我院肝胆胰肿瘤外科与北京大学生物动态光学成像中心合作，研发出一种无创早期诊断肝细胞癌的新技术——甲基化CpG短串联扩增与测序（MCTA-Seq）。该技术通过对患者外周血游离DNA中异常高甲基化CpG岛进行全面测序分析，实现对肝细胞癌的早期诊断，是癌症诊断方法上的一个突破。研究结果在线发表于10月30日的《细胞研究》（Cell Research）上，并将以期刊封面文章的形式正式刊出。
肝胆胰肿瘤外科的彭吉润教授和北京大学生物动态光学成像中心的汤富酬研究员、黄岩谊研究员是该论文的共同通讯作者。北京大学生物动态光学成像中心的文路博士、博士研究生李静宜、刘晓萌和彭吉润教授的硕士研究生郭化虎是这篇论文的并列第一作者。该项研究得到了国家自然科学基金的支持。
DNA甲基化是指DNA的胞嘧啶（C）被加上一个甲基而形成甲基胞嘧啶的表观遗传修饰，主要发生于CpG二核苷酸。CpG二核苷酸高度聚集于被称为CpG岛的基因组区域，这些区域主要位于基因转录起始处，具有重要的转录调控功能。CpG岛在正常细胞中大多处于去甲基化状态，但在肿瘤细胞中，大量CpG岛会发生异常高甲基化。CpG岛异常高甲基化不仅与肿瘤的发生发展密切相关，而且也是一种非常有前途的肿瘤标志物。
坏死的癌细胞会将DNA释放到血液中成为循环游离DNA，能否通过检测血液中携带异常高甲基化CpG岛的游离DNA而早期发现肿瘤呢？虽然早在上世纪九十年代就有学者开始这种尝试，但研究工作一直进展缓慢。其中，一个关键的瓶颈是缺乏能够同时检测大量CpG岛的高通量技术。早期肿瘤释放到外周血中的游离DNA极其微量且呈高度片段化，目前已有的DNA甲基化检测技术灵敏度均较低，远远不能满足对其进行高通量检测的要求。
MCTA-Seq技术巧妙地突破了这一瓶颈。通过选择性扩增甲基化CpG短串联CGCGCGG序列和随后进行高通量测序分析，MCTA-Seq可以在一个反应中同时检测到近九千个CpG岛，其检测下限可低至1-2个细胞的基因组DNA。此外，由于MCTA-Seq的三步建库反应在一个PCR管中即可完成，且仅需浅度测序，因此是一种简便、经济和具有广阔应用前景的游离DNA测序新技术。
肝细胞癌是全球发病率最高的肿瘤之一，死亡率居第三位。由于慢性乙型肝炎病毒感染者众多，肝细胞癌的发病率在我国一直居高不下。目前，血清甲胎蛋白（AFP）是临床上最常用的肝细胞癌早筛标记物，但阳性率仅为60-70%。因此，研发新的肝细胞癌早筛生物标记物非常必要。
研究者采用MCTA-Seq技术共分析了151份临床样本，包括57份癌与癌旁组织样本和94份来自肝细胞癌患者、肝硬化患者及正常个体的血浆样本。在肝癌组织中，研究者发现有近九百个CpG岛发生了异常高甲基化。而在小肝癌（≤ 3 cm）患者血浆样本中，研究者则鉴定出近四百个甲基化水平显著增高的CpG岛；进一步提高筛选标准后，获得了四十多个表现最佳的血浆CpG岛标记物。有趣的是，研究者发现肝癌患者血浆CpG岛标记物可以分为两类，其中一类直接来自肝癌组织，而另一类则来自非癌肝组织；在小肝癌患者的血浆中，后一类标记物上升的水平甚至超过了前一类。手术切除肿瘤后，两种来源的标记物均显著下降，表明它们都与肿瘤密切相关。后一组新型来源的血浆CpG岛标记物的发现展示了MCTA-Seq技术无偏见筛选的优势。
通过联合多个血浆CpG岛标记物，MCTA-Seq技术诊断肝细胞癌的灵敏度为93%，特异度为91%。尤为重要的是，MCTA-Seq成功地对本研究中全部15例AFP呈现假阴性的肝细胞癌患者做出了正确的诊断。
大多数类型的肿瘤都会发生CpG岛异常高甲基化，因此MCTA-Seq技术还有望用于其它类型癌症的无创性早期筛查。另外，由于起源于不同器官或组织类型的肿瘤具有独特的甲基化图谱，因此，采用MCTA-Seq技术，也有可能通过分析其CpG岛甲基化模式，而识别肿瘤的组织来源。
