序祯达多组学技术助力循环肿瘤DNA变异鉴定及耐药机制研究

本周是第28个全国肿瘤防治宣传周暨中国抗癌日，随着相关临床研究的开展，循环肿瘤DNA逐渐从基础走向临床应用。循环肿瘤DNA，也叫做血浆细胞游离DNA(cell free DNA, cfDNA)，是指肿瘤细胞或者体细胞在发生细胞破裂后，细胞中的DNA被释放到血液循环系统。

研究上，通过抽提个体中的血浆cfDNA，结合二代测序的方法(cfDNA-NGS)，可以将cfDNA的基因变异与肿瘤的发生发展产生关联。在此类的研究中，序祯达已积累了丰富的肿瘤多组学研究经验，同时拥有全面的肿瘤变异位点数据库，为客户提供实验设计、测序及数据挖掘等一站式服务，从而为肿瘤的早筛和疗效评估提供可靠依据。

cfDNA-NGS发现新的癌基因变异

以往研究肿瘤患者的病情进展，往往采用组织活检或者组织-二代测序(tissue-NGS)的方法。这两种方法均存在采样复杂，需要收集较多的组织材料，对患者身体产生伤害等弊端。近年来出现的cfDNA-NGS可以避免上述的不足[1]。cfDNA-NGS仅仅需要收集肿瘤患者的血浆，然后通过抽提DNA、对DNA进行靶向测序即可。针对不同类型的肿瘤，可以定制不同的panel来进行靶向测序，所以，cfDNA-NGS可用于研究多种类型的肿瘤。

来自得克萨斯大学安德森癌症中心的Li等人最近用cfDNA-NGS研究了非小细胞肺癌患者的癌基因的变异[2]。该研究一共有127名患者，这些患者被分成三个组，第一组是已经知道了特定的癌基因发生了基因变异，第二组是tissue-NGS没有检测到癌基因发生了基因变异，第三组是不知道癌基因是否发生了基因变异(由于患者不能进行组织活检或者收集的材料过少不能进行tissu-NGS)。该研究设置了包含35个基因(这些基因均与肺癌相关)的panel进行cfDNA-NGS。

该研究的结果显示，大多数患者存在EGFR和KRAS的变异(图1A)，而这两个基因的变异往往导致肺癌的发生。对22个患者的基因变异分别用cfDNA-NGS和ddPCR的方法进行分析，有21个患者的基因变异在两种方法中均被检测到，皮尔森相关系数高达0.98(图1B)。在第一组患者中，cfDNA-NGS的敏感度高度75%。在第二组患者中，cfDNA-NGS的特异度高达100%。在第三组患者中，发现4个患者存在KRAS基因变异，而这种变异没有被组织活检或者tissu-NGS所发现(表1)。

图1cfDNA-NGS与ddPCR的对癌基因变异检测结果的比较以及cfDNA-NGS检测到的变异类型

表1cfDNA-NGS在三组病人中检测到的癌基因变异

这些结果说明，cfDNA-NGS可以有效复现ddPCR、组织活检或者tissu-NGS的结果，cfDNA-NGS检测到的癌基因的变异具有较高的可靠性。此外，cfDNA-NGS也有助于发现新的癌基因变异。

cfDNA-NGS揭示肿瘤患者的耐药机制

厄洛替尼(erlotinib)是一种治疗非小细胞肺癌的药物，有些非小细胞肺癌患者的癌基因发生变异导致耐药性。Li等人对具有耐药性的肿瘤患者的cfDNA-NGS数据进行分析，发现EGFR和ERBB2发生了基因拷贝数的增加(图2A)。EGFR基因存在两种变异类型，T790M和C797S，而且T790M在较多的耐药性患者中出现(图2B)。这些结果说明，EGFR和ERBB2的变异可能是导致患者耐药的原因。

图2EGFR和ERBB2的变异导致患者耐药

序祯达提供cfDNA-NGS一站式服务

cfDNA-NGS作为一种研究肿瘤的新方法，有一些传统方法无法比拟的优势，而且cfDNA-NGS检测到的基因变异结果可靠，可以发现传统方法不能检测到的基因变异，能够揭示肿瘤患者的耐药机制。随着血浆DNA抽提技术的不断完善，测序成本的不断降低，相信cfDNA-NGS在肿瘤研究及治疗中将得到越来越广泛的应用。

序祯达具有丰富的肿瘤多组学研究经验，拥有健全的肿瘤变异位点数据库，可以为客户提供实验设计、测序及数据挖掘等一站式服务。序祯达与Illumina、Agilent等生物公司具有良好的合作关系，在cfDNA-NGS中，可以根据客户的需要对基因panel进行一对一的设置，客户无需担心基因的靶向富集问题。此前，序祯达与国内外多家单位合作，根据特定肿瘤类型(多发肺癌、食管癌等)设置特定的基因panel进行cfDNA-NGS，解析了基因变异与肿瘤的关联，对肿瘤的早筛及药物研发提供了建设性的意见，得到了客户的一致好评。

参考文献

[1]Murtaza et al, Non-invasive analysis of acquired resistance to cancertherapy by sequencing of plasma DNA, Nature, 497(7447):108-112, 2013.

[2]Li et al, Ultra-deep next-generation sequencing of plasma cell-freeDNA in patients with advanced lung cancers: results from theActionable Genome Consortium, Annals of Oncology, 30:597-603, 2019.