北京大學生命科學學院生物動態光學成像中心與首都醫科大學附屬北京世紀壇醫院暨北京大學第九醫學院肝膽胰外科合作，研發了一種肝癌的無創早期診斷新技術——甲基化CpG短串聯擴增與測序（MCTA-Seq）。該技術通過對患者血漿游離DNA中異常高甲基化CpG島進行全面測序分析，實現對肝癌的早期診斷，是癌癥診斷方法上的一個突破。研究結果在線發表于10月30日的《細胞研究》（Cell Research）上。

DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶（C）被加上一個甲基而形成甲基胞嘧啶的表觀遺傳修飾，主要發生于CpG二核苷酸。CpG二核苷酸高度聚集于被稱為CpG島的基因組區域，這些區域主要位于基因轉錄起始處，具有重要的轉錄調控功能。CpG島在正常細胞中大多處于去甲基化狀態，但在腫瘤細胞中，大量CpG島會發生異常高甲基化。CpG島異常高甲基化不僅與腫瘤的發生發展密切相關，而且也是一種非常有前途的腫瘤標志物。

壞死的癌細胞會將DNA釋放到血液中成為循環游離DNA，能否通過檢測血液中攜帶異常高甲基化CpG島的游離DNA而早期發現癌癥呢？雖然早在上世紀九十年代就有學者開始這種嘗試，但研究工作一直進展緩慢。其中，一個關鍵的瓶頸是缺乏能夠同時檢測大量CpG島的高通量技術。早期腫瘤釋放到外周血中的游離DNA極其微量且呈高度片段化，目前已有的DNA甲基化組檢測技術靈敏度均較低，無法滿足對其進行高通量檢測的要求。

MCTA-Seq技術巧妙地突破了這一瓶頸。通過選擇性擴增甲基化CpG短串聯CGCGCGG序列和隨后進行高通量測序分析，MCTA-Seq可以在一個反應中同時檢測到近九千個CpG島；檢測下限可低至1~2個細胞的基因組DNA。

肝癌是發病率zui高的惡性腫瘤之一，死亡率居第三位。由于慢性乙型肝炎病毒感染者眾多，肝癌的發病率在我國一直居高不下。目前，血清甲胎蛋白（AFP）是上zui常用的肝癌早篩標記物，但有約40%的假陰性率，因此迫切需要研發新的肝癌早篩生物標記物。

研究者采用MCTA-Seq技術共分析了151份樣本，包括57份癌與癌旁組織樣本和94份來自肝細胞癌患者、肝硬化患者及正常個體的血漿樣本。在肝癌組織中，他們發現有近九百個CpG島發生了異常高甲基化。而在小肝癌（≤ 3 cm）患者血漿樣本中，則鑒定出近四百個甲基化水平顯著增高的CpG島；進一步提高篩選標準后，獲得了四十多個表現的血漿CpG島標記物。有趣的是，他們發現肝癌患者血漿CpG島標記物可以分為兩類，其中一類部分直接來自肝癌組織，而另一類則由肝癌組織與非癌肝組織共同釋放。在小肝癌（≤ 3cm）患者的血漿中，后一類標記物上升的水平甚至超過了前一類。手術切除腫瘤后，兩類標記物均顯著下降，表明它們都與腫瘤密切相關。后一組新型血漿CpG島標記物的發現展示了MCTA-Seq技術無偏見篩選的優勢。

通過聯合兩類血漿CpG島標記物，MCTA-Seq技術診斷肝細胞癌的靈敏度為94%，特異度為89%。尤為重要的是，MCTA-Seq成功地對本研究中全部15例AFP呈現假陰性的肝細胞癌患者做出了正確的診斷。

鑒于大多數類型的腫瘤都會發生CpG島異常高甲基化，MCTA-Seq技術還有望用于其它類型癌癥的無創性早期篩查。另外，由于不同類型的腫瘤有*的甲基化圖譜，MCTA-Seq同時還具有識別腫瘤組織來源的潛力。MCTA-Seq的三步建庫反應在一個PCR管中即可完成，僅需淺度測序，是一種簡便、經濟和具有廣闊應用前景的游離DNA測序新技術。

北京大學生命科學學院生物動態光學成像中心的文路博士、博士研究生李靜宜、劉曉萌和北京大學醫學部的碩士研究生郭化虎是這篇論文的并列*作者。本中心的湯富酬研究員、黃巖誼研究員和北京世紀壇醫院肝膽胰外科的彭吉潤教授是該論文的共同通訊作者。湯富酬研究員和黃巖誼研究員同時是北大清華生命科學聯合中心的研究員。該項研究得到了國家自然科學基金的支持。