作者:陳昱瑋/有勁生物科技

 

  近年來的癌症監測方法,除了固態病理切片,血漿游離DNA (Circulating cell-free DNA; cfDNA)等液態檢體的應用比重也越來越高,研究學者們紛紛投身此領域的研究。今年5月香港中文大學有一則研究便是利用篩檢血漿中第四型人類皰疹病毒 (Epstein-Barr virus,簡稱EBV或EB病毒;是一種DNA病毒)的游離DNA,達成鼻咽癌(Nasopharyngeal Carcinoma; NPC) 早期監測的目的1

 

  說到EB病毒與鼻咽癌的恩怨情仇,儘管鼻咽癌的發病成因至今尚未定案,但普遍認為可能的致病原因與環境、遺傳、以及本文主角⼀EBV脫不了關係。事實上,絕大多數的人都感染過EBV,但只有極少數被感染者會得到鼻咽癌。一般來說,EBV在感染寄主一段時間後,通常會轉入潛伏期,躲在人體內幾乎無法被偵測到。然而在鼻咽癌患者體內,由於EBV大量存在癌細胞中,因此絕大多數患者皆能測得EBV的蹤跡。於是,EBV便被拿來作為鼻咽癌早期監控的重要生物性指標。

 

  只不過,生物世界裡「幾乎所有規則都有例外」。一般人身上也有被測出EBV存在的機會,而且病毒陽性反應也可能不只是暫時的,而是持續性的。不論罹癌與否皆能測到EBV的這種情況,會嚴重影響此項監控指標的可信度,尤其是對陽性預測值(Positive predictive value; PPV)的影響;陽性結果的預測準確率若降低,就表示偽陽性案例出現的機會將提高。既然EBV的「普遍存在」已是既定事實,科學家便轉而將鼻咽癌監控指標候選聚焦到能被偵測到的那些EBV DNA上,看看能否找出什麼新機會。

 

  首先他們想到要問的是,鼻咽癌患者和其他人(未罹患鼻咽癌,但體內有偵測到暫時性或持續性的EB病毒陽性反應)身上所篩檢到的EBV DNA有差異嗎?不同處在哪裡?上述香港中文大學團隊在更早先的研究中曾證實鼻咽癌患者身上偵測到的EBV游離DNA片段是從鼻咽癌細胞持續不斷被釋放出來的。由此推論非鼻咽癌者身上測得的EBV DNA,來源是其他細胞,不會是鼻咽癌細胞。這次在2018年研究中,該團隊更進一步假設:由鼻咽癌細胞釋出的EBV DNA,其顯示出的分子特性應該會與非鼻咽癌者身上的EBV DNA不同;例如鼻咽癌患者血漿樣本中EBV游離DNA片段的濃度可能較高、長度也較長。以下實際的實驗結果也顯示,鼻咽癌患者血漿中測得的EBV DNA濃度的確較高,且DNA片段也確實較長。假如能將這些特性拿來作為鼻咽癌篩檢的指標,就能區分出EBV DNA的來源,並進一步判讀誰屬於體內帶有鼻咽癌細胞的高危險族群。

 

  圖一簡單扼要闡述了這項研究的流程。首先,將已確定有偵測到EB病毒陽性反應的鼻咽癌患者與非鼻咽癌者血漿樣本中的細胞分離出來,透過次世代定序,針對其中的EBV游離DNA進行定量與DNA片段長度的分析。

 

圖一、鼻咽癌患者與非鼻咽癌者血漿樣本的EB病毒 DNA定量與長度分析流程示意圖

181219_1.png

圖片來源:Lam, W.K.J., et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 May 29; 115(22):E5115-E5124.

 

 

  從圖二A的定序結果來看,血漿樣本中EBV DNA含量,只要是源自鼻咽癌病患的,都比非鼻咽癌者的(無論是暫時性或持續性陽性病毒反應)來的高。而從EBV短片段DNA(80-110個鹼基)的含量比例來看,從鼻咽癌患者來的EBV DNA片段就是比從非鼻咽癌者來的更長 (見圖二B)。接著令人振奮的圖二C是取血漿樣本中EBV DNA含量比例(Y軸)與EBV DNA短片段的含量比(X軸)所作的圖,此分析結果將不同來源(鼻咽癌患者與非鼻咽癌者)的EBV DNA漂亮又顯著地區隔出來;表示血漿樣本中EBV DNA的含量和DNA片段的長度可以用來作為篩檢鼻咽癌的有效指標。圖二D則是將以上方法與real-time PCR(qPCR)、定量分析、長度分析做了篩檢能力表現的比較。結合定量與長度分析的方法用來篩驗鼻咽癌高危險群的效果明顯優於其他三種方法,其準確率(0.97)與陽性預測值PPV(19.5)都提升很多;如此,除了可大大減少偽陽性案例的發生、省下因此衍生的追蹤確認相關醫療資源浪費,也簡化了測試流程,為癌症篩檢開展新的途徑。

 

圖二、EB病毒DNA的定量與長度分析

181219_2.png

 (A)比較鼻咽癌患者與非鼻咽癌者血漿樣本中EBV DNA的含量比例。(B)比較鼻咽癌患者與非鼻咽癌者血漿樣本中EBV短片段DNA(80-110個鹼基)的含量比例;短片段比例越高代表短片段含量越多。(C)以鼻咽癌患者與非鼻咽癌者血漿樣本中EBV DNA的含量比(Y軸)與EBV DNA短片段的含量比(X軸)作圖,依據這兩種指標特性將不同來源的EBV DNA區隔出來。(D)結合定量與長度的分析(紅色線條標示)與其他三種方法(長度分析、定量分析、real-time PCR分析)進行靈敏度以及專一性等篩檢能力表現的比較後,勝出。(圖片來源:Lam, W.K.J., et al. Proc Natl Acad Sci U S A. 2018 May 29; 115(22):E5115-E5124.)

 

 

 

參考文獻

1. Lam, W.K.J., Jiang, P., Chan, K.C.A., Cheng, S.H., Zhang, H., Peng, W., . . . Lo, Y.M.D. (2018 May 29). Sequencing-based counting and size profiling of plasma Epstein-Barr virus DNA enhance population screening of nasopharyngeal carcinoma. Proc Natl Acad Sci U S A, 115(22), E5115-E5124. https://doi.org/10.1073/pnas.1804184115

2. Chan, K. C., Zhang, J., Chan, A. T., Lei, K. I., Leung, S. F., Chan, L. Y., . . . Lo, Y. M. (2003). Molecular characterization of circulating EBV DNA in the plasma of nasopharyngeal carcinoma and lymphoma patients. Cancer Res, 63(9), 2028-2032. http://cancerres.aacrjournals.org/content/63/9/2028

 

官網用CC創用_SA.png

文章標籤

創作者介紹
創作者 Yourgene Health 的頭像
Yourgene Health

有勁的基因資訊

Yourgene Health 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()