近年来，血液中的循环肿瘤DNA（ctDNA）已成为一种很有前景的癌症生物标志物，即“液体活检”。ctDNA已被证明在癌症的非侵入性检测、晚期癌症的个体化治疗，以及治疗期间和治疗后的监测方面具有重要价值。

日前，复旦大学泰州健康科学研究院和人类表型组研究院联合加利福尼亚大学圣迭戈分校、山东大学齐鲁医院等团队在《自然-通讯》发表成果称，团队开发的一种非侵入性的血检——ctDNA甲基化多癌筛查技术PanSeer，或能在常规诊断前4年对5种常见的癌症做出早期检测。

瞄准ctDNA甲基化

当前，恶性肿瘤的发病率和死亡率呈逐年上升趋势，尽早发现肿瘤对于癌症治疗至关重要。目前，仅有的癌症筛查都是针对几种特定的癌症类型，如结肠镜检查、前列腺特异抗原等。

要对早期肿瘤检测和筛查进行验证和研究，不仅仅需要高效、灵敏的技术，更关键的是需要对肿瘤患者在确诊前即进行血液和生物样本采样。论文第一作者、复旦大学泰州健康科学研究院和人类表型组研究院研究员陈兴栋表示，这意味着需要有大型、长期的人群队列数据，来支撑探索新的早期癌症筛查技术。

研究团队在复旦大学建设的泰州队列基础上，开始筛选研究对象。截止目前，已有近20万社区人群参加该项研究。研究团队通过系统的队列随访，长期跟踪队列人群各种重大慢性病的发生情况，并且在无症状人群中于多个时间节点跟踪采集了150余万份各类生物样本长期保存。

陈兴栋表示，在病症发展早期，甚至在无症状未确诊的若干年前，癌症病人的血液中便已存在癌症信号。此次发表的研究成果，纳入了191个在采样时间点1～4年后确诊肿瘤的病人血液样本，223个在当地医院确诊后采集的肿瘤病人血样，以及414个随访超过10年且未被诊断为肿瘤的病人样本作为对照人群。其中确诊的肿瘤病人所患癌症为结肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌。基于以上数据，研究人员发现了上述5种癌症患者血液中的ctDNA甲基化的特异性。

ctDNA是肿瘤细胞体细胞DNA经脱落或细胞凋亡后释放进入循环系统，是一种特征性的肿瘤生物标记。通过ctDNA检测，能够检出血液中的肿瘤踪迹。

“ctDNA甲基化是肿瘤发生的一种信号，在达到现有临床确诊金标准之前，甚至在病人出现自觉症状前，ctDNA甲基化就存在于血液循环之中。肿瘤细胞和正常细胞的DNA甲基化不同，因此，通过捕捉血液中的ctDNA，检测其甲基化特征，可提前判断肿瘤的发生。”陈兴栋告诉《中国科学报》。

筛查技术敏感度、特异度双高

基于ctDNA甲基化特质，研究人员研发设计了PanSeer技术。PanSeer是一种半靶向技术，可以精确筛查出人体内非常微小的 ctDNA甲基化水平。

“由于ctDNA在血液中的含量非常少，因此我们首先需要解决的问题是富集血液中的ctDNA。”陈兴栋指出，该检测方法的另一个关键点是需要确定癌症甲基化筛查的特定基因。

为严格控制大数据分析中常见的过拟合隐患，研究团队采用计算样本中每个靶基因组区域的平均甲基化水平和集合logistic回归分类器的组合，并充分考虑大量的干扰因素，以完成区分健康患者与癌症患者的分类模型搭建。

为进一步了解该方法的精确度和准确度，研究额外分析了223名癌症患者的血浆样本，200份原发肿瘤和正常组织。在一个独立的测试样本集中，研究团队在207个健康对照样本重现96%的特异性的前提下，PanSeer技术在113个确诊后采集的病人样本上达到88%的敏感性。接下来，在98名未确诊前1-4年采集的样本中，PanSeer技术达到了95%的检测敏感性。

该研究发现，这一原创技术对结直肠癌、食管癌、肝癌、肺癌和胃癌等5个不同癌种的检测敏感性在确诊前不同时间采集的血样相似。这说明癌症信号在病症发展早期、甚至在无症状未确诊的若干年前就会存在于血液中。

“也就是说，该研究已能在严格意义上证明PanSeer技术较传统诊断方法能更早地发现癌症。”陈兴栋说。

癌症早筛未来可期

目前，用于癌症诊断的血液测试包括全血细胞计数、血液蛋白测试、肿瘤标志物测试和ctDNA测试等。陈兴栋介绍，临床上常用的血液检测方法多辅助于肿瘤诊断。“肿瘤血检一般与影像学检查配合使用，且血检对肿瘤的诊断效果并不是特别好，无法实现早期诊断。”

大型人群队列研究是生物医学研究的主要支撑平台之一。研究通讯作者、中科院院士、复旦大学泰州健康科学研究院和人类表型组研究院院长金力指出，结合泰州队列研究和PanSeer技术，至少能证明癌症早期筛查可以通过无创血液检测完成，便于对无症状癌症易感人群的“早发现”继而“早干预”，具有十分重要的应用价值。

研究涉及的5种肿瘤特征具有一定的相似性，对我国的疾病负担较重。接下来，研究团队将扩大癌症种类的筛查范围，扩增至肝癌、宫颈癌、前腺癌、乳腺癌等肿瘤的筛查。

“目前，PanSeer技术还并不能确定阳性患者所患哪种肿瘤，下一步我们会进一步优化测序方法，明确肿瘤类型。”陈兴栋表示，团队将在全国多中心开展队列研究，扩大区域人群的验证推广工作。

英国癌症研究中心资深专家Samantha Harrison表示：“PanSeer检测技术已经取得了令人鼓舞的初步结果。更欣慰的是，它能提前至少4年从血样中检测出癌症。即使这些仅为早期结果，但也只需进行更大规模研究来验证，我非常期待那一天的到来。”

相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41467-020-17316-z