精准医学：粪便DNA甲基化标志物在大肠癌分期及其先兆诊断中的应用｜早期筛查

易点评

在精准医学系列文章中我们介绍过有关血液中甲基化标志物在大肠癌复发监测中的应用，今天则为大家带来一篇关于粪便甲基化标志物在大肠癌早期筛查中应用的综述。在这篇综述中作者调研了2020年1月之前发表的绝大多数相关研究，使用Meta分析对筛选出的文章进行分析比较，系统地回顾了粪便中DNA甲基化标志物用于大肠癌风险分级、分期鉴定以及早期预测的研究成果。文章指出，一些有前景的候选标志物还需要在大规模纵向筛查人群中得到验证，并进行表观基因组分析。这些研究为在粪便中识别特定阶段的DNA甲基化生物标志物，使癌症在高危人群中早期发现做出了贡献、使利用不同的精确药物治疗大肠癌成为了可能。对于精准医学的研究者来说，这篇综述具有重要的借鉴意义。

背景

结直肠癌(CRC)是世界第三大常见癌症，也是癌症死亡的第二大病因，2018年约有185万病例和约88万人死亡。通过筛查可以在早期阶段检测到结直肠癌切除癌前病变，治愈几率会大大高于后期。结肠镜检查是目前结直肠癌早期诊断最准确的筛查方法。然而，由于具有侵袭性、饮食限制和成本等原因，其使用率仍然很低。虽然粪便免疫化学检测血红蛋白已被证明是一种有效的非侵入性检测方法，但对于检测晚期大肠腺瘤(AAs)或I期大肠癌的灵敏性有限。因此，开发更可靠的检测早期大肠癌及其前体的非侵入性生物标志物是非常必要的。

大肠癌的发展是一个多步骤的过程，包括细胞基因组的遗传和表观遗传改变的积累。在表观遗传修饰中，DNA甲基化是肿瘤发生中常见的、早期的、稳定的现象，很容易在少量DNA中检测到，越来越多的基因异常甲基化与大肠癌的发生有关。在生物学上评估从粪便样本中分离出的DNA甲基化对于大肠癌筛查来说是一种合理的方法，因为肿瘤细胞会被剥离到结肠腔并与粪便混合。为了便于早期发现，了解异常甲基化现象在非进展期大肠腺瘤(NAAs)到AAs再到大肠癌I-IV期各个阶段中的作用十分必要。然而，这些标志物在大肠癌的不同时期，特别是在早期可治愈的结直肠腺瘤(ADs)、I期或A期和II期或B期大肠癌之间的关系缺乏全面的综述。这篇综述的目的就为了综合评估粪便中DNA甲基化标志物在特定大肠癌分期中的检测以及大肠癌早期筛查中的研究结果。

方法

作者搜索了PubMed和ISI Web of Knowledge，确定了截至到2020年1月14日发表的相关研究，文献检索和选择过程如图1所示。提取了研究群体特征、候选基因、甲基化测量方法、总体和特定阶段的敏感性、特异性和甲基化水平与分期关联的p值等数据。

结果

通过对27项研究进行分析，评估了25项粪便甲基化标记物，用于大肠癌不同阶段的鉴定及其早期筛查。最常用的甲基化评估平台是带有各种修饰的甲基化特异性聚合酶链反应（MSP），在单变量或多变量回归分析中，多个甲基化标记与NAA、AA、Ad、TNM I-IV期和总体大肠癌呈显著相关。大多数研究表明，与早期结直肠癌相比，单一甲基化生物标记物或生物标记物组合检测晚期结直肠癌的有效性更高。然而，大多数研究的样本量相对较小，这可能限制了在不同阶段检测结直肠肿瘤的有效性评估。

表1.粪便中甲基化水平与结直肠癌风险总体和分期的相关性

另外有24项研究报告了个别标记物的对肿瘤阶段的判断效果。比如，FBN1启动子区域发现了一个有希望用于I期CRC检测的标记。该标志物检测I期大肠癌的敏感性为92%，特异性为93%；SDC2基因的另一个标记，对于II期大肠癌的检测，其敏感性为91%，特异性为90%，等。然而，考虑到这些发现是通过相对较少的阶段特异性病例进行的研究，并且还没有在更大的独立样本中得到验证，因此应该谨慎解释这些结论。

表2.粪便甲基化检测大肠癌总体和分期的表现

文章全面概述了从NAA到CRC I-IV期在大肠癌发生的不同阶段研究的所有诊断粪便DNA甲基化的生物标志物。作者从27项已确定的研究中综合提取所有相关信息，并使用公认的评估工具完成了质量评估。但不能将独立研究的结果结合起来做Meta分析，因为在所回顾的研究中存在着显著的异质性。因此，从回顾的研究中还不能确定粪便甲基化标志物与大肠癌阶段之间的联系。

结论

基于粪便的甲基化标志物可以对大肠癌及其先兆进行风险分级或分期特异性检测，因为许多研究都表明了粪便甲基化变化与大肠癌不同阶段之间的关联。许多有前景的甲基化标记已经被报道，但优化的阶段性特异性标记还没有被开发出来，这些有前景的候选标记还需要在前瞻性研究队列中进行验证，并通过精心设计的研究在大规模筛选人群中进行测试。虽然看好粪便DNA甲基化变化的研究前景，但未来的研究应该使用更标准化的方法，并使用全基因组甲基化分析来确定一组一致的粪便DNA甲基化生物标志物，用于大肠癌的早期检测和分期鉴定。进一步对应用于临床的生物标志物进行研究，不但可能使结直肠癌的诊断变得更加快捷和及时，而且还可能发现与结直肠癌分期相关的预测标记物。

原文链接：http://dx.doi.org/10.1186/s13148-020-00904-7

参考文献：Raut JR, Guan Z, Schrotz-King P, Brenner H. Fecal DNA methylation markers for detecting stages of colorectal cancer and its precursors: a systematic review. Clin Epigenetics. 2020 Aug 10;12(1):122. pii: 10.1186/s13148-020-00904-7. doi: 10.1186/s13148-020-00904-7. PubMed PMID: 32778176.