一項新研究利用兒童腫瘤的表觀遺傳特征來檢測、分類和監(jiān)測疾病。科學家們分析了血液中循環(huán)的腫瘤 DNA 的短片段。這些“液體活檢”分析利用了骨腫瘤獨特的表觀遺傳景觀，不依賴于任何遺傳改變，這在兒童癌癥中是罕見的。這種方法有望改善個性化診斷，并可能改善尤文肉瘤等兒童腫瘤的未來療法。該研究已發(fā)表在《自然通訊》上。
由圣安娜兒童癌癥研究所 (St. Anna CCRI) 的科學家與奧地利科學院分子醫(yī)學 CeMM 研究中心合作開展的一項研究為兒童腫瘤的“液體活檢”分析提供了一種創(chuàng)新方法。這種方法利用了腫瘤泄漏到血流中的小 DNA 片段的碎片模式，這反映了許多兒童癌癥的獨特表觀遺傳特征。由 Eleni Tomazou 博士和 St. Anna CCRI 領導的團隊專注于尤文肉瘤，這是一種臨床需求未得到滿足的兒童和年輕人的骨腫瘤，展示了該方法在腫瘤分類和監(jiān)測方面的實用性，允許密切監(jiān)測癌癥治療，無需高侵襲性腫瘤活檢。
在腫瘤中，癌細胞不斷分裂，一些癌細胞在此過程中死亡。這些細胞通常將它們的 DNA 釋放到血液中，在那里循環(huán)并可以使用基因組方法(如高通量 DNA 測序)進行分析。這種“所謂的液體活檢”分析為通常需要手術的傳統(tǒng)腫瘤活檢提供了一種微創(chuàng)替代方案，為個性化治療帶來了巨大希望。例如，可以經(jīng)常檢查腫瘤中的分子變化。然而，迄今為止，液體活檢在兒童癌癥中的應用受到阻礙，因為許多兒童腫瘤幾乎沒有從血漿中分離出的 DNA 中可檢測到的基因改變。
利用腫瘤特異性表觀遺傳模式
來自垂死腫瘤細胞的無細胞 DNA 以小片段的形式在血液中循環(huán)。它們的大小既不是隨機的，也不是僅由 DNA 序列決定的。相反，它反映了 DNA 在癌細胞內(nèi)的包裝方式，并受這些細胞的染色質(zhì)(即 DNA、蛋白質(zhì)和 RNA 的復合物)結構和表觀遺傳譜的影響。這是非常相關的，因為表觀遺傳模式——有時被稱為基因組的“第二個密碼”——對于人體內(nèi)不同的細胞類型具有不同的特征。表觀遺傳機制導致基因功能的變化，這些變化不是基于 DNA 序列的變化，而是傳遞給子細胞。
“我們之前確定了尤文肉瘤獨特的表觀遺傳特征。我們推斷這些特征性的表觀遺傳特征應該保留在血液中循環(huán)的腫瘤衍生 DNA 的碎片模式中。這將為我們提供急需的早期診斷和腫瘤標志物使用液體活檢概念進行分類”，圣安娜 CCRI 基于表觀基因組的精準醫(yī)學小組首席研究員 Tomazou 博士解釋說。
機器學習提高靈敏度
這項新研究對分析無細胞 DNA 片段的各種指標進行了基準測試，并引入了 LIQUORICE 算法，用于根據(jù)癌癥特異性染色質(zhì)特征檢測循環(huán)腫瘤 DNA?？茖W家們使用機器學習分類器來區(qū)分癌癥患者和健康個體，以及不同類型的小兒肉瘤。Tomazou 博士說：“通過為這些機器學習算法提供我們廣泛的血液中腫瘤來源 DNA 的全基因組測序數(shù)據(jù)，分析變得高度敏感，并且在許多情況下優(yōu)于傳統(tǒng)的遺傳分析。”
標簽： 兒童腫瘤
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