说说粪便DNA提取在结直肠癌研究中的应用

MP Biomedicals (Shanghai) Co.,Ltd. 安倍医疗器械贸易（上海）有限公司

2020/09/04 09:14

结直肠癌（CRC），是结肠癌和直肠癌的通称，也称作大肠癌，指发生在人体下消化道结肠或直肠部位的恶性肿瘤，占全球所有肿瘤类型的10%，全球第四大癌症相关死因。

据 2018 年中国癌症统计报告显示，我国结直肠癌发病率、死亡率在全部恶性肿瘤中分别位居第 3 及第 5 位，其中新发病例 37.6 万，死亡病例 19.1 万，也就是说，每 3 分钟就有 2 人患病。

实际上，结直肠癌不仅是一种高发的癌症，美国研究者发现，结直肠癌的平均患者年龄正在持续降低。越来越多年轻人患上了这种所谓的“老年病”。

早期筛查是遏制结直肠癌高发的有效措施之一，可以降低50%结直肠癌死亡率。美国、英国、日本等发达国家已将结直肠癌筛查列入公众健康方案。结直肠癌筛查，有潜血试验，弯曲乙状结肠镜检以及结肠镜等常用的筛查手段。粪便潜血试验存在敏感性低和假阳性高的弊端，而肠镜检测也因其侵入性和肠道准备合格率低等原因导致依从性偏低，无法很好地满足患者的实际需求。

因此，一项新的筛查检测技术应运而生——粪便DNA检测。并于2018年写入《中国结直肠肿瘤早诊筛查策略专家共识》以及《防癌体检规范专家共识》中，成为中国官方推荐使用的癌症早诊筛查手段。

随着肠道微生物在慢性病预防、管理和治疗中的作用被人类的充分认可，粪便DNA检测作为检测肠道微生物的一种有效手段，已逐渐成为精准医学研究的热点。

01.粪便DNA检测原理

粪便DNA检测主要集中在DNA突变和甲基化的检测，而甲基化因其细胞发生率比突变高且易于检测，成为近年来研究的热点。

（1）DNA突变检测
由于脱落人类粪便的肿瘤细胞DNA不可能为单一的基因，因此为达到足够的敏感性，需要采用多靶点DNA联合检测。

目前投入商业应用的方法，是一种多位点检测板，包括21种点突变（包括K-ras、APC和P53基因），1个BAT-26（—种微卫星不稳定性的标记）的探针和一个DIA（DNA完整性分析，DNA integrity analysis）标记。

（2）DNA甲基化检测
DNA甲基化是表观遗传修饰的主要方式之一，在许多恶性肿瘤的癌前病变中均发现了多个抑癌基因的CpG岛高甲基化。在结直肠癌中发生甲基化基因有P16、CD-KN2A、MLH1和MGMT等。Ahlquist等研究表明，在结直肠癌患者粪便中检测到的异常甲基化与癌组织中改变一致，应用3种标记（CDKN2A、MGMT和MLH1）联合检测粪便DNA甲基化对诊断结直肠癌的敏感性为58%，特异性为70%。近来发现SFRP2基因甲基化时，WNT途径激活，导致结直肠癌的发生，被认为是结直肠癌发生的早期事件。

02.粪便DNA检测面临的问题

要实现基于粪便DNA的筛查也并非易事，粪便样本中99.99%的DNA都来源于细菌和食物，只有0.01%来源于人体脱落的肠道上皮和肿瘤细胞。

因此，对于检测机构或实验室来说，想要提取到满足检测要求的DNA，会面临以下问题：

1.需要处理毫克至数克的粪便样本；

2.需要去除粪便中食物源杂质对DNA收率和纯度的干扰；

3.需要提高人上皮细胞和肿瘤细胞DNA的提取效率；

4.需要减少人工操作步骤，避免出错风险；

5.需要能同时处理大量样本，提高工作效率。

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图|基因组DNA电泳分析

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