传统的肿瘤筛查、诊断和治疗方法在性能、成本等方面存在一定局限性。近日，吉因加联合中山大学医学院开发的肿瘤DNA甲基化层次聚类溯源算法（CHCT）在国际知名生信期刊BMC Bioinformatics 上发表。该算法利用机器学习和公开数据库分析，证实其对肿瘤溯源准确性高达94.46%，且能够根据甲基化分子图谱精准预测肿瘤发生部位，该方法学可迁移应用于癌症早筛、器官损伤等场景，有潜力成为一种精准、实用的甲基化分析底层算法。
癌症筛查诊断的“柳暗”与“花明”
肿瘤作为一种高度复杂的疾病，其筛查、诊断、治疗面临着诸多挑战。随着基因检测技术的发展，DNA甲基化作为一种新兴的生物标志物，展现出巨大的应用潜力。这是因为不同器官的细胞及其在各种疾病状态下的甲基化图谱不同，而这些甲基化信号能够实时释放到血液的cfDNA中。利用这一特性，可以准确筛查早期肿瘤、溯源肿瘤发生部位、精确分析cfDNA的细胞类型组成分布、明确各器官的损伤程度等，为精准医疗提供了新途径。
然而，甲基化组学分析面临的一个关键科学问题是如何挑选稳定可靠的 marker，再从血液混合信号中解耦出早期疾病端倪。为解决上述问题，吉因加以肿瘤为例，充分挖掘数据集中不同类型肿瘤的甲基化分子特征相似性，使用层次聚类的机器学习方法开发了一种肿瘤DNA甲基化层次聚类溯源算法——CHCT，构建了从甲基化分析、marker选择到肿瘤部位溯源的一整套方法学，可以说是用甲基化组学分析溯源肿瘤发生部位的优秀范例！值得一提的是，近期Nature评述 “Forget lung, breast or prostate cancer: why tumour naming needs to change” 提出了异癌同治、同癌异治的问题，认为根据肿瘤分子特征进行癌症分类更符合当下的治疗策略，而本文提出的层次聚类算法清晰地揭示了不同癌种之间甲基化分子水平的远近关系，有助于实现针对肿瘤驱动特征的个性化治疗方案。
分析结果表明，CHCT在测试集1660个样本中的分类准确性高达94.46%，并在独立样本队列中显示出良好的诊断潜力。此外，对于超出CHCT原始分类范围的癌症类型，也能给出一定的预测结果。
研究方法示意图
“本次采用层次聚类算法，揭示不同癌种在甲基化分子水平的特征差异与近缘关系，同时也为甲基化组学在癌症早筛、原发与转移部位溯源、器官损伤的广泛应用奠定坚实基础。”
—吉因加基因研究院助理院长 方欢
双管齐下，GM-seq加持底层生信技术
实现多领域biomarker精准筛选
吉因加在肿瘤溯源领域取得了重要突破，其创新性技术结合了可同步检测基因组变异和甲基化的国家优秀专利技术GM-seq（专利号：ZL 202010774753.3）与CHCT底层算法，提供了肿瘤溯源的独特双重优势。此外，通过开发谱系分层筛选甲基化位点专利算法（专利号：ZL 2022 1 1067693.7），助力biomarker开发，拓宽了肿瘤早筛和器官损伤监测领域的可能性。
肿瘤早筛
基于这一套技术策略，吉因加在泛癌早筛领域进行了全面布局。通过7年的技术积累和产品迭代，对8大癌种的多维组学特征进行了深入分析，成功研发了一款泛癌早筛产品。这款产品在敏感性和特异性方面具有不俗实力，不久即将面世！此外，公司联合业内专家，正在稳步推进包括肝癌、肺癌、胰腺癌在内的多种癌症研究的标杆项目及学术成果。
器官损伤监测
在器官损伤评估方面，吉因加基于cfDNA甲基化技术，有望通过一管血实现biomaker精准识别，从而溯源解析全身多器官损伤情况。目前已与多家单位合作，开展包括心脑血管疾病、代谢系统疾病、自身免疫性疾病等相关的科研项目，对推动预防医学和精准医疗的发展具有重要意义。
自成立以来，吉因加一直专注肿瘤NGS技术打磨及生信能力提升，推出包括ER-seq、IR-seq、GM-seq等在内的多项独创核心技术，奠定了NGS生信领域的领先地位。迄今，吉因加获得专利授权100多项，软著授权80多项，荣获国家优秀专利奖，多项专利成果实现转化应用和临床推广，为公司肿瘤精准治疗、癌症早筛早诊、全病程监测等核心产品服务提供了强大赋能。未来，吉因加将继续以临床需求为驱动，不断拓展技术边界，保持我们生信算法领先的优势，为推动医疗行业的发展做出更为大贡献。
关于吉因加
吉因加创立于2015年，是诞生于精准医疗大背景下的创新型高科技企业。公司坚持国产自主战略，以检测大平台、制造大平台和数据大平台为载体，提供面向医学、科技、健康三大业务方向的基因检测产品与服务，实现从技术突破、学术引领、产品创新到市场领先的发展之路。