中大新聞網訊（通訊員簡文楊，唐小雨）近日，中山大學附屬第六醫院結直腸外科、胃腸研究所汪建平、駱衍新、禹匯川團隊領導完成了一項國際多中心研究。通過研究表觀基因組中鮮為人知的“暗物質”——CpG匱乏區的甲基化，開發了一項能準確識別早期結直腸癌復發風險的新型分子標志物組合MePEC。論文發表于腫瘤學國際權威期刊——Journal of the National Cancer Institute（美國國家癌癥研究所雜志, IF=11.8），期刊配以同期社論文章。
圖1 腫瘤表觀基因組中的“暗物質”
論文題目為“DNA Methylation Profile in CpG-depleted Regions Uncovers a High-risk Subtype of Early-stage Colorectal Cancer”（基于CpG匱乏區甲基化圖譜的早期結腸直腸癌復發風險分型）。附屬第六醫院汪建平教授、美國Fred Hutchinson癌癥研究中心的William M. Grady教授以及附屬第六醫院駱衍新主任醫師為論文的通訊作者和共同高級作者，附屬第六醫院禹匯川副研究員為論文的第一作者。
結直腸癌是世界上最常見的惡性腫瘤之一。其中約40%的患者表現為早期結直腸癌（I期或II期），這部分患者大多可通過根治性手術獲得臨床治愈，但仍有20-25%的患者因腫瘤復發而死亡，識別這部分患者并給予手術后的輔助化療至關重要。目前，這部分患者的識別主要依賴于臨床-病理風險因素，包括腸道梗阻、腫瘤穿孔、淋巴結清掃數量、腫瘤分化、脈管癌栓、神經束浸潤、微衛星穩定狀態等。
MePEC分型可以精確地評估早期結直腸癌的復發風險，風險比接近3，即MePEC分型高的腸癌患者復發風險升高3倍。研究發現，MePEC-H患者具有更高的復發風險，這一研究成果將改善目前的臨床-病理風險分層系統，并為早期結直腸癌的治療決策提供幫助。
圖2 MePEC評估早期結直腸癌的復發和死亡風險
美國紀念斯隆凱特琳癌癥中心的Paul Romesser教授為論文撰寫了同期社論：這項研究開發的MePEC分型，可以在臨床實踐中以具有成本效益的方式廣泛應用；MePEC可對早期結直腸癌的復發風險進行分類，目前已經在不同人群組成的國際多中心隊列中進行了驗證，值得稱頌。研究的另一項貢獻是，開發并應用了新型甲基化檢測方法，克服了以前甲基化研究的技術局限性，大大促進了未來腫瘤甲基化標志物的研究。
研究團隊在國家973計劃項目和附屬第六醫院人才項目的資助下，堅持面向人民生命健康、面向世界科技前沿，不斷向結直腸癌精準診療和表觀基因組“無人區”進軍。從捕獲表觀基因組中“暗物質”的腫瘤標志物價值開始，到自主研發QASM技術解決檢測難題，再到國內外多個著名醫療中心的應用和驗證，總共歷時7年。
圖3 MePEC研發時間線
值得一提的是，這項新型標志物的檢測采用的是團隊自主研發的第三代甲基化特異性PCR技術——QASM（Clinical Chemistry 2019, IF=12.1），可以在單堿基分辨率下實現CpG位點的甲基化檢測，解決了基因組CpG匱乏區甲基化PCR定量的難題，入選檢驗醫學國際頂級期刊Clinical Chemistry年度最高閱讀量論文（2019年）和全國高價值專利項目（2021年）。
圖4 高分辨率檢測基因組甲基化水平的新技術研發
研究團隊分別構建了腫瘤和復發特異的DNA甲基化圖譜，發現在腫瘤篩查和診斷中表現優異的甲基化特征與在腫瘤復發預測中表現優異的甲基化特征存在巨大差異，CpG匱乏區域的甲基化特征比CpG富集區域能更有效地預測復發，這些發現改變了既往對于腫瘤標志物的認知。
圖5 與結直腸癌復發相關的CpG匱乏區域的DNA甲基化譜
基于這些發現，團隊采用機器學習的方法構建了MePEC分型，然后使用QASM技術實現快速、靈活和經濟的檢測，最后由中國（中山大學附屬第六醫院、中山大學附屬第一醫院、中山大學腫瘤防治中心、南方醫院、中國人民解放軍海軍軍醫大學等）、美國（華盛頓大學和梅奧醫學中心等）、加拿大（多倫多大學等）和澳大利亞（墨爾本大學）等多國學者合力完成應用和驗證，在早期結直腸癌患者中實現高復發風險的準確預測。
圖6 MePEC分型的開發與應用
MePEC分型可用于區分不同復發風險的早期結直腸癌患者，識別出可受益于輔助治療和密切隨訪的患者，為早期結直腸癌患者的診療決策提供有價值的信息，同時還在目前結直腸癌分子分型的基礎上進行了更加精準的細分。
