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血液检测可根据表观遗传谱检测儿童肿瘤

PeterPeneder理学硕士、AdrianStuetz博士和EleniTomazou博士开发了一种基于肿瘤表观遗传学的液体活检分析。新研究，利用儿童肿瘤的表观遗传特征来检测、分类和监测疾病。

科学家们分析了血液中循环的肿瘤DNA的短片段，这些“液体活检”分析，利用了骨肿瘤独特的表观遗传景观，不依赖于任何遗传改变，这在儿童癌症中是罕见的。这种方法，有望改善个性化诊断，并可能改善尤文肉瘤等儿童肿瘤的未来疗法。该研究，已发表在《自然通讯》上。

由圣安娜儿童癌症研究所（St.AnnaCCRI）的科学家、与奥地利科学院分子医学CeMM研究中心合作开展的一项研究为儿童肿瘤的“液体活检”分析，提供了一种创新方法。这种方法，利用了肿瘤渗入血流的小DNA片段的断裂模式，这反映了许多儿童癌症的独特表观遗传特征。

由EleniTomazou博士和St.AnnaCCRI领导的团队，专注于尤文肉瘤，这是一种临床需求未得到满足的儿童和年轻人的骨肿瘤，展示了该方法在肿瘤分类和监测方面的实用性，从而可以密切监测癌症无需高侵袭性肿瘤活检的治疗。

在肿瘤中，肿瘤细胞不断分裂，与某些癌细胞的过程中死亡的。这些细胞，通常将它们的DNA释放到血液中，在那里循环并可以使用基因组方法（如高通量DNA测序）进行分析。

这种“所谓的液体活检”分析，为通常需要手术的传统肿瘤活检，提供了一种微创替代方法，为个性化治疗带来了巨大希望。例如，可以经常检查肿瘤中的分子变化。

然而，迄今为止，液体活检在儿童癌症中的应用受到阻碍，因为许多儿童肿瘤几乎没有从血浆中分离出的DNA中，可检测到的基因改变。来自垂死肿瘤细胞的无细胞DNA以小片段的形式，在血液中循环。

它们的大小，既不是随机的，也不是仅由DNA序列决定的。相反，它反映了DNA在癌细胞内的包装方式，并且受这些细胞的染色质（即DNA、蛋白质和RNA的复合物）结构和表观遗传谱的影响。

这是非常相关的，因为表观遗传模式有时被称为基因组的“第二个密码”，在人体内不同类型的细胞特征上，是不同的。

表观遗传机制导致基因功能的变化，不是基于DNA序列的变化，而是传递给子细胞。对无细胞DNA片段化模式的分析，提供了一个独特的机会，可以了解肿瘤内部的表观遗传调控，而无需通过手术切除肿瘤细胞，甚至无需了解肿瘤是否存在于体内以及体内的何处。

“我们之前确定了尤文肉瘤独特的表观遗传特征，推断这些特征性的表观遗传特征，应该保留在血液中循环的肿瘤衍生DNA的碎片模式中。这将为我们提供急需的早期诊断、和肿瘤标志物使用液体活检概念进行分类，”圣安娜CCRI基于表观基因组的精准医学小组首席研究员Tomazou博士解释说。

机器学习可提高灵敏度，这项新研究，对分析无细胞DNA片段的各种指标，进行了基准测试，并引入了LIQUORICE算法，用于根据癌症特异性染色质特征检测循环肿瘤DNA。科学家们使用机器学习分类器区分癌症患者和健康个体，以及不同类型的小儿肉瘤。

Tomazou博士说：“通过为这些机器学习算法，提供我们广泛的血流中肿瘤衍生DNA的全基因组测序数据，分析变得高度敏感，并且在许多情况下优于传统的遗传分析。”当被问及潜在应用时，她解释说：“我们的检测效果很好，我们非常兴奋。但是，在它成为常规临床诊断的一部分之前，还需要进一步验证。”

据科学家们称，他们的方法可用于微创诊断，但也可作为预后标志物，监测哪些患者对治疗有反应。

此外，它可以作为新辅助治疗（即手术前化疗）期间的预测标志物，有可能根据治疗反应调整剂量。“目前，大多数患者，接受了非常高剂量的化疗，而一些患者可能已经通过不太严重的治疗治愈，这将降低他们在以后的生活中，患其他癌症的风险。”