液体活检为癌症诊断提供动力

为了寻找一种简单、非侵入性和经济上可行的诊断癌症的方法，魏茨曼科学研究所采用的一种方法可能会导致一种血液测试，从而以前所未有的准确性诊断癌症。

Weizmann免疫学和再生生物学部门的Efrat Shema博士解释说:“目前临床上可用的许多检测和诊断癌症的常规方法都是侵入性的，令人不快。”这项研究的负责人瓦迪姆·费迪约克和他的研究生尼尔·埃雷兹说:“消除这种不适意味着人们不太可能逃避检查，更有可能更早地发现癌症。”

使用液体活检背后的想法源于这样一个事实，即血液中含有自由漂浮的DNA和蛋白质，这些DNA和蛋白质是由健康人体内死亡的血细胞脱落的，而在癌症患者体内，死亡的肿瘤细胞也会脱落。Shema说:“细胞破坏的一些副产品，包括癌症DNA和蛋白质，会被倾倒到血液中，我们知道如何收集和分析它们。”

她开发了一种评估多个表观遗传参数的测试方法，建立在她在哈佛医学院和布罗德研究所进行博士后研究期间开发的单个分子成像方法的基础上。该方法使得使用荧光显微镜仅用非常少量的原材料就可以实现精确的表观遗传图谱。例如，它可以用来观察核小体上的表观遗传标记，即包裹在蛋白质“线轴”周围的DNA片段。当细胞被破坏时，这些核小体可能会像漂浮物一样流入血液，所以Shema推断，可以通过分析血液中发现的数百万个核小体来检测癌症。

Fedyuk和Erez及其同事使用Shema的单分子成像方法，将30名健康个体的血液中的核小体与60名不同阶段的结直肠癌患者的血液中的核小体进行了比较。他们发现这两组的核小体具有截然不同的表观遗传标记模式。这项分析涵盖了与癌症相关的六种不同的表观遗传修饰，以及各种其他癌症指标，包括来自死亡肿瘤的蛋白质片段，这是传统技术无法检测到的。

接下来，科学家们与耶路撒冷希伯来大学拉卡物理研究所的Guy Ron教授合作，将他们所揭示的癌症分子生物学与人工智能算法结合起来，将机器学习应用于从两组获得的大型数据集。科学家们还应用他们的技术比较了健康志愿者和10名胰腺癌患者的血液核小体。

Shema说:“我们的算法可以在这种类型的研究中以创纪录的确定性水平区分健康组和患者组之间的差异，精确度达到92%。”科学家们称这项新技术为EPINUC，是“等离子体分离核小体的表观遗传学”的首字母缩写。

如果有更多患者参与的研究支持，这些发现可能会导致用不到1毫升的血液检测和诊断癌症的多参数血液检测。在未来，由于分析中揭示的细节水平，这种血液测试的结果也可能通过为每个患者提出最佳治疗方案来推进个性化医疗。

Shema总结道:“我们已经成功地证明了我们的方法的概念，现在需要在临床试验中得到证实。在未来，我们的多参数方法不仅可以诊断各种癌症，还可以诊断在血液中留下痕迹的其他疾病，如自身免疫性疾病或心脏病。”

Efrat Shema博士的研究得到了瑞士癌症预防研究所和亨利·查诺克·克伦特生物医学成像和基因组学研究所的支持。

Shema博士现任Lisa and Jeff Aronin家庭职业发展主席。

这项研究发表在《自然生物技术》杂志上。

更多的信息在线