DNA甲基化：診斷癌癥的強大工具

　　最近，來自香港中文大學的研究人員，通過分析血漿DNA中的甲基化序列，能夠檢測到癌癥患者的肝腫瘤和淋巴瘤，以及孕婦胎盤中的遺傳異常。他們使用已知的組織甲基化圖譜，能夠識別循環DNA的組織起源，從而使其成為一種強大的工具，用于篩選、癌癥檢測和治療監測。這項研究是由幾個機構的研究人員合作，由香港中文大學李嘉誠健康科學研究所所長盧煜明院士指導完成，發表在最近的《PNAS》雜志。

　　表觀遺傳學表明，DNA往往有附著于胞嘧啶5碳的甲基原子團。某些組織和組織內某些類型的細胞，在其DNA中有一個明顯的甲基化模式，從而使科學家們能夠對身體的不同組織，創建一個甲基化模式的數據庫。目前，科學家們已經能夠從血漿中尋找來自一種單一組織類型的DNA，如胎盤或肝臟組織，該研究小組利用全基因組重亞硫酸鹽測序，來研究血漿DNA的甲基化模式，并將其與甲基化數據庫進行對比，以辨別血漿DNA的組成百分比或組織圖。這提供了血漿的“鳥瞰圖”，從而指出了循環DNA的起源。

　　為了檢測他們的技術，研究人員確定了5820個甲基化標記，然后通過反褶積算法運行，根據組織或細胞類型的甲基化模式識別它們。然后他們用血沉棕黃層DNA各種組分的DNA、胎盤DNA和肝臟DNA，測試了他們的算法。

　　一旦程序經過了測試，就要檢測這種程序是否可以準確地識別成分的變化。第一次試驗是在十五個孕婦中進行的，她們分別在第一、第二和第三妊娠期。與非妊娠期婦女相比，她們的血漿中應該有更多的DNA。研究人員發現，白細胞是血漿DNA的最大貢獻者，這一點只在骨髓移植中被觀察到，但在其他情況下沒有得到證實。其次，他們也發現，12.1%到41%的基因是來自于胎盤。在對照組中，胎盤DNA的比例明顯更少。研究人員利用父系遺傳的胎兒SNP等位基因，對百分比進行了驗證。

　　第二個實驗涉及到接受移植的人。移植物抗宿主病的發展，是異體移植的常見問題。研究人員在移植患者的血漿中發現了供體的DNA。研究人員對四名肝移植受者和三名骨髓移植受者的血漿DNA，進行了分析，并與肝癌患者中的供體SNP等位基因、骨髓患者中的白細胞進行了比較。他們能夠檢測到供體DNA，并發現甲基化模式分析結果，和SNP等位基因或白細胞研究結果之間，有一種很強的相關性。

　　然后，該研究小組確定了“他們的技術是否能夠在二十九例肝癌（HCC）患者中檢測到癌細胞”。與沒有癌癥的受試者相比，血漿中應該有較高比例的癌組織DNA。他們的算法表明，在肝癌受試者中，肝臟對血漿的中位貢獻率為24%，在對照組中為10.7%。為了檢查他們的方法，他們還將這些結果，與使用先前報道的一種方法所得到的腫瘤DNA濃度，進行了對比。

　　鑒于這些實驗結果，作者隨后檢測了這種方法是否可以根據血漿DNA中存在的拷貝數變異，來識別組織的起源。如果產生了額外的拷貝，那么與沒有拷貝數變異的基因組區域相比，該組織中應該有更高比例的的DNA。同樣的推理也可以用于拷貝數缺失。

　　他們發現，當研究21三體胎兒孕婦的血漿時，胎盤組織中21號染色體上的甲基化標記比其他染色體中的標記數更高。其他組織（肝臟、中性粒細胞和淋巴細胞）沒有顯示出拷貝數的增加。

　　然后，他們研究了HCC受試者血漿DNA中的擴增或缺失。并將其與沒有擴增或缺失的血漿DNA進行了對比。他們能夠確定，其中七名HCC受試者表現出拷貝數變異，這些部分包含更多來自肝臟的DNA。

　　在這項研究中，研究人員發現了一名37歲的孕婦，她的淋巴瘤已經復發。她在2011年被確診，并接受了化療。化療后，在隨后的檢查中，沒有更多的可檢測到的淋巴瘤。然后，在2014年3月妊娠十一周時，無創性產前檢查收集的血液樣本顯示，母親的血漿有一定的異常。淋巴結活檢證實為淋巴瘤復發。血漿DNA與淋巴結活檢的比較，顯示出相似的拷貝數變異。然而，化療十周后，血漿DNA沒有顯示出拷貝數變異。此外，他們發現，拷貝數變異的起源是來自于B淋巴細胞，而不是淋巴細胞。

　　根據更多的研究顯示，這項技術可能是一種極好的無創方法，用以評估患者健康的幾個因素。事實上，作者指出，這項工作已經在分子診斷和傳統的器官為基礎的醫療實踐之間，搭起了一道橋梁。最后這項研究表明，能夠識別血漿中DNA的起源，很有益處，因為該試驗旨在確定胎兒的染色體異常，但異常實際上是起源于母親。淋巴結活檢證實了她癌癥的復發。