作者:崔雪芹 来源:中国科学报 发布时间:2020/12/7 21:03:03
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循环细菌DNA有望成为结直肠癌早期诊断标志物

 

差异循环细菌DNA特征的火山图

探索可用于结直肠癌早期诊断的新型生物标志物是目前的研究热点。近年来,研究者们发现在循环游离DNA(cfDNA)中可检出细菌等微生物DNA。然而,结直肠癌患者的循环细菌DNA是否存在特异性改变,及其能否作为结直肠癌早期诊断的新型生物标志物仍有待探索。

近日,浙江大学医学院附属第二医院大肠外科教授丁克峰团队在肿瘤学期刊Cancer Letters发表研究论文。研究报道了结直肠癌患者与健康人群之间循环细菌DNA的差异性改变,探索了循环细菌DNA作为结直肠癌早期诊断新型生物标志物的潜力。

这项研究是首个尝试表征结直肠癌患者血液cfDNA中细菌DNA特征的研究,其结果发现了结直肠癌和健康人之间cfDNA细菌DNA组成的显著差异,揭示了循环细菌DNA作为结直肠癌早期诊断新型生物标志物的潜力,为发掘结直肠癌及腺瘤的非侵入性诊断方式开启了一扇新的大门。

在这项概念验证性研究中,研究人员纳入了病理确诊的早期结直肠癌患者、病理确诊的结直肠腺瘤患者和肠镜筛查阴性的健康人,提取血浆cfDNA并进行25-30X深度的全基因组测序(WGS)。他们将测序数据过滤去除比对至人类基因组的测序读段,并将剩余测序读段比对至细菌基因组,并计算循环细菌DNA的相对丰度。根据循环细菌DNA的相对丰度,科研团队鉴定得到了127个在结直肠癌患者与健康人之间显著差异的循环细菌DNA。

以结直肠癌患者和年龄、性别匹配的健康人作为发现集,基于上述127个差异细菌使用随机森林递归特征消除法,研究人员构建获得了由28个循环细菌DNA组成的结直肠癌早期诊断模型。

研究发现,基于这28个循环细菌DNA的相对丰度进行主成分分析,可以发现结直肠癌患者与结直肠腺瘤患者有较大重叠,而与健康人几乎不存在重叠。

进一步分析发现,结直肠腺瘤患者的28个循环细菌DNA相对丰度介于健康人和结直肠癌患者之间,并且大多数循环细菌DNA相对丰度更接近结直肠癌患者。

该模型在发现集中区分结直肠癌患者与健康人的ROC曲线下面积(AUC)为0.98;在验证集中,该模型的表现更为优异。在另一低深度测序的验证集中,当测序深度降低至1X时该模型依然有较好的预测效果,区分结直肠肿瘤患者(结直肠癌患者+结直肠腺瘤患者)与非结直肠肿瘤个体(其他癌症患者+健康人)的AUC为0.86, 区分结直肠癌患者与非结直肠肿瘤个体的AUC为0.97。

相关论文信息:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0304383520306273

 
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