早筛网讯丨敏感性90%!DELFI/LDCT联合方法精准识别

2021
09/14

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早筛网
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早筛网讯:8月20日,约翰霍普金斯金梅尔癌症中心的研究人员发表在《Nature Communications》上的研究显示,其改进的 DELFI 方法,可用于肺癌的全基因组片段化模式分析。该方法可用于预筛选肺癌的高危人群,以增加肺癌检测的可及性,并减少不必要的后续成像程序和侵入性活检。


DOI:10.1038/s41467-021-24994-w


肺癌是癌症死亡的最常见原因。据世界卫生组织国际癌症研究署(IARC)发布的2020年全球最新癌症负担数据,2020年全世界约有180万人死于癌症,占据癌症死亡总数的18%。


尽管早期的筛查可以避免成千上万的死亡,但是现实筛查数据却不尽人意。以美国为例,只有不到6%的有肺癌风险的美国人接受推荐的低剂量CT(LDCT)筛查。究其原因,有以下几点:担心筛查结果是假阳性由此可能造成伤害、辐射暴露或担心侵入性手术并发症。


显然,人类迫切需要开发替代性、非侵入性的方法来改善高危人群以及普通人群的肺癌筛查现状。而针对肺癌的血液检查或液体活检是加强筛查工作的好方法,因为它易于操作,易于获取且具有成本效益。


于是,约翰霍普金斯大学医学院等单位的研究人员开发了一种以全基因组技术来分析 cfDNA 片段化模式的方法--DELFI(用于早期拦截片段的 DNA 评估),DELFI提供了 cfDNA“片段组”的视图,具有识别循环中大量肿瘤衍生变化的潜力。


DELFI 技术使用血液测试,通过研究基因组不同区域循环中存在的无细胞 DNA 的大小和数量,间接测量 DNA 在细胞核内的包装方式。健康细胞像一个组织良好的手提箱一样包装 DNA,其中基因组的不同区域被小心地放置在不同的隔间中。相比之下,癌细胞的细胞核就像更加杂乱无章的手提箱,来自整个基因组的物品随意扔进来。当癌细胞死亡时,它们会以混乱的方式将 DNA 释放到血液中。DELFI 使用机器学习(一种人工智能)帮助识别癌症的存在,以检查数百万个无细胞 DNA 片段的异常模式,包括不同基因组区域中 DNA 的大小和数量。这种方法提供了被称为“片段组”的无细胞 DNA 的观点。研究人员说,DELFI 方法只需要对基因组进行低覆盖率测序,使这项技术在筛查场景中具有成本效益。



总体方法示意图


在这项研究中,约翰霍普金斯大学的研究人员与丹麦和荷兰的研究人员合作,首先对365名参与丹麦一项名为LUCAS的七年研究的个体的血液样本中无细胞DNA进行了基因组测序。大多数参与者有患肺癌的高风险,并有与吸烟有关的症状,如咳嗽或呼吸困难。


DELFI方法发现,后来被确定为癌症的患者的片段特征有广泛的变化,而发现没有癌症的患者则有一致的片段化特征。随后,研究人员使用385名没有癌症的人和46名癌症患者对DELFI技术进行了验证。结合片段化特征,临床危险因素和CEA水平,然后进行CT成像,检测到94%的癌症患者跨阶段和亚型,包括91%的I/II期和96%的III/IV期,特异性为80%。


全基因组片段化图谱可以区分SCLC和NSCLC


随后,研究团队评估了全基因组片段化模式是否可用于非侵入性地区分这些癌症类型。约 13,000 个 ASCL1 转录因子结合位点的全基因组片段化模式精准(AUC = 0.98)区分了小细胞肺癌患者(SCLC)和非小细胞肺癌患者(NSCLC)。这些发现表明片段化模式可以反映细胞类型特异性的全基因组转录因子结合,并为区分具有不同组织学亚型的肺癌提供了一种非侵入性方法。



最后,研究团队检查了 DELFI 方法或DELFI/LDCT 联合方法的性能。对 LUCAS 队列中单独 LDCT 的性能分析显示出高灵敏度和低特异性。在使用 DELFI 评分对患者进行预筛查,并且仅通过 LDCT 进一步评估阳性患者的模型中,观察到的 DELFI/LDCT 联合方法的敏感性为 90% ,特异性增加至 80%。在对100,000 名高风险个体的诊断中,联合方法不仅显著提高了肺癌的检出率,而且还提高了检测的准确性。


这些分析表明,使用高灵敏度的基于血液的早期检测测试作为 LDCT 检测肺癌的预筛查具有显著的全人群益处。


后记


如今,癌症早筛的液体活检产品百花齐放,从 Grail 到 Guardant 都争相投入其中。2020 年获投资最多的五家医疗技术公司中,癌症筛查血液测试占据了三席。另一角度来看,也足见这一领域竞争之激烈。如何从一众竞争者脱颖而出,是每个公司的必修课。



Delfi Diagnostics 无疑是匹黑马,凭借其创新技术,逐渐崭露头角。在今年的1月12日,完成1亿美元A轮融资。近期,肺癌筛查先驱Peter B. Bach博士加入Delfi Diagnostics,担任首席医疗官。现在公布的实验结果展示也非常鼓舞人心,为其在今后的行业竞争中增加了筹码。


Delfi Diagnostics公司的液体活检图示(图片来源:Delfi公司官网)

接下来,Delfi Diagnostics将启动一项名为DELFI-L101的全美首创临床试验,正在评估美国1700名参与者(包括健康参与者、肺癌患者和其他癌症患者)基于DELFI技术进行的测试,以验证其作为商业肺癌筛查之用。


我们也期待这些科技之光能早日帮助人类战胜癌症,惠及众生。


拓展阅读:

[1] 肺癌筛查先驱Peter Bach出任Delfi首席医疗官,基于片段组学的癌症早筛企业备受资本关注

[2] 重磅!Delfi Diagnostics宣布完成1亿美元A轮融资,将用于多癌种早筛产品临床试验


参考资料

[1] Dimitrios Mathios et al, Detection and characterization of lung cancer using cell-free DNA fragmentomes, Nature Communications (2021). DOI: 10.1038/s41467-021-24994-w

[2] Genome-wide cell-free DNA fragmentation in patients with cancer, Nature (2019). DOI: 10.1038/s41586-019-1272-6 , www.nature.com/articles/s41586-019-1272-6


|来源:早筛网ZAODX(WeChat)


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关键词:
DELFI,LDCT,敏感性,基因组,侵入性,DNA,患者,血液

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