基于 AI 的液体活检有望检测脑癌
快速阅读: 《Newswise （新闻稿）》消息，约翰·霍普金斯大学研究人员开发出一种新型液体活检方法，通过识别血液中的肿瘤和免疫细胞DNA片段，有望更早诊断脑癌。该技术在多项测试中显著提高了脑癌检测率，为患者带来更好的预后可能。研究获多机构资助，涉及多项专利申请。
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新swise——约翰·霍普金斯大学基梅尔癌症中心的研究人员开发了一种新型的液体活检方法，这种技术有望通过识别血液样本中来自肿瘤和免疫细胞的循环DNA片段彻底改变脑癌的检测方式，从而实现更早期的诊断。
这项研究的成果发表于4月29日的《癌症发现》期刊上，部分研究资金来源于美国国立卫生研究院。
长期以来，脑癌的检测一直是一项巨大挑战。由于症状通常在晚期出现，如头痛、癫痫或认知问题，许多患者在确诊时已处于疾病晚期阶段。晚期诊断不仅限制了患者的治疗选择，还往往导致预后较差。此前，科学家们尝试在患者血液中寻找生物标志物，但未能成功，这是因为保护大脑免受感染的血脑屏障同时也阻碍了潜在的生物标志物进入血液。
为了克服这一难题，癌症遗传学与表观遗传学联合主任维克多·E·韦尔库莱斯库（Victor E. Velculescu, 医学博士、哲学博士）及其团队创建了一种“下一代”液体活检方法。该技术曾被证明对检测肺癌有效，并已被应用于肺癌筛查。此技术运用机器学习（一种人工智能的形式）来识别与脑瘤相关的循环DNA片段模式，同时搜寻与脑癌相关的基因组重复序列模式。
通过这种方法，研究人员在一个包含505名来自美国和韩国患者的队列中成功检测到约75%的脑癌病例。在另一组约95名来自波兰的患者中，研究团队进一步验证了这些结果。相比之下，此前的液体活检方法仅能检测到不足10%的脑癌病例。
“我们的下一代AI液体活检方法结合了DNA片段和重复基因组模式，这或许能够加速脑癌的诊断进程，”该研究的资深作者维克多·E·韦尔库莱斯库表示，“最终，这可能帮助患者更早接受治疗，显著改善其预后。”
这一方法成功的关键在于它能够检测到与脑癌相关的免疫变化。脑癌患者全身普遍存在免疫抑制现象，并且血液中表现出独特的免疫细胞特征。这些免疫差异无需通过血脑屏障就能被检测到，主要研究作者之一迪米特里奥斯·马西奥斯（Dimitrios Mathios, 医学博士）解释道，他在约翰·霍普金斯大学从事癌症免疫学、遗传学和表观遗传学研究期间完成了此项工作。
“我们终于找到了一种利用脑癌独特特征的方法，包括来自脑癌的全基因组片段化和免疫细胞的变化，”现任圣路易斯华盛顿大学医学院神经外科和遗传学助理教授的马西奥斯说道，“我们检测到的一些信号直接来自脑内的癌症本身，而另一些则源于免疫系统对癌症的反应。”
随后，研究小组开展了一项计算机模拟实验，探索如果此液体活检方法应用于每年约1000万因头痛而前往急诊室或初级保健诊所就诊的患者时会发生什么。通常情况下，只有当医生怀疑存在潜在问题时，这些患者才会被转诊进行脑部影像检查。然而，在模拟中，若将收到显示脑癌可能性的液体活检结果的患者转诊进行影像检查，将比常规方法多发现近1700例癌症病例。
研究团队的下一步计划是在更大规模的脑癌高风险患者群体中开展前瞻性试验，以进一步验证这些发现。
其他共同作者包括约翰·霍普金斯大学的Noushin Niknafs、Akshaya V. Annapragada、Elaine J. Chiao、Kavya Boyapati、Keerti Boyapati、Sarah Short、Adrianna Bartolomucci、Stephen Cristiano、Shashikant Koul、Nicholas A. Vulpescu、Leonardo Ferreira、Jamie Medina、Daniel C. Bruhm、Vilmos Adleff、Judy Huang、Gary L. Gallia、Henry Brem、Debraj Mukherjee、Justin M. Caplan、Jon Weingart、Christopher Jackson、Jillian Phallen 和 Robert B. Scharpf。来自圣路易斯华盛顿大学、波兰罗兹医科大学和斯坦福大学的研究人员也参与了本研究。
该研究得到了阿德勒森医学研究基金会、格雷基金会、英联邦基金会、马克癌症研究基金会、征服癌症组织、美国临床肿瘤学会基金会、美国癌症研究协会、科尔基金会、德尔菲诊断公司以及美国国立卫生研究院（NIH）的资助（资助编号：CA12113、CA006973、CA233259、CA271896、1T32GM136577和T32GM148383）。
马西奥斯、尼科纳夫斯、沙普夫和韦尔库莱斯库博士已向约翰·霍普金斯大学提交了一项关于游离DNA脑癌检测的专利申请。马西奥斯、布鲁姆、法伦、沙普夫和韦尔库莱斯库博士已向约翰·霍普金斯大学提交了关于游离DNA癌症检测的专利申请，这些申请已被授权给德尔菲诊断公司使用。法伦、阿德莱夫和沙普夫是德尔菲诊断公司的创始人，阿德莱夫和沙普夫是该组织的顾问。韦尔库莱斯库是德尔菲诊断公司的创始人，担任董事会成员并持有德尔菲诊断公司的股份，这些股份受到大学政策的某些限制。此外，约翰·霍普金斯大学持有德尔菲诊断公司的股权。韦尔库莱斯库于2022年2月将其在个人基因组诊断公司（PGDx）的股份出售给了LabCorp。韦尔库莱斯库是约翰·霍普金斯大学提交的与癌症基因组分析和游离DNA癌症检测相关的专利和专利申请的发明人，这些专利和专利申请已被授权给一个或多个实体，包括德尔菲诊断公司、LabCorp、QIAGEN、Sysmex、Agios、Genzyme、Esoterix、Ventana和ManaT Bio。根据这些许可协议，大学和发明人有权获得费用和版税分配。韦尔库莱斯库是Viron Therapeutics和Epitope的顾问。这些安排已经根据约翰·霍普金斯大学的冲突利益政策进行了审查和批准。
(以上内容均由Ai生成)
