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国内首个大型泛癌种早筛研究登上Mol Cancer,世和基因DECIPHER-Multi研究数据发布

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导语


肿瘤早筛可以使患者更早得到有效的治疗,延长生存期,并减轻患者经济负担,是肿瘤防治关口提前的重要环节。目前,传统和新兴早筛技术已在单癌种早筛方面逐步应用,目标人群主要为某一肿瘤发病的高危人群。而若帮助更多亚健康或健康人进行肿瘤早筛,泛癌种早筛技术则至关重要:即在保证筛查敏感性和特异性的同时,通过一次检测,就可对肿瘤信号进行捕捉、溯源,以提前辅助临床干预。不仅如此,单次检测还能降低因多次筛查带来的假阳性累积风险,避免不必要的心理恐慌。但是,由于临床标准缺乏、技术难度高和研究数据寥寥等困境,泛癌种早筛探索充满挑战。


近日,基于世和基因自主研发的MERCURY多组学液体活检早筛技术,在泛癌种早筛方向也有了新突破——世和基因再次携手复旦大学附属中山医院周俭教授、王征教授团队,复旦大学附属肿瘤医院蔡三军教授、彭俊杰教授团队,中国医学科学院肿瘤医院高树庚教授团队合作开展了DECIPHER-Multi泛癌种研究,高灵敏度的MERCURY早筛模型证明了其在泛癌种预测中的优异性能。相关成果发表于Molecular Cancer(IF=27.4)。 


研究亮点


1 ►  DECIPHER-Multi研究采用世和自主研发的MERCURY多组学液体活检早筛技术,纳入了包括肺癌、肝癌、结直肠癌上千例样本进行分析,是国内首个基于cfDNA片段组学建立的大样本量泛癌种早筛研究。


2 ►  MERCURY泛癌种多组学早筛模型区分多种癌症和健康人的AUC高达0.983,性能优异。


3 ►  MERCURY泛癌种多组学早筛模型的肿瘤组织溯源整体准确率高达93.1%


4 ►  MERCURY泛癌种多组学早筛模型在不同测序深度下保持稳定的预测性能。在深度低至1X WGS时,95%特异性下仍有≥91.5%的灵敏度以及≥91.6%的肿瘤溯源准确度,成本低廉,具有临床落地可行性。


研究内容


DECIPHER-Multi研究共纳入1214例(已获科技部遗传办样本采集批准),包括381例原发肝癌、298例结直肠癌、292例肺腺癌和243例健康人。其中,肝癌以BCLC A期为主,结直肠癌和肺腺癌以I期为主。按照1:1分为训练集(608例)和验证集(606例)。提取血浆游离DNA(cell free DNA, cfDNA)进行低深度全基因组测序(WGS),获取片段特征,通过集成学习算法综合五种机器学习模型,构建了MERCURY泛癌种多组学早筛模型,并在验证集中进行验证。MERCURY早筛模型用到五种片段特征,包括:


  • cfDNA片段大小分布(Fragment Size Distribution,FSD)

  • 片段大小比值(Fragment Size Ratio,FSR)

  • 末端序列(EnD Motif,EDM)

  • 断裂点序列(BreakPoint Motif,BPM)

  • 拷贝数变化(Copy Number Variation,CNV)


另外,在真实癌症样本中,通过机器学习对肿瘤溯源建模和验证,证实了MERCURY早筛模型的肿瘤溯源能力(图1)。

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图1 DECIPHER-Multi研究技术路线


研究结论


1、MERCURY早筛模型在泛癌种中展现优异性能


MERCURY早筛模型区分癌症和健康人的AUC高达0.983(图2)。在95.0%的特异性下,检出所有癌症的灵敏度高达95.5%,检出原发肝癌、肠癌及肺腺癌的灵敏度分别是100%、94.6%和90.4% (图2)。


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图2 MERCURY早筛模型的多癌种预测性能


2、MERCURY早筛模型的溯源整体准确率高达93.1%


研究进一步对MERCURY早筛模型的肿瘤组织溯源性能进行了评估,模型在验证集中的整体准确率达到93.1%,在原发肝癌、肠癌和肺腺癌中的准确率分别是 97.4%、94.3%和85.6% (图3)。


