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日前，約翰霍普金斯大學(xué)基梅爾癌癥中心的研究人員開發(fā)了一種簡單的新型血液檢測方法，通過識別從癌細(xì)胞脫落并進(jìn)入血液循環(huán)的DNA碎片的獨特模式，檢測7種不同類型癌癥的存在。

DELFI使用人工智能識別血液中“發(fā)生改變的DNA片段”來檢測癌癥

在概念驗證研究中，研究人員使用一種名為DELFI的新型液體活檢技術(shù)，準(zhǔn)確地檢測出了208份血樣中癌癥DNA的存在，檢出率從57%到超過99%。這些血液樣本來自美國、丹麥和荷蘭的208名患者，分別患有不同階段的乳腺癌(54例)、結(jié)直腸癌(27例)、肺癌(12例)、卵巢癌(28例)、胰腺癌(34例)、胃癌(27例)和膽管癌(26例)。

在對215名健康人的血液樣本測試中，DELFI也表現(xiàn)良好，僅4例被誤診為癌癥。該測試使用機(jī)器學(xué)習(xí)(一種AI)來識別癌癥患者血液中DNA片段的異常模式。研究人員說，通過研究這些模式，他們可在多達(dá)75%的病例中確定癌癥組織的起源。

腫瘤學(xué)教授、癌癥生物學(xué)項目聯(lián)合主任Victor E. Velculescu博士說，此前的“液體活檢”技術(shù)，是通過尋找癌細(xì)胞內(nèi)DNA序列的變化，或?qū)ふ壹谆?一種化學(xué)反應(yīng)，即DNA中添加一個甲基)來檢測癌癥，但并不是所有存在這些變化的癌癥患者，都能靠這些方法檢測出來。因此，急需改進(jìn)方法來實現(xiàn)癌癥的早期檢測。

而DELFI則采用了不同的方法，它研究的是DNA在細(xì)胞核內(nèi)的包裝模式，研究人員通過觀察血液中來自基因組不同區(qū)域的DNA的大小和數(shù)量，來尋找線索。

“健康細(xì)胞的細(xì)胞核，就像一個井井有條的手提箱，將DNA包裹起來，基因組的不同區(qū)域被小心地放在不同的隔間里。相比之下，癌細(xì)胞的細(xì)胞核更像是雜亂無章的手提箱，基因組里的東西被隨意地扔進(jìn)來。”研究者解釋道。

“由于種種原因，癌癥基因組在包裝方式上是無序的，這意味著當(dāng)癌細(xì)胞死亡時，它們會以無序狀態(tài)將DNA釋放到血液中。”研究者說，“通過檢測這種游離DNA(cfDNA)，DELFI有助于發(fā)現(xiàn)基因組不同區(qū)域DNA的大小和數(shù)量異常，基于它們的‘包裝模式’，來識別癌癥。”

若這項測試的有效性在更多研究中得到進(jìn)一步驗證，那么它將成為一種很有前景的癌癥篩查手段：從一個人身上抽取一管血液，提取cfDNA，研究其基因序列，并確定cfDNA的片段結(jié)構(gòu)，然后將來自個體的全基因組碎片模式與參考人群進(jìn)行比較，以確定該它是來自健康人還是癌癥患者?？傮w而言，健康的個體有相似的碎片特征，而癌癥患者有更多變的碎片特征。

研究者還指出，全基因組碎片模式也可能揭示與特定組織相關(guān)聯(lián)的差異，因此如果片段模式被確認(rèn)來源于癌癥，還可以從中知道癌癥的具體組織來源，比如乳腺癌、結(jié)腸癌或肺癌。而且，DELFI還可同時分析基因組中幾百到幾千個區(qū)域數(shù)以百萬計的序列，從微小的cfDNA數(shù)量中識別腫瘤特異性異常。

目前，研究人員正在擴(kuò)大其分析范圍，研究DELFI在數(shù)千個樣本中的表現(xiàn)。“我們對DELFI的潛力充滿信心，因為它研究了一組完全獨立的cfDNA特征，而這些特征多年來一直給患者帶來困擾。我們希望能將其推廣到世界各地，使更多患者受益于這項檢測。”

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