一直以來，惡性腫瘤嚴(yán)重威脅著全球人民的生命健康。我國是癌癥大國，據(jù)國家癌癥中心2022年全國癌癥統(tǒng)計數(shù)據(jù)，我國惡性腫瘤發(fā)病人數(shù)為482萬，因惡性腫瘤而死亡的人數(shù)為320萬[1]。近年來，我國惡性腫瘤的發(fā)病人數(shù)和死亡人數(shù)逐年上升，給我國的醫(yī)療衛(wèi)生體系帶來了巨大的負(fù)擔(dān)。另外，我國惡性腫瘤患者的生存率與發(fā)達(dá)國家存在較大的差距，而出現(xiàn)這種差距的主要原因是篩查率低、早期診斷率低和臨床診療手段不規(guī)范。因此，十分有必要在我國推行無創(chuàng)、快速、經(jīng)濟的癌癥篩查和診斷模式，提高居民的早篩早診參與率，以降低惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率。
DNA甲基化是近年來新興的一種癌癥篩查和診斷方法，因其優(yōu)異的診斷性能，在短短數(shù)年間，少數(shù)基于DNA甲基化的分子診斷試劑已被國家藥品監(jiān)督管理局批準(zhǔn)應(yīng)用于臨床，如糞便DNA甲基化檢測已被寫入中國早期結(jié)直腸癌篩查流程專家共識意見[2]。那么為什么DNA甲基化檢測可用于癌癥的篩查和診斷呢？今天小艾會為大家解開謎底。
DNA的甲基化是最常見的一種表觀遺傳修飾方式，其在胚胎發(fā)育、基因表達(dá)和基因組的穩(wěn)定性中發(fā)揮關(guān)鍵作用。如下圖所示，DNA甲基化是指在甲基轉(zhuǎn)移酶（DNMT）的作用下，從甲基供體S-腺苷甲硫氨酸上轉(zhuǎn)移一個甲基基團(tuán)到胞嘧啶的第5位碳原子上，從而生成5-甲基-胞嘧啶的過程。
圖1. DNA甲基化的過程[3]
在哺乳動物中，DNA甲基化幾乎只發(fā)生在CpG二核苷酸中，基因組中幾乎70%-80%的CpG二核苷酸是甲基化的，其余未發(fā)生甲基化的CpG位點多出現(xiàn)在基因的啟動子附近，形成密集的集群即CpG島[4]。
1、DNA甲基化的改變通常發(fā)生在癌變的早期；
2、與正常的細(xì)胞相比，腫瘤細(xì)胞基因組DNA的整體甲基化水平降低，但是CpG島的甲基化水平卻顯著增加。因此，腫瘤細(xì)胞基因組具有與正常細(xì)胞不同的DNA甲基化圖譜（如圖2所示）；
圖2. 正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的表觀遺傳圖譜[5]
3、相較于基因點突變和拷貝數(shù)變異，DNA甲基化在大量的基因組區(qū)域中具有較好的一致性，可以通過檢測多個CpG二核苷酸位點來評估待測樣本的甲基化水平；
4、DNA的甲基化模式可能是組織或者癌癥類型特異性的，可用來揭示未知原發(fā)部位的腫瘤組織起源。
鑒于以上原因，通過檢測腫瘤細(xì)胞DNA甲基化模式的改變可以從生物樣本中對癌癥進(jìn)行篩查和診斷。
除了組織和細(xì)胞樣本以外，體液樣本中特異性甲基化標(biāo)志物的分析可以實現(xiàn)癌癥的無創(chuàng)診斷，成為惡性腫瘤診斷和監(jiān)測的新方式。與傳統(tǒng)的組織活檢相比，液體活檢技術(shù)是非侵入性的，可以減輕患者的痛苦，還可以提供腫瘤原發(fā)部位的分子全景圖，避免了腫瘤內(nèi)異質(zhì)性和取樣偏差對活檢結(jié)果的干擾。腫瘤細(xì)胞通過凋亡、壞死或主動分泌釋放到體液中的游離DNA（cell free DNA, cfDNA）攜帶了與腫瘤細(xì)胞基因組相同的甲基化圖譜。與正常人相比，癌癥患者體液中的循環(huán)核酸的濃度較高，另外，體液中細(xì)胞來源的DNA甲基化信息有助于確定腫瘤的原發(fā)部位，因而可以通過檢測血液、尿液、唾液、腦脊液及糞便樣本中游離DNA甲基化水平的改變來實現(xiàn)癌癥的無創(chuàng)診斷，圖3展示的為胰腺癌血液樣本的液體活檢策略。
圖3. 胰腺癌的液體活檢[6]
綜上所述，基于體液樣本的DNA甲基化檢測為實現(xiàn)無創(chuàng)、便捷的癌癥篩查和早期診斷提供了可能，具有很高的臨床應(yīng)用前景和價值。更重要的是，目前除結(jié)直腸癌、肺癌、乳腺癌和宮頸癌以外，其它多種癌癥（如肝癌、食管癌、胃癌等）尚沒有明確的篩查方式，而cfDNA的甲基化檢測則極有可能填補這些空白，為癌癥高危風(fēng)險人群來帶福音。
參考文獻(xiàn)：
1.Cancer statistics in China and United States, 2022: profiles, trends, and determinants. Chinese Medical Journal 2022;135(5).
2.國家消化系統(tǒng)疾病臨床醫(yī)學(xué)研究中心（上海）等. 中國結(jié)直腸癌篩查流程專家共識意見（2019，上海）[J]. 中國醫(yī)學(xué)雜志, 2019, 99(38):2961-2970.
3.DNA methylation and its basic function. Neuropsychopharmacology.2013;38(1):23-38.
4.Intragenic CpG Islands and Their Impact on Gene Regulation. Front Cell Dev Biol. 2022;10:832348.
5.Epigenetic Determinants of Cancer. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2016;8(9):a019505.
6.Liquid biopsies in pancreatic cancer. Expert Rev Anticancer Ther. 2019;19(10):869-878.