【昊閱讀】甲基化檢測技術(shù)應(yīng)用于人類醫(yī)學(xué)研究----11-12月研究進(jìn)展速覽

發(fā)稿時間：2018-12-20來源：天昊生物

1 快速且廉價的通用型癌癥早篩試劑問世—基于癌組織甲基化DNA分子獨(dú)有的金納米粒子親和性

背景：癌癥基因組中的表觀遺傳重編程產(chǎn)生了癌組織獨(dú)特的甲基化狀態(tài)，包括由基因間大塊低甲基化區(qū)域分隔的調(diào)控區(qū)域的甲基化聚集。由于大多數(shù)癌癥類型都會表現(xiàn)出這種甲基化模式（Methylscape），因此可以作為通用的癌癥生物標(biāo)志物。迄今為止，大多數(shù)研究都集中在DNA甲基化改變的生物學(xué)后果上，而其對DNA物理化學(xué)特性的影響仍未得到探索。

方法：我們探究了甲基胞嘧啶水平和其基因組分布對DNA的物理化學(xué)性質(zhì)的影響，以檢測以甲基化模式為基礎(chǔ)的Methylscape生物標(biāo)志物。

結(jié)果：研究發(fā)現(xiàn)，DNA聚合行為受到甲基胞嘧啶修飾模式的強(qiáng)烈影響，導(dǎo)致癌癥和正常基因組之間DNA溶劑化和DNA-金親和力的根本差異。我們利用癌癥DNA與金納米粒子的連接尤為緊密這一特性開發(fā)了簡單，高靈敏度和選擇性的電化學(xué)或比色一步法檢測癌癥。這種測定的分析時間少于10分鐘，并且DNA用量極少。除此以外，檢測結(jié)果僅靠肉眼就能辨別。

討論：目前此方法還是有很大的局限性，即只能檢測是否有癌細(xì)胞存在，還無法識別其類型或疾病進(jìn)展。后期需要大樣本的研究，以提升產(chǎn)品的適用性。

2 腎素 - 血管緊張素系統(tǒng)在黑素瘤中具有致癌和抑癌的雙重功能，可能是一個新的治療靶點(diǎn)

背景: 盡管已經(jīng)有了新的全身治療方法，轉(zhuǎn)移性黑色素瘤仍然是一種具有挑戰(zhàn)性且高度致命的皮膚癌類型。腎素 - 血管緊張素系統(tǒng)（RAS）是控制鹽水平衡，血管內(nèi)容量和血壓的主要生理調(diào)節(jié)途徑。 RAS的生物學(xué)效應(yīng)由血管活性激素血管緊張素II（AngII）通過兩種受體亞型AT1R（由AGTR1編碼）和AT2R（由AGTR2編碼）介導(dǎo)。

方法：在原發(fā)性和轉(zhuǎn)移性黑色素瘤組織與患者血清中檢測兩種受體亞型編碼基因的表達(dá)和甲基化水平

結(jié)果：相比于原發(fā)性黑色素瘤，轉(zhuǎn)移性黑色素瘤中AGTR1的表達(dá)降低，CpG島甲基化增加；此外，我們在轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者血清中檢測到了AGTR1 CpG島的甲基化，這些結(jié)果提示AGTR1在黑色素瘤中的行使腫瘤抑制功能。與該假設(shè)一致，在表達(dá)AGTR1的黑素瘤細(xì)胞系中使用氯沙坦對AT1R進(jìn)行拮抗或shRNA介導(dǎo)敲低其表達(dá)，都可導(dǎo)致細(xì)胞系獲得在無血清條件下增殖的能力。相反，在缺乏內(nèi)源性表達(dá)的細(xì)胞系中，AGTR1的異位表達(dá)抑制其增殖，且增值效應(yīng)不取決于AngII是否存在，意味著AT1R的配體非依賴性抑制功能。用AngII或AT2R選擇性激動劑Y6AII處理表達(dá)內(nèi)源性AT2R的黑素瘤細(xì)胞系可在無血清條件下誘導(dǎo)增殖，而AT2R特異性拮抗劑PD123319和EMA401在BRAF細(xì)胞中可抑制黑素瘤生長和血管生成并增強(qiáng)BRAF V600突變細(xì)胞中BRAF和MEK抑制劑的表達(dá)。

