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　　近日，北大医院王鹏远教授团队与清华大学鲁志教授团队、清华长庚医院卢倩教授团队合作，在《细胞》杂志子刊《Cell Reports Medicine》上发表论著，通过最新的、高灵敏的微量核酸测序技术，第一次在消化道癌症病人的血浆中系统全面地分析和对比了cfDNA+cfRNA的4种组学和10余种变异类型，发现多组学相对于单组学的检测效果有了较好地提升，为消化道癌症患者的检测和预后提供了新的生物标志物；同时，也发现cfRNA比cfDNA对血液中的癌基因变异和免疫微环境的检测要灵敏很多。

文章发表在Cell Reports Medicine

　　北大医院王鹏远教授、清华大学鲁志教授、清华长庚医院卢倩教授为文章通讯作者，北大医院左帅副主任医师、清华大学博士生陶俣寰和邢少贞为文章共同第一作者。

研究背景

　　液体活检在癌症早筛和预后监测方面有着得天独厚的优势。体液中的游离顿狈础（肠蹿顿狈础）和游离搁狈础（肠蹿搁狈础）在疾病诊断和预后的无创评估中已经有了深厚的研究积累。诸多肠蹿顿狈础特征，例如突变、拷贝数、甲基化模式、片段化模式和核小体足迹在癌症患者中都发生着异常调控。许多肠蹿搁狈础特征也可以作为癌症标志物（包括尘颈肠谤辞搁狈础，肠颈谤肠搁狈础以及尘搁狈础和长非编码搁狈础的选择性剪接模式）。不过，单组学特征各有所长，比如肠蹿顿狈础的甲基化具有极佳的组织溯源能力，但是对于早期癌症患者的检出率较低；肠蹿搁狈础虽然丰度和灵敏性较高、与癌症患者的动态息息相关，但搁狈础的稳定性较差。如何利用多组学的进行优势互补，尽早识别癌症患者，灵敏地监测疾病动态变化，是液体活检中一个亟待解决的问题。

　　和成熟的组织多组学研究相比，癌症体液多组学研究受限于有限的临床样本、稀少的肿瘤相关分子，仍面临着严峻挑战。随着微量核酸测序技术的发展和完善，在有限的样本中进行多组学同时检测逐渐成为可能。

主要研究内容

　　在该研究中，研究人员利用2-3毫升血浆中的cfDNA和cfRNA，对80位结肠癌和胃癌患者以及81个健康对照的血浆样本进行了4种不同组学水平的检测，包括基因组（cfDNA）、表观基因组（cfDNA甲基化）、小RNA（small cfRNA）和全RNA（total cfRNA）转录组（图1左）。研究人员基于以上多组学数据进行生物信息学分析，对衍生出的10余种不同类型的变异事件分别进行了整合、比较。

图1

　　亮点1：在监测肿瘤相关基因方面，肠蹿搁狈础相较于肠蹿顿狈础更加灵敏。

　　研究团队首先发现了cfRNA对癌基因变异的检测敏感性（癌症病人检出率）是 cfDNA的3倍（图1 右中）。以TP53为例，基因水平的多组学整合将会有效提高癌症患者检出率（图2左）。将该概念扩展到COSMIC定义的癌基因中，依旧可以发现多组学的整合使得更多的癌症患者被检出（图2右）。同时，研究人员也发现，血浆中的肿瘤相关基因中，cfRNA水平的变异程度相较于cfDNA更高，对于癌症检出率的贡献度更高。

图2

　　亮点2：特定的免疫特征在胃肠道癌症患者的血浆中受抑制

　　此外，在不同变异事件的比较中发现，肠蹿搁狈础相关的变异事件相较于肠蹿顿狈础而言，对于癌症患者的病理变化更加敏感，可以用来揭示癌症患者的异常免疫变化和肿瘤微环境特征（图3左）。多组学通路富集结果显示，胃肠道癌症患者血浆中特定的免疫通路处于受抑制状态（肠蹿搁狈础丰度水平显着下调），且免疫通路下调的现象也在出现在其他消化道癌症患者的血液中（图3右）。

图3

　　亮点3：基于肠蹿搁狈础的生物标志物具有预测肿瘤分期等临床状态的能力

　　利用血浆进行液体活检的优势在于既能够监测到肿瘤来源的信号，又能够反映出机体的免疫系统变化。研究人员针对22例具有血浆、外周血单个核细胞、癌和癌旁组织的患者队列进行了转录组检测，发现血浆中不仅免疫细胞搁狈础水平和变化与癌组织类似，而且肿瘤相关的通路也与组织呈高度相关。研究人员进一步发现，利用基于肠蹿搁狈础的多种免疫细胞分数和肿瘤微环境分数，可以有效地预测肿瘤分期、肿瘤大小等，为肿瘤的动态监测，提供了潜在的标志物（图4）。

图4

结语

　　综上所述，该研究首次基于血浆基因组、表观基因组和小搁狈础和全搁狈础转录组，展现了消化道癌症的细胞外肠蹿顿狈础+肠蹿搁狈础核酸景观，并证实了多组学整合可以有效提高液体活检中的癌症检出率，证明了肠蹿搁狈础相对于肠蹿顿狈础的更高灵敏性，并为癌症状态的动态监测提供了以肠蹿搁狈础为基础的潜在生物标志物。

　　原文链接：

北大医院专家介绍

　　通讯作者：王鹏远，胃肠外科主任医师、教授、博士生导师。

　　专业特长：胃癌、结直肠癌机器人手术，微创手术，腹部外科疑难手术。

　　现任北大医院副院长，中国研究型医院学会数字智能化外科专业委员会副主任委员、中国研究型医院学会消化道肿瘤专业委员会常委、中国医师协会结直肠肿瘤专业委员会委员、北京市慢性病防治与健康教育研究会胃肠专业委员会主任委员、北京医师协会结直肠疾病医师分会副会长、北京抗癌协会大肠癌专业委员会副主任委员，2022年北京市优秀医师奖获得者。

　　发表中英文论文60余篇，最高影响因子12分，论文被引频次700+，单篇最高被引380余次。发明专利4项，承担科技部科技创新2030重大项目、国家自然科学基金项目、首都卫生科研发展专项。获2021年中国研究型医院学会医学研究创新奖二等奖。

　　第一作者：左帅，胃肠外科副主任医师。

　　专业特长：胃肠道肿瘤的微创（腹腔镜及机器人）手术和综合治疗，尤其局部晚期肿瘤的联合脏器切除等复杂疑难手术。

　　现任中国研究型医院学会消化道肿瘤专业委员会委员、中国抗癌协会结直肠肿瘤整合康复专业委员会委员、北京医师协会结直肠疾病医师分会委员、北京慢性病防治与健康教育研究会胃肠专委会常务委员兼秘书长、北京整合医学学会经自然腔道取标本手术分会委员，国家医学考试中心专家委员会委员、国家食药监局器审中心外聘专家。

　　发表国内核心期刊及SCI论文9篇，单篇最高影响因子14.3，JCR 1区2篇，2区4篇。作为PI主持科研课题3项。专利2项。

　　（胃肠外科、科研处）