由聖安娜兒童癌症研究所（St. Anna CCRI）的科學家領導的一項研究與奧地利科學院分子醫學研究中心（CeMM）合作，為兒童腫瘤的”液體活檢”分析提供了一種創新方法。這種方法利用了腫瘤滲入血流的小DNA片段的碎片模式，這些碎片反映了許多兒童癌症的獨特表觀遺傳特徵。

以尤因肉瘤（一種多發於兒童和年輕成人的骨腫瘤）為重點，由聖安娜中央研究院的Eleni Tomazou博士領導的團隊展示了該方法在腫瘤分類和監測方面的效用，它允許對癌症治療進行密切監測，而無需進行高侵入性的腫瘤活檢。

在腫瘤中，癌細胞不斷分裂，一些癌細胞在此過程中死亡。這些細胞經常將它們的DNA釋放到血液中並在那裡循環，這可以用高通量DNA測序等基因組學方法進行分析。這種”所謂的液體活檢”分析為經常需要手術的傳統腫瘤活檢提供了一種微創的替代方法，為個性化治療帶來了巨大的希望，例如讓經常檢查腫瘤的分子變化成為可能。然而，到目前為止，液體活檢在兒童癌症方面的應用受到了阻礙，因為許多兒童腫瘤的基因改變很少。

利用腫瘤特定的表觀遺傳模式

來自垂死腫瘤細胞的無細胞DNA以小片段的形式在血液中循環。它們的大小既不是隨機的，也不完全由DNA序列決定。相反，它反映了DNA在癌細胞內的包裝方式，並受到這些細胞的染色質（即DNA、蛋白質和RNA的複合物）結構和表觀遺傳學概況的影響。它們的關聯度很高，因為表觀遺傳模式–有時被稱為基因組的”第二代碼”對於人體的不同細胞類型具有特徵性差異。表觀遺傳機制導致了基因功能的變化，這些變化不是基於DNA序列的變化，而是傳遞給子細胞。對無細胞DNA片段模式的分析提供了一個獨特的機會來了解腫瘤內部的表觀遺傳調控，而不需要通過手術切除腫瘤細胞，甚至不需要知道體內是否存在腫瘤以及在哪裡存在腫瘤。

Peter Peneder, MSc, Adrian Stuetz, PhD, and Eleni Tomazou, PhD, 開發了一種基於腫瘤表觀遺傳學的液體活檢分析。資料來源：聖安娜兒童癌症研究所

“我們之前確定了尤因肉瘤獨特的表觀遺傳學特徵。我們推斷，這些特徵性的表觀遺傳學特徵應該保留在血液中循環的腫瘤來源DNA的片段模式中。這將為我們提供一個急需的標記，用於使用液體活檢概念進行早期診斷和腫瘤分類，”聖安娜中央研究院基於表觀基因組的精準醫學小組的首席研究員Tomazou博士解釋說。

這項新研究為分析無細胞DNA片段的各種指標設定了基準，並介紹了LIQUORICE算法，用於檢測基於癌症特定染色質特徵的循環腫瘤DNA。科學家們用機器學習分類器來區分癌症患者和健康人，以及不同類型的小兒肉瘤。Tomazou博士說：”通過將這些機器學習算法與我們在血流中的腫瘤來源DNA的廣泛全基因組測序數據聯繫起來，分析變得高度敏感，在許多情況下超過了傳統的遺傳分析敏感度。”

根據科學家們的說法，他們的方法可以用於微創診斷，而且還可以作為預後標記，監測哪個病人對治療有反應。此外，它可能作為新輔助治療（即手術前的化療）期間的預測性標記，有可能實現根據治療反應調整劑量。”現在，大多數患者接受非常高劑量的化療，而一些患者可能通過較輕的治療已經治愈，這將減少他們以後患其他癌症的風險。對兒童骨腫瘤的適應性臨床試驗和個性化治療有真正的醫療需求。”