Nature子刊：一种新技术或能改善血液中癌症DNA的检测

2022年3月28日 讯 /生物谷BIOON/ --检测大量的低频突变需要极高的测序深度和精度，增加测序的深度或能帮助检测低频突变，但同时也限制了能同时进行检测的位点数量；近日，一篇发表在国际杂志Nature Biomedical Engineering上题为“Massively parallel enrichment of low-frequency alleles enables duplex sequencing at low depth”的研究报告中，来自MIT等机构的科学家们通过研究开发了一种新方法，其能以最小的测序规模准确且有效地从患者机体的血液样本中识别出成千上万个DNA突变，这种名为MAESTRO的方法有望帮助检测接受治疗的患者机体的残存癌症病变，从而提醒临床医生患者机体出现的疾病复发，这明显优于目前的技术。

图片来源：Ricardo Job-Reese, Broad Communications

研究者Viktor Adalsteinsson说道，在临床样本中寻找罕见突变的能力在生物医学和诊断学研究领域都非常有用，目前的技术需要大量的测序来发现低丰度的DNA片段，而MAESTRO技术的灵敏度足以利用一百倍的测序效率来寻找成千上万个突变。在癌症患者中，肿瘤细胞会将其DNA碎片散落到血液中，这些携带有明显突变的碎片提示其来自于病变的组织，但是血液样本中任何肿瘤DNA只是漂浮在健康遗传物质“海洋”中的一小部分，准确检测这种稀少的DNA对于科学家们而言是一大挑战，尤其是在寻找癌症治疗后所残留的少量肿瘤细胞时，即最小残留疾病（MRD，minimal residual disease）。

如今研究人员看到了对更高灵敏度的需求，而他们的研究团队一直在研究一系列技术来解决这一问题。此前研究人员通过扫描数百个癌症突变成功检测到了来自血液样本中少量的残留癌症DNA，通过对成千上万个突变进行扫描或能改善MRD的检测率，但这通常需要大量的测序来提供准确的结果，MAESTRO是“通过识别寡核苷酸进行小等位基因富集测序”的缩写，其是一种能检测低频突变的有效手段。为了使用MAESTRO，研究人员首先对患者机体的肿瘤活组织样本进行测序来理解突变蓝图，有了这些信息，研究人员就能开发出专门的分子探针，其仅能与那些肿瘤相关的DNA序列所结合，科学家们将分子探针加入到来自血液样本中的游离DNA中，随后洗掉任何未结合的DNA，这样就能促进测序机器从样本中筛选出罕见的癌症突变。

这项研究中，在检测数百个低丰度突变方面，MAESTRO技术能与更为传统的测序方法表现一样好，其能发现大多数突变，同时需要的资源也少的多，此外，MAESTRO还能帮助研究人员以较低的成本将搜索范围扩大到1万个突变，并能极大地提高检测结果。此外，研究人员还重新利用早前的方法分析了患者的样本，在MAESTRO技术的帮助下，他们从每份检测的血液样本中发现了大量的突变，同时增强了癌症疗法后MRD的检测。MAESTRO在单一方案中能结合深度和广度的优势，这或许就开启了更早检测MRD的可能性，或者能识别出脱落较少的来自癌症中的循环DNA。

图片来源：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35301450/

这一研究项目很好地提醒了研究人员，这种新方法或能让DNA测序技术变得更加强大，而看到MAESTRO技术如何影响基础性的研究发现，并在未来影响临床护理，这让研究人员非常激动；目前研究人员正在继续深入研究来建立一种能降低成本且增加癌症检测灵敏性的技术，以便能够尽可能早地发现那些可能需要额外治疗防止疾病复发的患者。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

Gydush, G., Nguyen, E., Bae, J.H. et al. Massively parallel enrichment of low-frequency alleles enables duplex sequencing at low depth. Nat. Biomed. Eng 6, 257–266 (2022). doi：10.1038/s41551-022-00855-9