期刊：Clin Epigenetics（影响因子7.259） 导语 结直肠癌（colorectal cancer, CRC）是全球第三大发病率和第二大致死率的癌症，随着经济增长和西方饮食文化的传入，国内CRC的发病率和致死率呈现逐年上升的趋势。大多数CRC起源于癌前损伤，这期间如果能提早诊断，将给予CRC患者良好的治疗机遇。如今，临床上常用的CRC检测方法包括肠镜、乙状结肠镜等，但这些方法都依赖于患者的依从性和检测方法的准确性，且存在较高的漏检率。 CRC细胞脱落后，可以随粪便排出，因此可以使用粪便样本检测CRC中的DNA变异。其中粪便免疫组化检测（FIT）联合DNA甲基化，在CRC中的敏感性可以达到92.3%，在进展期腺癌中可以达到86.6%。2016年4月，FDA批准了一款基于血液样本检测Septin9甲基化的诊断试剂盒，对于CRC早期诊断的敏感性和特异性可以达到59%和79%。近期，多项研究报道了CRC相关的DNA甲基化标志物，比如粪便样本中的SDC2甲基化联合SEPT9甲基化在CRC的诊断中可以达到80%的敏感度，在腺癌中的敏感度为57%，因此使用粪便及血液样本，检测CRC脱落的甲基化标志物，具有巨大的临床应用价值。  

科学问题

尽管已有多项研究发现结直肠癌相关的DNA甲基化标志物，但是它们在CRC早期损伤中的诊断效果不佳，限制了它们在临床上的应用，因此亟需寻找能够有效诊断CRC和癌前损伤的新型DNA甲基化标志物。  

研究技术

DNA甲基化qMSP定量技术  

研究内容

本项目围绕CRC和癌前损伤的DNA甲基化标志物进行了研究，通过分析TCGA数据库中的CRC甲基化数据，发现了两个备选的DNA甲基化位点，cg13096360和cg12993163。使用配对的CRC组织和正常组织（n=76）进行验证，发现cg13096360和cg12993163在CRC组明显上调。使用粪便和血液样本扩大样本量验证发现cg13096360和cg12993163在无症状组、进展期腺癌组、I&II期结直肠组、III&IV期结直肠癌中逐渐上调。分子标志物分析发现，粪便和血液中的cg13096360和cg12993163甲基化水平及二者联合均可作为CRC和癌前损伤的诊断标志物。

研究路线图

研究结果

1. cg13096360和cg12993163在CRC中的甲基化水平上调 作者通过分析TCGA数据库中的CRC甲基化数据，发现了两个备选的DNA甲基化位点（Fig. 1A，1B），cg13096360（来源于SDC2基因启动子区）和cg12993163（来源于SHOX2基因body区），并使用配对的CRC组织和正常组织（n=76）进行了验证，发现cg13096360和cg12993163在CRC组明显上调（Fig. 1C，1D）。  

Fig. 1 cg13096360和cg12993163在CRC中的甲基化水平上调

2. cg13096360和cg12993163在CRC患者的粪便和血液样本中上调 作者共收集了328例粪便样本，分别来源于162例CRC患者（94例I&II期患者，68例III&IV期患者）、46例进展期腺癌（advanced adenoma，AA）患者和120例无症状的正常人（no evidence of disease，NED），通过qMSP DNA甲基化定量方法进行了验证，发现cg13096360和cg12993163在NED、AA、I&II期CRC， III&IV期CRC患者中逐渐显著上调（Fig. 2A，2B）。 作者另外收集了128例血浆样本，分别来自于64例CRC患者（37例I&II期患者，27例III&IV期患者）、17例AA患者和47例NED正常人，通过qMSP DNA甲基化定量方法，同时发现cg13096360和cg12993163在NED、AA、I&II期CRC， III&IV期CRC患者中逐渐显著上调（Fig. 2C，2D）。  

Fig. 3 cg13096360、cg12993163及二者联合都可以作为CRC和癌前诊断的分子标志物

4. 粪便cg13096360和cg12993163的敏感性和特异性 cg13096260、cg12993163和联合模型在CRC诊断中的敏感性分别为91.35%、89.5%和93.83%；在早期CRC诊断中的敏感性分别为93.62%、92.55%和96.81%；在AA样本中的敏感性分别为63.04%、82.6%和71.74%；特异性分别为93.33%、85.83%和92.5%（Fig. 4）。  

Fig. 5 血样样本中cg13096360和cg12993163的诊断表现

文章结论 通过分析TCGA数据库中的CRC甲基化数据，以及临床组织样本的验证和大样本量的粪便及血液样本的定量，cg13096360和cg12993163甲基化水平可以作为CRC和癌前损伤的无创肠癌基因检测的新型标志物。 参考文献： Novel DNA methylation biomarkers in stool and blood for early detection of colorectal cancer and precancerous lesions https://clinicalepigeneticsjournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13148-023-01443-7