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图3 MERCURY早筛模型的肿瘤组织溯源性能


3、MERCURY早筛技术成本可控,具有临床可落地性


让泛癌种早筛产品惠及更多普通百姓,检测成本的控制尤为关键,而成本又与测序深度紧密相关。通过模拟低深度测序场景,研究者发现MERCURY早筛模型在测序深度降至1X时,95%的特异性下,仍能保证≥91.5%的灵敏度以及≥91.6%的肿瘤溯源准确度(图4),有效地支持了泛癌种模型应用前景。


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图4 不同测序深度下MERCURY早筛模型的预测性能


结语


此前,世和基因基于MERCURY多组学液体活检早筛技术开展的DECIPHER系列单癌种研究数据已相继发布:DECIPHER-Colon(2021年10月发表于J Hematol Oncol,影响因子17.4)及DECIPHER-Liver(2021年12月发表于Hepatology,影响因子17.4),展现了该技术在单癌种筛查中的优异性能(点击回顾)。本次DECIPHER-Multi研究的发表,证明了MERCURY泛癌种早筛模型,不论在肿瘤预测准确性还是经济适用性方面都有着巨大潜力,是世和基因早筛技术的重要里程碑,也为未来针对更广泛的人群和更多的癌种开展前瞻性研究奠定了重要的技术基础


参考资料:

Bao H, Wang Z, Ma X, et al. Letter to the Editor: An ultra-sensitive assay using cell-free DNA fragmentomics for multi-cancer early detection. Mol Cancer. 2022 Jun 11;21(1):129. doi: 10.1186/s12943-022-01594-w. PMID: 35690859.


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世和基因致力于肿瘤精准医疗、伴随诊断及临床转化研究,为医院提供一站式NGS解决方案;中国独角兽企业


NGS及液体活检实验室获CAP / CLIA / ISO15189三重国际认证,197次通过国家卫健委临检中心室间质评


公司核心技术人员参与发表以及公司参与临床研究项目发表SCI论文共420多篇,总影响因子(IF)超3500分;2020年度江苏省科学技术二等奖:“肺癌精准医学高通量测序检测技术的创新与产业化”项目;拥有发明专利22项(其中境内20项),其中形成主营业务收入的发明专利19项


2018年,公司研发的“EGFR / ALK / ROS1 / BRAF / KRAS / HER2基因突变检测试剂盒(可逆末端终止测序法)”获得国家药监局注册审批,系国内同期首批获准上市的肿瘤伴随诊断高通量基因检测产品之一


基于ATG-Seq等液体活检技术的CALIBRATE系列多癌种围术期大型临床研究成果相继发表。2021年5月,前瞻性多中心早中期肠癌术后ctDNA MRD大型临床研究(CALIBRATE-CRC)成果发表于J Hematol Oncol(IF=23.2);2021年9月,液体活检预测直肠癌新辅疗效的大型临床研究(CALIBRATE-RC-nCRT)成果发表于PLoS Med(IF=11.6);2021年11月,前瞻性早中期肺癌术后ctDNA MRD大型临床研究(CALIBRATE-NSCLC)成果发表于Nature Comms(IF=17.7);2022年5月,ctDNA预测局晚期NSCLC精准放化疗疗效大型临床研究(CALIBRATE-LC/EC-CRT)成果发表于Mol Cancer(IF=41.4)


基于MERCURY多组学液体活检技术的DECIPHER系列多癌种早筛研究成果相继发表。2021年10月,大型肠癌早筛临床研究(DECIPHER-Colon)成果发表于J Hematol Oncol(IF=23.2);2021年12月,大型肝癌早筛临床研究(DECIPHER-Liver)成果发表于Hepatology(IF=17.3);2022年6月,国内首个大型泛癌种早筛研究(DECIPHER-Multi)成果发表于Mol Cancer(IF=41.4);2022年6月,大型肺癌早筛临床研究(DECIPHER-Lung)成果发表于eBioMedicine(IF=11.2)