結(jié)論：我們的結(jié)果表明RAS在黑素瘤中具有致癌和抑癌的雙重功能。 AT2R的藥理學(xué)抑制可以在表達(dá)該受體的黑素瘤中提供治療機(jī)會，并且血清中的AGTR1 CpG島甲基化可以作為轉(zhuǎn)移性黑素瘤的新型生物標(biāo)志物。

3 基于尿液的DNA甲基化測定體系ProCUrE，用于鑒定臨床上顯著的前列腺癌

背景：

預(yù)防不必要的活組織檢查和過度治療惰性疾病仍然是前列腺癌管理中的挑戰(zhàn)。臨床需要能夠識別臨床顯著疾病（中度風(fēng)險和高風(fēng)險）的新型非侵入性測試，以改善前列腺癌患者的風(fēng)險分層和監(jiān)測。

方法：

我們探究了一個DNA甲基化生物標(biāo)志物體系是否可用于臨床前列腺癌診斷，以指導(dǎo)臨床活檢和為早期發(fā)現(xiàn)侵襲性前列腺癌提供指導(dǎo)決策。DNA來源于接受前列腺活檢患者數(shù)字直腸檢查后收集的尿液樣本。

結(jié)果：

我們從三個國際隊(duì)列中招募了408名不同風(fēng)險類別的患者，包括良性，低風(fēng)險，中風(fēng)險和高風(fēng)險的前列腺癌?；颊叻譃?/3訓(xùn)練隊(duì)列和1/3驗(yàn)證隊(duì)列。通過定量MethyLight測定法在數(shù)字直腸檢查后尿沉渣DNA中分析甲基化生物標(biāo)志物，并研究它們與任何或侵襲性前列腺癌的關(guān)聯(lián)。

結(jié)果：基于訓(xùn)練樣本中的甲基化檢測值，我們開發(fā)了一種基于最佳雙基因（HOXD3和GSTP1）LASSO模型的前列腺癌尿液表觀遺傳學(xué)檢測體系（ProCUrE），并在訓(xùn)練和驗(yàn)證體系中評估了ProCUrE對前列腺癌的診斷和預(yù)后評估能力。在訓(xùn)練和驗(yàn)證隊(duì)列中，ProCUrE對臨床顯著型前列腺癌診斷效果優(yōu)勢明顯。使用三種不同的風(fēng)險分層標(biāo)準(zhǔn)（Gleason評分，D'Amico標(biāo)準(zhǔn)和CAPRA評分），我們發(fā)現(xiàn)對于所有風(fēng)險類型，ProCUrE的陽性預(yù)測值比前列腺特異性抗原（PSA）高（59.4-78％）VS（38.2-72.1％）。對于GS≥7PCa型，ProCUrE與PSA聯(lián)用，結(jié)果優(yōu)于單獨(dú)PSA結(jié)果（DeLong's test，p = 0.039）； 對于任何類型PCa和GS≥7PCa型，ProCUrE與PCPR風(fēng)險計(jì)算法聯(lián)用，結(jié)果優(yōu)于單獨(dú)PCPR結(jié)果（DeLong's test，p = 0.011，0.022）。

結(jié)論：

ProCUrE是用于前列腺癌早期檢測和預(yù)后，一種有前景的非侵入性尿甲基化檢測方法。 ProCUrE有可能補(bǔ)充PSA檢測，以確定臨床上顯著的前列腺癌患者。

