基于质谱技术检测循环肿瘤DNA标志物筛查结直肠癌的研究

Colorectal cancer (CRC) is one of the most common malignancies, ranking fifth in disease incidence and mortality in China. CRC tumorigenesis proceeds through a progressive, multi-step process involving multiple oncogenes and tumor suppressor genes. Cancer stage is the most important prognostic marker, with early detection leading to dramatic decrease in mortality. Colonoscopy is the most accurate method for CRC screening, however, patient uptake and adherence is relatively low. FOBT and FIT are non-invasive, easy to perform, with good specificity, but their sensitivity remains to be improved. Liquid biopsy with blood samples is a focus for cancer research. Methylated septin 9 (mSEPT) in the plasma is the main marker for CRC screening. However, a recent large-scale prospective study showed testing plasma mSEPT alone only offers 48.2% sensitivity. This proposal aims to establish a high-throughput mass spectrometry-based platform capable of multiplex analysis of CRC-specific biomarkers and biomarkers indicative of tissue origin to achieve highly sensitive and specific CRC screening using plasma DNA samples. Clinically, a positive result from this test will be followed by colonoscopy and pathology analysis to benefit the patients.

我国结直肠癌发病率和死亡率均位居第五位。结直肠癌的疾病进展方式具有多步骤、多阶段及多基因的特点。疾病分期是最重要的预后因素，早期发现可以大大降低疾病的死亡率。结肠镜检查是结直肠癌筛查的最佳方法，但是病人的遵从性较差。粪便潜血检测和粪便免疫化学检查相对简便、无创、特异性较高，但是灵敏度还有待提高。癌症的血液检测是目前癌症的研究热点之一。在血浆中，甲基化的SEPT9 （mSEPT9）是目前结直肠癌早筛的主要靶点。前瞻性的大规模临床研究发现血浆mSEPT9筛查的灵敏度仅为48.2%。本项目拟建立能同时分析多个DNA标志物的高通量核酸质谱技术，筛选针对结直肠癌特异的外周血分子标志物，包括能够区分肿瘤组织来源的DNA甲基化标志物,从而达到更高灵敏度及特异性地早期发现结直肠癌。在临床上，进一步通过结肠镜检查和病理诊断，最终提高结直肠癌病人的治愈率和存活率。

我国结直肠癌发病率和死亡率均位居第五位。结直肠癌的疾病进展方式具有多步骤、多阶段及多基因的特点，早期发现可以大大降低疾病的死亡率。结肠镜检查是结直肠癌筛查的最佳方法，但是病人的遵从性较差。粪便潜血检测和粪便免疫化学检查相对简便、无创、特异性较高，但是灵敏度还有待提高。癌症的血液检测是目前癌症的研究热点之一。在血浆中，甲基化的SEPT9 （mSEPT9）是目前结直肠癌早筛的主要靶点，前瞻性的大规模临床研究发现血浆mSEPT9筛查的灵敏度仅为48.2%。本项目收集了结直肠癌和息肉/腺瘤标本合计1900余份，血标本7600余份，建立了临床信息完整的标本库。通过高通量测序、甲基化芯片和质谱技术，分析了同一病人的正常组织-进展性腺瘤-癌组织的外显子基因突变谱和DNA甲基化改变谱，发现了结直肠癌早期筛查灵敏的DNA甲基化标志物和驱动基因突变，据此设计了一种多靶点血浆ctDNA检测方法，该方法肿瘤DNA的最低检测限可达0.05%，比目前文献报道的同类检测方法具有更高的检测灵敏度。同时，本项目还利用核酸飞行质谱平台设计了一种高通量自动化基因突变检测方法，能够同步检测高达229个基因突变。最后，本项目还优化了结直肠癌粪便标本DNA提取方法并应用于结直肠癌粪便甲基化标志物检测。本项目完成的3项检测技术分别用于血浆或粪便样品进行结直肠癌检测，分别从基因突变和DNA甲基化角度进行肿瘤检测标志物研究，建立的检测方法具有较高的应用价值和临床意义，发表了高水平SCI论文，同时对部分成果进行了转化，有望更高灵敏度及特异性地早期发现结直肠癌。并通过进一步的结肠镜检查和病理诊断，最终提高结直肠癌病人的治愈率和存活率。