血液中的DNA,揭示癌症的痕迹

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[生物关键词] ‘多种癌症早期诊断’的关键,WGS


图片=Getty Images Bank.

“能否通过抽一次血同时早期发现多种癌症。”

随着对快速发现多种癌症的诊断检测领域的关注增加,“全基因组测序(WGS·Whole Genome Sequencing)”与人工智能(AI)的结合被视为关键技术。其原理很简单。通过全基因组水平广泛扫描血液中的DNA片段,AI在其中寻找与癌症相关的模式。

DNA是我们身体遗传信息的蓝图。WGS与仅查看几个特定基因的检测不同,它读取整个DNA(基因组),绘制出“整体地图”。然而,读取的全基因组数据庞大而复杂。在这里,AI发挥了作用。它能够找到人眼容易忽视的微小变化或重复信号,并将其分类为癌症可能性。

多种癌症早期诊断主要使用的材料是“液体活检”。血液中漂浮着在细胞死亡和新生过程中产生的DNA片段,即“细胞游离DNA(cfDNA)”。如果存在癌症,癌细胞中也会释放cfDNA,但在早期阶段其数量极少,因此难以区分。

最近,越来越多的研究倾向于读取cfDNA所显示的间接信号,而不是直接捕捉癌症DNA。例如,利用cfDNA片段的长度和分布等特征,或通过“低密度全基因组分析(lcWGS)”广泛扫描以降低成本,同时获取信号。在此基础上,AI结合多个线索筛选出癌症信号。简单来说,WGS绘制出整体图像,AI在其中标记出可疑的痕迹。

这种方法的实际商业化检测尝试也在进行中。液体活检和临床基因组分析专业公司GC基因组最近在日本液体活检学会上发布了基于AI的多种癌症早期筛查检测“我能查(ai-CANCERCH)”的性能验证结果。

公司方面表示,我能查是通过一个血液管检测多种癌症信号的检测,结合了AI算法和全基因组分析。在外部验证队列中,特异性为95.5%,整体敏感性为79.7%,分期加权敏感性为80.2%。在胰腺癌和胆道癌中表现出较高的敏感性,并在肺癌、结肠癌、乳腺癌等中也表现出一定程度的敏感性。

与其说是标准检验的替代,不如说是“弥补空白”…适用对象也是课题

这些技术被称为“多种癌症早期诊断的关键”原因显而易见。与仅查看特定基因的方式相比,它更有可能捕捉整体模式,并可以设计成不受癌种限制的检验工具。特别是在现有标准检验相对薄弱的胰腺癌和胆道癌等癌种中,期待值更高。

此外,像lcWGS这样的降低成本的策略提高了商业化的可能性。与其高成本精密分析全基因组,不如广泛扫描获取信号并通过AI进行解读,这意味着可以在现实成本和效率之间找到折中点。

然而,专家们强调:“好的技术并不意味着好的检验。”与其直接替代像结肠镜或乳腺X光等有坚实依据的标准检验,不如应确立其作为弥补尚有空白领域的工具的角色。最终,这项技术要在实际场景中发挥作用,还需要验证“谁在何时接受检测”,“阳性后如何确认”等问题。

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