北京大學生命科學學院生物動態(tài)光學成像中心與首都醫(yī)科大學附屬北京世紀壇醫(yī)院暨北京大學第九醫(yī)學院肝膽胰外科合作，研發(fā)了一種肝癌的無創(chuàng)早期診斷新技術——甲基化CpG短串聯(lián)擴增與測序（MCTA-Seq）。該技術通過對患者血漿游離DNA中異常高甲基化CpG島進行全面測序分析，實現(xiàn)對肝癌的早期診斷，是癌癥診斷方法上的一個突破。研究結(jié)果在線發(fā)表于10月30日的《細胞研究》（Cell Research）上。

DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶（C）被加上一個甲基而形成甲基胞嘧啶的表觀遺傳修飾，主要發(fā)生于CpG二核苷酸。CpG二核苷酸高度聚集于被稱為CpG島的基因組區(qū)域，這些區(qū)域主要位于基因轉(zhuǎn)錄起始處，具有重要的轉(zhuǎn)錄調(diào)控功能。CpG島在正常細胞中大多處于去甲基化狀態(tài)，但在腫瘤細胞中，大量CpG島會發(fā)生異常高甲基化。CpG島異常高甲基化不僅與腫瘤的發(fā)生發(fā)展密切相關，而且也是一種非常有前途的腫瘤標志物。

壞死的癌細胞會將DNA釋放到血液中成為循環(huán)游離DNA，能否通過檢測血液中攜帶異常高甲基化CpG島的游離DNA而早期發(fā)現(xiàn)癌癥呢？雖然早在上世紀九十年代就有學者開始這種嘗試，但研究工作一直進展緩慢。其中，一個關鍵的瓶頸是缺乏能夠同時檢測大量CpG島的高通量技術。早期腫瘤釋放到外周血中的游離DNA極其微量且呈高度片段化，目前已有的DNA甲基化組檢測技術靈敏度均較低，無法滿足對其進行高通量檢測的要求。

MCTA-Seq技術巧妙地突破了這一瓶頸。通過選擇性擴增甲基化CpG短串聯(lián)CGCGCGG序列和隨后進行高通量測序分析，MCTA-Seq可以在一個反應中同時檢測到近九千個CpG島；檢測下限可低至1~2個細胞的基因組DNA。

肝癌是發(fā)病率zui高的惡性腫瘤之一，死亡率居第三位。由于慢性乙型肝炎病毒感染者眾多，肝癌的發(fā)病率在我國一直居高不下。目前，血清甲胎蛋白（AFP）是上zui常用的肝癌早篩標記物，但有約40%的假陰性率，因此迫切需要研發(fā)新的肝癌早篩生物標記物。

研究者采用MCTA-Seq技術共分析了151份樣本，包括57份癌與癌旁組織樣本和94份來自肝細胞癌患者、肝硬化患者及正常個體的血漿樣本。在肝癌組織中，他們發(fā)現(xiàn)有近九百個CpG島發(fā)生了異常高甲基化。而在小肝癌（≤ 3 cm）患者血漿樣本中，則鑒定出近四百個甲基化水平顯著增高的CpG島；進一步提高篩選標準后，獲得了四十多個表現(xiàn)的血漿CpG島標記物。有趣的是，他們發(fā)現(xiàn)肝癌患者血漿CpG島標記物可以分為兩類，其中一類部分直接來自肝癌組織，而另一類則由肝癌組織與非癌肝組織共同釋放。在小肝癌（≤ 3cm）患者的血漿中，后一類標記物上升的水平甚至超過了前一類。手術切除腫瘤后，兩類標記物均顯著下降，表明它們都與腫瘤密切相關。后一組新型血漿CpG島標記物的發(fā)現(xiàn)展示了MCTA-Seq技術無偏見篩選的優(yōu)勢。

通過聯(lián)合兩類血漿CpG島標記物，MCTA-Seq技術診斷肝細胞癌的靈敏度為94%，特異度為89%。尤為重要的是，MCTA-Seq成功地對本研究中全部15例AFP呈現(xiàn)假陰性的肝細胞癌患者做出了正確的診斷。

鑒于大多數(shù)類型的腫瘤都會發(fā)生CpG島異常高甲基化，MCTA-Seq技術還有望用于其它類型癌癥的無創(chuàng)性早期篩查。另外，由于不同類型的腫瘤有*的甲基化圖譜，MCTA-Seq同時還具有識別腫瘤組織來源的潛力。MCTA-Seq的三步建庫反應在一個PCR管中即可完成，僅需淺度測序，是一種簡便、經(jīng)濟和具有廣闊應用前景的游離DNA測序新技術。

北京大學生命科學學院生物動態(tài)光學成像中心的文路博士、博士研究生李靜宜、劉曉萌和北京大學醫(yī)學部的碩士研究生郭化虎是這篇論文的并列*作者。本中心的湯富酬研究員、黃巖誼研究員和北京世紀壇醫(yī)院肝膽胰外科的彭吉潤教授是該論文的共同通訊作者。湯富酬研究員和黃巖誼研究員同時是北大清華生命科學聯(lián)合中心的研究員。該項研究得到了國家自然科學基金的支持。