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文献赏析:粪便DNA甲基化标记与结直肠癌早筛

已有 3235 次阅读 2020-11-3 08:25 |系统分类:论文交流

文献来源: DNA methylation biomarkers in stool for early screening of colorectal cancer. J Cancer. 2019 Aug 28;10(21):5264-5271


1、研究目的

本研究通过探讨粪便样本中Sept9、BMP3、NDRG4和SDC2基因的甲基化状态,及其与结直肠癌的关系,筛选出诊断结直肠癌有效的甲基化检测标记物。


2、技术路线   


 

 image.pngimage.pngimage.png                                                                                 

  

 3、材料与方法

从癌症患者和非癌症患者大便及结直肠癌组织中分离纯化DNA。用甲基化特异性聚合酶链反应(PCR)对SEPT9、BMP3、NDRG4和SDC2的基因甲基化水平进行定量。获得不同基因的Ct值后,计算它们的甲基化水平M=2(∆Ct参考基因-∆Ct目标基因)。利用不同基因的甲基化水平数据按照不同基因组合拟合成二元logistic回归模型(glm包,R),建立诊断模型。对于单基因标记,用目的基因和参考基因ACTB进行拟合。通过Youden的J指数确定最优阈值。为了验证模型的有效性,将整个队列随机分为两部分: 训练队列(60%)和测试队列(40%)。训练队列用于模型的建立,测试队列用于模型的性能评估。

 

统计分析

方法

用途

Wilcoxon秩和检验

比较不同分组间的甲基化水平

ROC分析

估计ROC和AUC值以评价诊断的准确性

Delong检验

比较AUC值(pROC)的差异显著性

jtools

绘制模型效果图和相关系数

 

4、结果与分析

4.1 组织样本甲基化检测

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图1、结直肠癌组织样本中四个基因的甲基化水平分布

qMSP检测正常组织(Norm)、癌旁正常组织(NAT)和肿瘤组织(tumor)获得的甲基化水平分布图。(a)不同基因的Ct值箱线图。(b)不同基因的甲基化水平分布图。均显示,SEPT9、NDRG4和SDC2的甲基化水平是肿瘤组织极显著高于正常组织。但BMP3基因这种趋势不显著。


4.2 粪便样本甲基化检测 



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图2 粪便样本检测结果

a图是不同基因在正常人、腺瘤患者及癌症患者之间甲基化程度比较。b和c图分别是腺瘤患者和大肠癌患者粪便甲基化检测结果的韦恩图,显示不同标记物检测结果的符合程度。

 

image.pngimage.png

图3 不同基因的诊断性能测试(粪便标本)

利用单个基因和四个基因组合(组合4)或三个基因组合(组合3)进行诊断,绘制出训练队列(a)和测试队列(b)的ROC曲线。(c)图是联合测试模型4中每个基因的效应。(d)图是联合测试模型4和联合测试模型3的参数比较。

image.pngimage.png

图5、大便样本DNA检测模型在结直肠癌和腺瘤中的诊断价值评价:(a)正常人与腺瘤患者(Ade)或CRC患者的ROC曲线。(b)腺瘤患者(Ade)或CRC患者样本的AUC值及其诊断敏感性。

 

五、结论

SEPT9、NDRG4和SDC2基因的DNA甲基化状态对大肠癌具有显著的诊断价值,而BMP3没有显著的诊断价值。此外,SEPT9、NDRG4和SDC2甲基化的联合检测结直肠癌和腺瘤具有高度可行性,对结直肠癌的检测效果优于腺瘤。粪便标本中SEPT9、NDRG4和SDC2的甲基化状态可作为大肠癌早期筛查的潜在生物标志物。




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