4 基于5個DNA甲基化位點(diǎn)的體系可作為卵巢漿液性囊腺癌患者的新型預(yù)后生物標(biāo)志物

背景：

卵巢癌是女性生殖系統(tǒng)中最致命的腫瘤，也是美國女性癌癥死亡的第五大原因。由于缺乏用于治療選擇的生物標(biāo)志物，預(yù)后很差。

方法：

本研究評估了癌癥基因組圖譜（TCGA）數(shù)據(jù)庫中551例卵巢漿液性囊腺癌（OSC）患者的甲基化陣列數(shù)據(jù)，以探索與預(yù)后相關(guān)的甲基化生物標(biāo)志物并改善患者的預(yù)后。這些患者被分為訓(xùn)練數(shù)據(jù)集（前三分之二）和驗(yàn)證數(shù)據(jù)集（剩余三分之一）。

結(jié)果：在訓(xùn)練數(shù)據(jù)集中使用Cox回歸分析，發(fā)現(xiàn)一組包含5個DNA甲基化位點(diǎn)的生物標(biāo)記物與OSC患者的總體存活顯著相關(guān)。 Kaplan-Meier分析顯示，5位點(diǎn)-DNA甲基化標(biāo)記可以顯著區(qū)分訓(xùn)練組和驗(yàn)證組中的高風(fēng)險和低風(fēng)險患者。ROC分析進(jìn)一步證實(shí)，5位點(diǎn)-DNA甲基化標(biāo)記顯示出對患者預(yù)后存活預(yù)測的高靈敏度和高特異性。此外，5位點(diǎn)-DNA甲基化標(biāo)記不僅適用于手術(shù)后不同年齡，階段，組織學(xué)分級和殘留腫瘤大小的患者，而且與已知的生物標(biāo)志物相比可更準(zhǔn)確地預(yù)測OSC預(yù)后。

結(jié)論：

這種五位點(diǎn)-DNA甲基化標(biāo)記被證明具有作為新的獨(dú)立預(yù)后指標(biāo)的潛力，并且可以作為指導(dǎo)OSC的臨床治療以改善患者結(jié)果預(yù)測和管理的重要工具。因此，本研究的結(jié)果可能具有潛在的臨床意義。

5 外周血DNA甲基化作為石棉暴露受試者惡性胸膜間皮瘤的潛在生物標(biāo)志物

背景： 惡性胸膜間皮瘤（MPM）是一種與石棉暴露密切相關(guān)的侵襲性腫瘤。當(dāng)前患者被診斷時，現(xiàn)有的治療療法都已經(jīng)作用不大，因此急需一種非侵入性早期診斷測試以監(jiān)測接觸石棉的人。

方法： 我們使用全基因組甲基化陣列技術(shù)在石棉暴露受試者血液中鑒定MPM DNA甲基化標(biāo)記物（163例MPM患者，137例對照）。訓(xùn)練集樣本82/68，檢測集樣本81/69。

結(jié)果： 研究發(fā)現(xiàn)MPM病例和對照之間差異甲基化的證據(jù)（> 800 CpG位點(diǎn)，Pfdr <0.05），且主要集中在免疫系統(tǒng)相關(guān)基因中。我們重點(diǎn)關(guān)注了甲基化差異最大的一些位點(diǎn)，其中7個CpG位點(diǎn)和5個基因組區(qū)域在檢測集中表現(xiàn)相似的甲基化差異效應(yīng)大?。╬fdr <0.05）。差異最大的一個低甲基化CpG位點(diǎn)位于FOXK1（Forkhead-box K1）基因（病例與對照相比 effect size<-0.15，pfdr <0.05，在訓(xùn)練組和測試組同時滿足），該基因與BAP1的相互作用，且MPM組織中存在BAP1突變，家族性MPM中也存在BAP1的種系突變。在測試集中，兩個模型（包括/不包括甲基化）的ROC曲線和曲線下面積（AUC）比較顯示，當(dāng)考慮DNA甲基化和石棉暴露時，病例/對照區(qū)分能力顯著增加（ AUC = 0.81對AUC = 0.89，DeLong檢驗(yàn)p = 0.0013）。

結(jié)論： 我們在石棉暴露的MPM病例和對照之間鑒定了來自全血的DNA差異甲基化特征。我們的研究結(jié)果為前瞻性研究中進(jìn)一步研究血液DNA甲基化譜用于鑒定與MPM致癌過程相關(guān)的早期變化提供了參考。