基于血液的ctDNA甲基化检测技术在肿瘤早筛早诊领域显示出了强大的应用前景。目前业内公认的甲基化测序金标准为重亚硫酸盐测序法，但该技术的临床应用仍面临以下技术痛点：1）严苛的化学处理会对有限的ctDNA大量破坏；2）扩增和测序错误严重，可能导致早期肿瘤的信号被淹没。基于上述问题，燃石医学自主研发的ELSA-seq多癌种早检技术对现有的重亚硫酸盐测序技术进行了改革，成功实现了对血液中痕量循环肿瘤DNA甲基化信号的高效捕捉。同时，ELSA-seq独有的标志物筛选、算法、多层降噪和大数据机器学习模型进一步保证了检测结果的准确性和可靠性。

2021年2月3日，燃石医学与上海长海医院结直肠外科张卫教授和中山大学附属第六医院结直肠外科兰平教授合作的结直肠癌早检研究在Clinical Epigenetics（IF:5.028）在线发表。结果显示ELSA-seq技术（早期版本）在结直肠癌无创早检中具有令人兴奋的应用前景。

同时，燃石医学持续加码多癌种早检的研发投入，对ELSA-seq技术进行不断的优化升级。2020年欧洲肿瘤内科学会亚洲年会上（ESMO ASIA）公布的数据显示，ELSA-seq技术在中国常见六癌种（肺癌、结直肠癌、肝癌、食管癌、胰腺癌和卵巢癌）中的敏感性和特异性分别为80.6%和98.3%（验证集），其中结直肠癌的数据对比本研究进一步提升。

研究设计

本研究回顾性纳入了三家研究中心自2017年6月至2019年12月期间956例样本，排除无病理确诊、年龄小于40岁或者超过75岁、质控不合格的样本后，共纳入了742例样本，包括结直肠癌患者 (n = 332)、健康人群（n = 333）、良性结直肠疾病（n = 65）和进展期腺癌（n = 12）。按年龄匹配后*，216 例结直肠癌患者和223名健康对照按照2:1的比例随机分为训练集和测试集。

*DNA甲基化会随着年龄增长而变化程度加深。如果不进行匹配设计，年长的肿瘤病人vs年轻的健康人群会表现出非常好的区分度，然而这并不（全）是肿瘤信号的识别，而是受“年龄钟”效应影响。本研究年龄匹配后的训练集肿瘤组平均年龄57.5岁，对照组平均年龄56.5岁，验证肿瘤组平均年龄58.1岁，对照组平均年龄56.2岁，支持研究的客观性和有效性。

图1. 研究设计

图2. 训练集和验证集患者信息

研究结果

1. 训练集

在训练集中，健康对照组和结直肠癌组之间甲基化特征有显著差异，ELSA-seq技术所表现出的风险预测值随着分期的增加而增加。在特异性为89.3% (83.1-93.7%)下，敏感性为88.6% (82.4-93.2%)。

图3 训练集结果

2. 验证集

图4 验证集结果

验证集的结果与训练集高度一致：在健康对照和结直肠癌患者之间，甲基化特征也有显著差异。在特异性为91.9% (83.2-97.0%)下，敏感性为83.6% (72.5-91.6%)。不同分期的敏感性会随着肿瘤分期的升高而升高，这可能是由于早期肿瘤负荷小，释放入血的ctDNA含量偏低所导致。

3. 与methylation SEPT9的对比

研究与已经由FDA批准的SEPT9甲基化模型进行了模型效能的比较。在本研究队列中，SEPT9甲基化的整体特异性和ELSA-seq的ctDNA甲基化检测模型结果相当（90.1% vs 90.6%），但是其敏感性仅为41.2%（与既往相关研究保持一致），而ELSA-seq的ctDNA甲基化检测模型的敏感性为87.0%。这也意味着相比于SEPT9甲基化检测，ELSA-seq的ctDNA甲基化检测模型能够识别出更多携带甲基化信号异常的结直肠癌患者。但这还需要进一步前瞻性的临床试验证实。

4. 总结

图5 基于ctDNA甲基化的早期检测模型在结直肠癌训练集和验证集上的性能验证数据汇总

本研究通过训练集和验证集的设计，初步验证了ELSA-seq技术（早期版本）在结直肠癌早期检测中的性能。随着后续研究的开展，燃石医学将进一步扩大覆盖癌种，并提升ELSA-seq技术的敏感性和在多癌种中的组织溯源准确性。

在国际上，以ctDNA甲基化检测为代表的泛癌种早检技术正进入临床验证阶段。DNA的甲基化谱具有肿瘤和组织的双重特异性，并且比一般类型的基因变异信号更为丰富，因此具有更高的灵敏度，且能实现多种癌症的同时覆盖，从而大大提高早检效用，有望更广泛的应用于临床。燃石医学在ESMO ASIA 2020上公布的数据与国际同类研究结果相当，在一些癌种中具有更高的敏感性。这些结果共同显示了基于ctDNA甲基化检测在多癌症早筛早诊中的可行性及可靠性，具有强大的应用前景。燃石医学将继续与医学界的专家们一道努力，推动癌症早检产品的研发和落地，以期帮助肿瘤患者大幅延长生存时间和提高生命质量。

关于燃石医学

燃石医学（纳斯达克代码：BNR）成立于2014年，公司使命为“用科学守护生命之光”，专注于为肿瘤精准医疗提供具有临床价值的二代基因测序（NGS）。公司业务及研发方向主要覆盖：1）基于NGS的肿瘤患病人群检测；2）基于NGS的癌症早检，目前已经进入产品验证阶段。燃石医学于2018年7月获国家药品监督管理局（NMPA）颁发的中国肿瘤NGS检测试剂盒第一证，在体外诊断领域具有里程碑式意义。实验室获得广东省临检中心颁发的“高通量测序实验室”技术审核，以及美国CLIA和CAP实验室质量体系资质认证。公司将继续致力于开发创新可靠的NGS检测产品，推动肿瘤精准医疗领域的发展。