，上述基因谱检测试剂盒已被 NMPA 批准用于疑似肺癌患者的辅助诊断。 《肿瘤DNA甲基化标志物检测及临床应用专家共识（2024版）》：血液 DNA 甲基化标志物检测辅助癌症诊断的证据越来越多，尤其是 DNA 甲基化标志物在结直肠癌、胃癌、肺癌、肝癌的辅助诊断 PCR 试剂盒已经在国内获批，但是还需要针对现有的产品不断进行技术优化，确保 DNA 甲基化检测的可重复性和稳定性（证据等级：2 级；专家推荐等级：强推荐）。DNA 甲基化检测在卵巢癌中同样具有较好的应用前景，但尚未成熟（证据等级：3 级；专家推荐等级：强推荐）。 DNA甲基化标志物用于肿瘤复发监测 cfDNA 较短的半衰期使其与肿瘤细胞演进状态密切相关，也使其用于肿瘤复发的动态监测成为可能。在 CRC 中，cfDNA 甲基化标志物结合血清 CEA 构建评分体系可在临床或影像学发现复发灶之前预测复发，提前的中位天数为 106 d（范围：90~232 d）。 《肿瘤DNA甲基化标志物检测及临床应用专家共识（2024版）》：DNA 甲基化标志物可用于评估肝癌、结直肠癌及前列腺癌等肿瘤进展及复发的动态监测，优化患者风险分层及治疗措施（证据等级：2 级；专家推荐等级：强推荐）。常规复发监测标志物与 DNA 甲基化预测模型相结合可进一步提升预测效能。