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贾卫华教授团队这项新技术有望应用于大规模人群癌症筛查,实现恶性肿瘤早筛早诊

2023/2/13 21:43:00  来源:   阅读数:4628

近日,《自然通讯》(Nature Communications)在线发表了由华南肿瘤学国家重点实验室贾卫华研究员团队牵头,与美国国立卫生研究院过敏与传染病研究所Jianbing Mu教授,共同合作完成的一项大型多中心队列的泛癌种液体活检研究成果。该研究基于重组恶性疟原虫VAR2CSA蛋白与肿瘤型硫酸软骨素高亲和力结合的特性,构建微量血浆检测恶性肿瘤的ELISA方法,有望突破肿瘤早筛早诊瓶颈,造福肿瘤患者。

 

肿瘤标志物应用研究的瓶颈与突破点

恶性肿瘤的早期诊断是降低死亡率的有效策略。得益于现有筛查技术方案的推行,近几年乳腺癌、前列腺癌、肺癌、结直肠癌、宫颈癌的死亡率显著降低。然而,对于绝大多数恶性肿瘤,目前依然缺乏有效的筛查检测方法。泛癌种标志物的发现及取得的阶段性进展有望解决这一难题。目前的泛癌种诊断研究主要基于多靶标联合检测样本中突变、甲基化位点及蛋白类标志物,受制于较高的检测技术要求、相对较低的灵敏度与高昂的检测成本,其临床应用仍然面临着巨大的挑战。

理想的恶性肿瘤检测方法应具备以下条件:高灵敏度与高特异度,尽可能降低漏诊与误诊率;检测费用适当,过高的检测费用将难以普及推广;无创且便捷,将加大人群的依从性。因此,进一步寻找在恶性肿瘤中广泛表达的、可以在体液(如血液、尿液、唾液等)上实现无创检测的稳健肿瘤生物标志物具有重要的意义。

VAR2CSA检测肿瘤型硫酸软骨素的巨大潜力

恶性肿瘤细胞中普遍存在着特殊结构的硫酸软骨素ACSA)修饰,称为肿瘤型硫酸软骨素(oncofetal chondroitin sulfate, ofCS),其修饰的蛋白称为肿瘤型硫酸软骨素蛋白聚糖(ofCSPG)。因其与胎盘滋养层细胞表面的硫酸软骨素A结构存在相似性,肿瘤型硫酸软骨素可被恶性疟原虫感染红细胞特异表达的VAR2CSA蛋白高亲和力结合。基于重组VAR2CSA的肿瘤型硫酸软骨素检测技术应用于恶性肿瘤筛查诊断的潜力巨大。

研究团队进行了长期的系统研究,通过构建7个包含不同序列和结构域的体外重组疟原虫VAR2CSA蛋白(rVAR2),充分解析rVAR2与肿瘤型硫酸软骨素在分子、细胞、组织水平上的互作规律。创新性地构建了以抗ofCSPG/ rVAR2为捕获分子,HRP修饰的rVAR2为检测分子的夹心法ELISA检测体系,实现微量血浆即可高效检测游离肿瘤型硫酸软骨素及其蛋白聚糖。

 

rVAR2检测ofCSPG的夹心法ELISA技术原理图

贾卫华团队十余年深耕人群队列建设,基于所组建的广东自然人群队列及中肿肿瘤样本为主的多中心病例对照研究队列,先后完成了两中心三阶段验证。在发现队列(含6癌种)中检测血浆ofCS-CD44-SDC1-CSPG4与总肿瘤型硫酸软骨素的水平,病例组表达量均显著高于健康对照组,AUC值分别为0.840.810.800.82;在随后的多中心队列(含8癌种)中,ofCS-CD44-SDC1-CSPG4对恶性肿瘤诊断的曲线下面积分别为0.830.810.69;在最后的验证阶段中,研究团队聚焦于具备最佳诊断能力的ofCS-CD44,通过上万例人群数据(11654例健康对照、含11癌种2081例肿瘤患者)明确其诊断能力及癌症风险预警能力,泛癌种诊断AUC值为0.73-0.81ofCS-CD44水平位于前十分位数的个体与最低的20%相比,具有超过27倍的癌症风险。

 

基于rVAR2的血浆ofCS/ofCSPG检测效果

ofCS-CD44同时具备泛癌种早期恶性肿瘤检测潜力

为进一步明确ofCS-CD44是否可以作为早期恶性肿瘤的高价值标志物,研究团队分析了其在不同癌症分期中的表现。以TNM I期和TNM II期作为癌症的早期阶段,发现ofCS-CD44对泛癌种早期癌症检测的AUC范围为0.68 ~ 0.80,近乎接近于对全期癌症的诊断能力,表明血浆ofCS-CD44还是很有前景的早期恶性肿瘤生物标志物,对于病灶较隐匿、早期症状不明显的肿瘤,如胰腺癌等,或可打破诊治困境,助推临床诊疗取得质的飞越。

该研究创新性地建立了基于VAR2CSA的泛癌种液体活检技术,所构建的微量血浆ELISA检测技术具有无创、操作简便、低成本的优点,实现微升级别的血浆数小时内即可检测癌症风险,有望应用于大规模人群癌症筛查,实现恶性肿瘤早筛早诊,造福肿瘤患者。

贾卫华研究员、Jianbing Mu教授(美国国立卫生研究院过敏与传染病研究所)为本研究的共同通讯作者;张佩芬博士、吴梓依博士(本院博士,现工作于福建省肿瘤医院)、张文彬博士研究生、何永巧副研究员、陈可欣教授(天津医科大学附属肿瘤医院)为共同第一作者。

研究得到科技部国家重点研发计划、广东省基础与应用基础研究基金、国家自然科学基金和美国国立卫生研究院过敏与传染病研究所的支持。感谢高嵩研究员团队、美国康奈尔大学威尔医学院Kirk Deitsch教授对本研究提供的帮助,感谢本研究人群的所有参与者为科学研究作出的贡献。

研究者简介

 

最后通讯作 贾卫华

博士,研究员,博士生导师,华南肿瘤学国家重点实验室独立PI,中山大学肿瘤医院肿瘤资源库主任,国家自然科学基金杰出青年基金获得者,中国青年女科学家奖获得者,广东省珠江学者特聘教授。致力于肿瘤个体化发病风险预测、早期诊断及筛查、肿瘤预后标志物的基础及转化应用研究。在国际著名杂志Nat GenetLancet Respir MedNat CommunJ Natl Cancer IAm J Hum Genet 等高水平期刊发表高水平论文200余篇。主持国家重点研发计划,国家自然科学基金重大国际合作项目,组织间国际合作项目等多项国家重大、重点项目资助。研究成果获国家自然科学奖二等奖、国家科技进步奖二等奖等多项奖励。

贾卫华研究员现任中国抗癌协会肿瘤样本整合研究分会主任委员、中华预防医学会肿瘤防控专委会副主任委员,国标委全国生物样本标准化技术委员会副主任委员,广东省精准医学应用学会癌症早筛早诊分会主任委员、中国医药生物技术协会组织生物样本库分会副主任委员,多个国际期刊审稿人。

 

团队合影

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