来源Annals of Oncology

当地时间2020年3月30日，癌症早筛公司GRAIL发布了迄今为止最全面的CCGA（Circulating Cell-free Genome Atlas）项目研究成果。结果表明，GRAIL基于液体活检的cfDNA靶向甲基化分析方法可区分多阶段的50多种癌症，包括缺乏筛查指南的高死亡率癌症和早期癌症，特异性>99%，单一假阳性率<1%。该检测对I–III期癌症的敏感性为43.9％，I–IV期敏感性为54.9％。在检测到癌症信号时，该检测还能以93％的准确度定位癌症的组织起源。同日，该研究成果在Annals of Oncology在线发表，文章题为“Sensitive and specific multi-cancer detection and localization using methylation signatures in cell-free DNA”。

据了解，通过CCGA项目的第一个子研究，研究团队确定了性能最高的测定方法以进一步开发，包括三种原型测序分析方法：对cfDNA和白血细胞进行靶向测序以检测体细胞突变，如单核苷酸变体、小片段插入和/或缺失；对cfDNA和白细胞进行全基因组测序（WGS）以检测体细胞拷贝数的变化；对cfDNA进行全基因组亚硫酸氢盐测序（WGBS），检测cfDNA甲基化异常。分析发现，WGBS分别优于靶向测序和WGS方法，因此在第二个子研究中，研究团队选择了基于甲基化的测序方法进行检测，并使用更新的靶向甲基化测序分析方法（图1）进行了验证。

图1.基于cfDNA多癌症检测方法的开发和验证，来源Annals of Oncology

本次发表的CCGA子研究数据包括6689名参与者（2482例癌症患者，4207例非癌症患者），其中1969名作为独立的验证队列。该子研究的部分数据已在2019年ESMO会议上分享。在独立的验证队列中，研究检测的血液样本囊括了50多种癌症类型，包括乳腺癌、结肠直肠癌、食道癌、胆囊癌、膀胱癌、胃癌、卵巢癌、头颈癌、肺癌、淋巴白血病、多发性骨髓瘤和胰腺癌等。分析显示，GRAIL甲基化检测方法的特异性为99.3%，假阳性率为0.7％。

在验证队列中，该检测方法在50多种癌症的I-III期阶段敏感性为43.9％，I–IV期敏感性为54.9％。检测的敏感性随着癌症阶段的增加而提高，其中I期的敏感性为18％，II期的敏感性为43％，III期的敏感性为81％ ，IV期为93％。（图2）

图2.cfDNA靶向甲基化检测敏感性，来源Annals of Oncology

图3.cfDNA靶向甲基化检测癌症组织溯源，来源Annals of Oncology

GRAIL联合创始人、首席科学官兼研发部负责人Alex Aravanis博士表示：“GRAIL相信多种癌症的早期发现具有显著降低癌症死亡率的潜力。这是癌症检测领域的开创性时刻，我们已经建立了基因组医学领域规模最大的临床研究计划之一，并发表了数据进一步支持了GRAIL检测方法以及对临床和科学严谨性的承诺。”

GRAIL首席医学官Joshua Ofman博士表示：“该研究数据支持以人群规模早期多癌检测为目标的持续研究。GRAIL的甲基化检测可能是‘对更广泛人群产生影响的第一个检测方法，并且可以促进从筛查单个癌症到筛查多种癌症类型的重要过渡’。”

CCGA研究人员、Dana-Farber癌症研究所肿瘤学家Geoffrey Oxnard表示：“这种检测血液中cfDNA的方法可以在几乎任何阶段检测到广泛的癌症类型，其特异性和敏感性接近于全民筛查水平。除了敏感性和肿瘤溯源外，该检测性能在训练试验和独立验证中的表现是一致的。在验证中，检测性能通常会下降，尤其是在小型队列中。但研究显示，该检测支持良好的性能验证，具备保持低假阳性的能力。同时可检测出各种癌症类型，并定位了癌症起源组织。”

CCGA研究人员、Mayo诊所肿瘤学系教授Minetta Liu表示：“来自独立验证试验的数据证明了该检测性能的鲁棒性，包括其检测多种癌症类型的能力和低假阳性率，可推广到更广泛的人群。此外，在识别原发癌症起源方面的高精度以及对血液中阳性癌症信号的检测，可帮助有效地指导癌症诊断和后续临床护理。 ”

图4.无癌和癌症患者的血液cfDNA靶向甲基化测序分析，来源Allen McCrodden

一直以来，人们对类似液体活检方法都关注着一个重要问题，就是可能导致对不构成实际威胁的肿瘤的过度检测和过度治疗。Oxnard解释道：“GRAIL检测的设计可以确保优先检测出最致命的癌症，并过滤不需要立即治疗的惰性肿瘤。我们并不一定要发现每一个存在的肿瘤，因为这种检查可能会导致过度诊断。我们只找那些目前需要发现的癌症，这种检测的敏感性是令人信服的，但并不完美。”

受这些结果的鼓舞，GRAIL于今年1月正式启动了一项前瞻性研究Pathfinder试验，参与研究的机构正在进行测试，并将结果返回给计划中的6,200名个体，其中三分之二个体具有已知的患癌风险因素。研究团队希望，该检测的性能表现可以在GRAIL正在进行的前瞻性观察研究以及新的Pathfinder试验中保持。

目前大多数致命的癌症尚无可用的指南推荐的筛查方法，多数癌症被发现时已经是晚期。如果在早期发现超过50%的癌症，可以每年在全世界挽救数百万人的生命，并且大大降低侵袭性治疗引起的发病率。在发表Annals of Oncology文章的同时，GRAIL还介绍了另一项研究，该研究使用SEER数据库中的信息来模拟早期癌症检测对癌症死亡的影响。结果显示，如果IV期癌症中有三分之一在III期被诊断出来，三分之一在II期中被诊断出，三分之一在I期中被诊断出，预期癌症死亡人数将减少24%。

人类基因组计划开创了精准医学时代，并在很大程度上影响了具有特定突变或遗传疾病的患者。GRAIL将人类基因组学的进展与机器学习相结合，开发出一种基于cfDNA甲基化模式的多癌症早期检测方法，可以最大程度地进行人群检测，同时将潜在危害降至最低。考虑到致命恶性肿瘤早期发现的潜在临床价值，在人群队列中对该检测进行进一步前瞻性评估是十分必要的。

参考资料：

1.Sensitive and specific multi-cancer detection and localization using methylation signatures in cell-free DNA. Annals of Oncology, 2020, DOI: https://doi.org/10.1016/j.annonc.2020.02.011

https://www.annalsofoncology.org/article/S0923-7534(20)36058-0/fulltext

2. GRAIL Announces Validation of its Multi-Cancer Early Detection Test Published in Annals of Oncology

https://grail.com/press-releases/grail-announces-validation-of-its-multi-cancer-early-detection-test-published-in-annals-of-oncology/

3.Grail Multi-Cancer Test Meets Validation Goals; Patients to Receive Results Under New Pilot

https://www.genomeweb.com/liquid-biopsy/grail-multi-cancer-test-meets-validation-goals-patients-receive-results-under-new#.XoPtADMpj2c

4.Blood test detects wide range of cancers, available to at risk individuals in clinical study

https://medicalxpress.com/news/2020-03-blood-wide-range-cancers-individuals.html