基于cfDNA NGS测序和机器学习的肿瘤无创检测研究文献综述

 2023-08-03 10:08

文献综述(或调研报告):

一、研究背景与意义

众所周知,癌症是世界性的重大公共卫生问题,其发病率和死亡率逐年上升,治疗和预后效果差,严重影响人们的健康和生活质量。根据GLOBOCAN2018年发布的数据,全球每年约有1808万新增癌症病例和956万人死亡。更要注意的是,在新增病例中,亚洲占据近一半,死亡病例中,亚洲更是占到了70%。据估计,到2025年,每年将新增大约2000万癌症病例[1]。据国际癌症研究机构(IARC)肿瘤检测组的Freddie Bray博士预测,到本世纪末,癌症将成为全球“头号杀手”,也是阻碍人类预期寿命延长的最大阻碍。[2]

至今为止,虽然癌症的发病率并没有显著的变化,但是癌症的死亡率在逐年下降,这不仅得益于癌症治疗技术本身的提高,也很大程度上得益于癌症预防、诊断和预后手段的丰富与发展,而后者,正是本次课题要着重讨论和探究的。

目前,组织活检仍是诊断肿瘤的金标准,但组织活检由于其创伤性,会给患者带来很大的痛苦,同时也较大影响患者的动态治疗,这给癌症的治疗和预后带来很大的局限性。而液体活检是一种分析血液或其它体液中一系列肿瘤标志物的非侵入性微创乃至无创的前沿技术,这些肿瘤标志物包括循环肿瘤细胞CTCs,无细胞肿瘤DNA简称ctDNA,mRNA,miRNA以及外泌体。其中临床正在应用且最广泛的就是ctDNA,而我们课题中的cfDNA即是指来自肿瘤细胞的ctDNA,简述一下即是肿瘤细胞逸散到血液中的DNA。

在本次毕设课题中,我们将使用一种新的SALP-seq技术来进行NGS的建库,进而对一些肝癌患者的血样进行cfDNA的液体活检,寻求本技术对于肝癌的诊断和术后跟踪性能。本技术已经有了一定的理论基础和初步的实践验证[3][4],对于像cfDNA这样高度降解的小片段DNA,SALP-seq相比传统双链建库技术具有更好的信息挖掘能力和准确性,而之所选择肝癌患者,也是因为肝癌是目前癌症中具有前列发病率和死亡率的种类,具有普遍意义和很高的实用价值。

二、创新性体现和优势

A、创新性:

1、cfDNA是肿瘤细胞遗传和表观遗传信息的重要来源,但其高度降解的特性使目前的NGS测序的准确性和适用性受到了限制。本课题使用了一种构建cfDNA NGS文库的新方法SALP-seq,简化了目前基于单链dna的文库构建,并加入了特殊的条形码接头。已有的一些实验证实了相比传统建库手段,SALP-seq具有更好的信息挖掘能力和准确性。

2、在SALP-seq中使用的Tn5接头是特别设计的,它在ME和PCR引物退火位点之间具有独特的条形码序列。通过这种设计,不同BTA标记的不同细胞样品的染色质可以混合在一起,作为一个DNA样本进行处理,大大简化了多个细胞或DNA样本的文库构建。不同细胞的染色质开放状态可以在库构建过程中以最小的偏差实现,这有利于染色质状态的比较表征。

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