循环肿瘤DNA甲基化作为三阴性乳腺癌耐药标志物及其在动态监测和用药指导中的作用研究

Currently, triple-negative breast cancer (TNBC) is primarily treated with chemotherapy and it is hard to predict drug resistance and dynamically monitor due to lack of simple and effective biomarkers. Our previous study indicated that there was a correlation between the change of circulating tumor DNA (ctDNA) methylation level and tumor drug resistance, so specific ctDNA methylated sites can be used as biomarkers to predict drug-resistant. Measuring tumour-specific circulating DNA methylation offers a time-efficient, cost-efficient approach to monitoring tumour dynamics. We use next-generation sequence and liquid biopsy technology to screen and identify chemo-resistant biomarkers of TNBC by analyzing the methylation signature of ctDNA. We firstly screen the specific methylated sites of TNBC chemotherapy patients with paclitaxel and antharcycline as candidate biomarkers, and then identify and verify the sensitivity and specificity with more clinical tumor samples by analyzing of receiver operating characteristic curve (ROC). It provides a new research thought for selecting drug-resistance biomarkers by detection of ctDNA specific methylation site. This study has great promise for non-invasive monitoring of tumor dynamics, therapeutic response, and guiding clinical medication by detection of tumor-associated DNA methylation of ctDNA.

当前三阴性乳腺癌（TNBC）以化疗为主，缺乏有效简便的耐药预测标志物，无法提前进行耐药预测和动态监测，导致很高的死亡率。我们前期研究表明，肿瘤耐药患者ctDNA甲基化水平变化和化疗耐药存在相关性，特异的甲基化位点可以用作耐药生物标志物。本课题利用二代测序技术和液态活检技术，围绕“从患者特异ctDNA甲基化位点筛选无创、简便的TNBC耐药生物标志物”这一科学目标，通过对TNBC化疗患者ctDNA甲基化位点的深入分析，在全基因组内筛选对紫杉醇、蒽环等化疗药物耐药的肿瘤特异位点作为候选生物标志物，然后进一步利用临床样本对其进行分子生物学验证和鉴定，通过受试者工作曲线（ROC曲线）等分析最终筛选出高灵敏性、高特异性的耐药标志物。特异的ctDNA甲基化位点作为生物标志物为肿瘤耐药标志物的筛选提供了新的研究思路，这些生物标志物在肿瘤耐药预测、动态监测和指导用药方面有着重要的临床应用潜力和意义。

研究背景: 当前三阴性乳腺癌以化疗为主，缺乏有效无创性的早诊预测生物标志物，无法做到早期诊断、耐药预测和动态监测，导致患者非常高的死亡率。肿瘤的早期诊断、精准分型和是否耐药是决定乳腺癌预后好坏的关键。.主要研究内容：本项目利用下一代测序技术（NGS）筛选乳腺癌患者血液中特异 ctDNA 差异甲基化区域（Differential methylation regions，DMRs）或差异甲基化位点（Differential methylation sites, DMS）作为肿瘤早诊、分型、耐药预测等生物标志物，通过不同样本中心数据集的验证，最终筛选出了高灵敏性、高特异性的候选生物标志物。.重要结果和关键数据：本项目开发出利用微量血浆(ng)级别的全基因组血浆无细胞循环DNA（cfDNA）甲基化检测，实现高灵敏非侵入性肿瘤检测和分类特征诊断首次在多个乳腺癌肿瘤及癌旁组织样本中，综合利用微滴血浆和 mini-input（1-10 ng）级别建库，对全基因组 cfDNA 甲基化测序 (cfWGBS)，可有效降低测序噪音背景，挖掘出癌症早期诊断 15个最优的 cfDNA 甲基化标志，并在早期及晚期乳腺癌病人的验证这种测序方法的精准性，多中心队列验证证实了其AUC分别是0.967和0.971。进一步利用cfDNA甲基化的特征鉴定了ER受体的状态，训练集和验证集的AUC分别达到了0.984 和 0.780。同时，筛选得到了三阴性乳腺癌铂类化疗耐药患者 ctDNA 差异的甲基化位点 22个可作为后期验证的分子标志物。.科学意义：本项目旨在利用无创液体活检的ctDNA甲基化检测技术筛选乳腺癌早诊患者、区分ER+/-不同亚型乳腺癌，预测乳腺癌对不同化疗治疗耐药患者，通过对检出阳性患者进行早期治疗或者介入干预治疗过程，改善患者生存预后最终使患者获益。这些生物标志物在肿瘤早期诊断、分子分型、耐药预测方面有着重要的临床应用潜力和意义。