Nature子刊｜华大智造DNBSEQ测序平台助力超万例中国泛癌种患者ctDNA检测研究

2021-03-01 12:12:28, 华大智造市场部深圳华大智造科技有限公司

在临床肿瘤基因检测中，液体活检相较于组织检测有诸多优势，如取样方便、能够克服肿瘤异质性等，为患者带来极大便利。但由于ctDNA在血液中的含量很低，这就对测序技术提出了很高的要求，以确保低频突能够有效检出，而这需要依赖于可靠的测序平台。

2021年1月，来自北京大学肿瘤医院和中国人民解放军总医院的研究团队，在Nature Communications 在线发表了题为“Pan-cancer circulating tumor DNA detection in over 10,000 Chinese patients”的研究论文。该研究基于华大智造MGISEQ-2000测序平台，通过对超万例中国泛癌种患者ctDNA检测数据的分析研究，帮助我们全面了解中国癌症患者的基因组信息，也为进一步探索基于ctDNA信息改善中国癌症患者的治疗方案和生存率提供了基础。

此次分析共纳入11,525例癌症患者的13,333份血液样本，分析了41种主要癌症类型，其中非小细胞肺癌（n=5,548）占比最多，同时还包含了结直肠癌、乳腺癌、上消化道癌症和肝细胞癌等常见癌症。为了消除克隆性造血 (CH) 相关变异的干扰，研究人员还对白细胞 (WBC) DNA进行了平行测序，通过与cfDNA进行比较，以识别肿瘤特异性基因组改变。

样本采集：10ml外周血，72h内处理；

样本类型：血液和匹配的WBC及组织中分离的DNA

检测基因：1021基因，1.09Mb；

测序平台：MGISEQ-2000

测序深度：血浆cfDNA的中位测序深度为4,429X（1,000-30,368X）；白细胞对照的中位测序深度为423X（369-7,279X）；组织中位测序深度：1808×（487-5525×）

肿瘤分期：11.4%的患者为I–III期，局部出现肿瘤；54.8%的患者为临床IV期，发生肿瘤转移；33.8％的患者缺少详细的分期信息。

在对白细胞（WBC）进行了平行测序后，研究人员在超万例cfDNA样本中，筛选出1861个血液样品的2754个CH突变，占比14%，常见CH突变基因有15个，其中最常见的是DNMT3A，TP53，TET2和PPM1D，而不同癌症的CH变异发生率也有所不同。

不同癌种中，ctDNA灵敏度、AF、bTMB有一定差异

消除CH变异体后，研究人员在9,801个血浆样本中检测到51,133个非同义突变、1,945个拷贝数变异和442个染色体重排数据，ctDNA检测的总灵敏度为73.5%。不同癌种和不同分期的ctDNA检测的灵敏度有所不同，例如在SCLC、前列腺癌、子宫癌等灵敏度较高。此外，在79.7% IV期样本和57.9% I-III期样本可检测到基因变异，提示液体活检可作为肿瘤早期筛查的手段。对比不同癌种的ctDNA等位基因频率（AF），发现SCLC的ctDNA AF最高，脑胶质瘤的ctDNA AF最低。在bTMB方面，小细胞肺癌，子宫癌，膀胱癌，结直肠癌和宫颈癌的的bTMB高于其它癌种，而甲状腺癌和脑胶质瘤中的bTMB最低。

泛癌种ctDNA突变图谱

研究人员统计了不同癌症类型的常见基因突变频率，结果与预期一致，比如非小细胞肺癌中EGFR（44.2%）突变，结直肠癌中的APC（44.4％），KRAS（33.8％）和PIK3CA（11.2％）突变等，同时发现泛癌中常见的突变基因是TP53(50.5%)。另外，对比ctDNA液体活检与组织活检的驱动基因频率，显示了两者很强的线性关系（R2 = 0.87，p < 0.001），表明了ctDNA检测的可信度。但也依然存在一定的差异。

ctDNA助力肿瘤精准诊疗

在排除了组织学未知的肺癌和未知的原发癌样本后，研究人员分析了8,032例

血液样本，在其中的3,306例样本中检测出了潜在的药物敏感性靶标，占比约41.2%。与靶向药物标志物相关的共有63种类型，其中EGFR 19del是最常见药物敏感标志物，PIK3CA突变在17种癌种中检测到。在NSCLC，GIST，乳腺癌，宫颈癌和黑色素瘤等靶向治疗较为成熟的癌种中，标志物的克隆性通常高于其他类型，也提示在这些癌种中的靶向治疗效果可能较好。

总体而言，ctDNA为我们提供了一种非侵入性的方法来阐明患者的基因组图谱和可操作的信息。研究基于华大智造MGISEQ-2000平台对超万例中国泛癌种患者血浆cfDNA和白细胞DNA进行平行测序，揭示了中国人群的ctDNA基因图谱特征，探究了血浆和组织活检之间的相似与差异，展示了液体活检作为肿瘤早筛的可能性，为临床寻找治疗靶点并制定联合治疗策略提供了基础，同时也进一步验证了国产测序平台在液体活检领域应用的可靠性。

参考文献：

Zhang Y, Yao Y, Xu Y, et al. Pan-cancer circulating tumor DNA detection in over 10,000 Chinese patients[J]. Nature Communications, 12(1): 1-14.

撰稿：佐馨源

校对：朱怡琼

更多关于MGISEQ-2000内容

欢迎参加本周智造微课