基準(zhǔn)醫(yī)療文章速遞:基于非侵入性DNA甲基化檢測的肺結(jié)節(jié)精準(zhǔn)診斷
2021/4/26 9:28:58 來源:中國企業(yè)新聞網(wǎng)
導(dǎo)言:近日,基準(zhǔn)醫(yī)療范建兵教授團(tuán)隊與廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院何建行教授/梁文華教授團(tuán)隊等14家參研中心在國際知名學(xué)術(shù)期刊《The Journal of Clinical Investigation》發(fā)表了臨床研究論文。
近日,基準(zhǔn)醫(yī)療范建兵教授團(tuán)隊與廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院何建行教授/梁文華教授團(tuán)隊、中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院程超教授團(tuán)隊、中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院喻風(fēng)雷教授團(tuán)隊等14家參研中心在國際知名學(xué)術(shù)期刊《The Journal of Clinical Investigation》(影響因子:11.864)發(fā)表了標(biāo)題為Accurate diagnosis of pulmonary nodules using a non-invasive DNA methylation test的多中心臨床研究論文!
2020年12月15日,世界衛(wèi)生組織國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)發(fā)布了2020年全球最新癌癥數(shù)據(jù),統(tǒng)計了全球185個國家36種癌癥類型的最新發(fā)病率、死亡率情況,以及癌癥發(fā)展趨勢。數(shù)據(jù)顯示,2020年全球新發(fā)癌癥1930萬例,死亡近1000萬例;每5人中就有1人將在其一生中患癌癥;每8名男性、每11名女性中就有1人將因癌癥而死亡,其中,肺癌仍是導(dǎo)致癌癥死亡的首要原因,約占癌癥總死亡人數(shù)的18%。
研究發(fā)現(xiàn),肺癌的預(yù)后與診斷階段高度相關(guān),5年總生存率從IA期的85%顯著下降到IV期的6%。這使得肺癌早篩早診成為一種挽救生命和節(jié)省醫(yī)療成本的最有利策略。
目前,對肺結(jié)節(jié)患者的臨床管理依賴于重復(fù)的LDCT/CT掃描或侵入性檢查,但這些方式易引起誤判及過度診療,現(xiàn)階段迫切需要一種準(zhǔn)確的非侵入性檢查來識別良惡性結(jié)節(jié)從而減少非必要的侵入性檢查。
本項研究結(jié)果表明,基于血液的cfDNA甲基化標(biāo)志物分類模型PulmoSeek可作為更好的檢測手段來實現(xiàn)肺結(jié)節(jié)良惡性分類,顯著提升肺結(jié)節(jié)診斷準(zhǔn)確率,并為臨床診療提供更有效決策指導(dǎo),助力肺癌早發(fā)現(xiàn)早治療。
作為肺癌早診的一個突破性進(jìn)展,基準(zhǔn)醫(yī)療已成功將甲基化檢測模型PulmoSeek升級為PulmoSeek Plus。PulmoSeek Plus是全球首個通過聯(lián)合外周血中肺癌特異性DNA甲基化位點的甲基化水平和肺部結(jié)節(jié)CT影像學(xué)AI分析,經(jīng)機(jī)器學(xué)習(xí)構(gòu)建出的聯(lián)合診斷模型。我們將在近期公布PulmoSeek Plus的資訊,敬請留意。
以下為本項研究具體內(nèi)容分享:
本項目基于389例5-30mm肺結(jié)節(jié)陽性患者血漿樣品,通過靶向DNA甲基化測序,開發(fā)了PulmoSeek肺結(jié)節(jié)良惡性診斷模型,并在140例血漿樣品集中進(jìn)行了獨立驗證;與此同時,本研究還在不同病理分期、不同結(jié)節(jié)大小及不同結(jié)節(jié)類型亞組中測試了該模型的診斷性能。
1、研究工作流程
在該項14家中心參與的前瞻性采樣、回顧性盲法評估臨床研究(prospective-specimen collection and retrospective-blinded-evaluation,PRoBE)中,合計入組585例患者,因cfDNA提取量不足(<5ng)排除30例,因測序QC不合格排除26例。利用309例血漿樣本作為訓(xùn)練集,構(gòu)建了PulmoSeek診斷模型,并在80例血漿樣本的測試集中初步評估了該模型的診斷性能;之后,又在140例血漿樣本的獨立驗證集中對該模型進(jìn)一步評估。本研究重點考察了該模型對于直徑為6-20mm且臨床上判別難度較大的結(jié)節(jié)的診斷性能。最后,將PulmoSeek模型與其他臨床常用的檢測手段進(jìn)行了比較(Figure 1)!
Figure1. Study flow of participants in the study.2、PulmoSeek與Mayo Clinic/VA模型在5-30mm結(jié)節(jié)診斷中的性能比較
從ROC曲線可以看出PulmoSeek良好的分類性能(Figure 2):
(A)在測試集中,PulmoSeek模型ROC曲線下面積(AUC)為0.83;在獨立驗證集中,AUC為0.84。
(B)在獨立驗證集中,Mayo Clinic模型的AUC為0.59,而Veteran’s Affairs(VA)模型的AUC為0.54。
(C)PulmoSeek在測試集(包含20例良性結(jié)節(jié)和60例惡性結(jié)節(jié))的混淆矩陣及模型預(yù)測分?jǐn)?shù)的分布。
(D)PulmoSeek在獨立驗證集(包含40例良性結(jié)節(jié)和100例惡性結(jié)節(jié))的混淆矩陣及模型預(yù)測分?jǐn)?shù)的分布!
Figure2. PulmoSeek performance compared to Mayo Clinic/VA model in all nodule sizes.3、PulmoSeek在早期肺癌中的表現(xiàn)
以下數(shù)據(jù)基于獨立驗證集計算得出(Figure3):
(A)PulmoSeek在早期癌癥中的敏感性:0期為100%(n=2),IA期為94.1%(n=85),1B期為100%(n =5)。
(B)PulmoSeek在IA期不同亞分期的敏感性:IA1期為86.4%(n=22),IA2期為95.0%(n=40),1A3期為100% (n=23)!
Figure3. PulmoSeek performance in early-stage lung cancer.4、PulmoSeek與Mayo Clinic/VA模型在6-20mm結(jié)節(jié)中的性能比較(Figure 4)
(A)在測試集中,PulmoSeek模型AUC為0.76;在獨立驗證集中,PulmoSeek模型AUC為0.84。
(B)在獨立驗證集中,Mayo Clinic模型的AUC為0.60,VA模型的AUC為0.51。
(C)PulmoSeek在測試集(包含14例良性結(jié)節(jié)和43例惡性結(jié)節(jié))的混淆矩陣以及模型預(yù)測分?jǐn)?shù)的分布。
(D)PulmoSeek在獨立驗證集(包含30例良性結(jié)節(jié)和73例惡性結(jié)節(jié))的混淆矩陣以及模型預(yù)測分?jǐn)?shù)的分布。
Figure 4. PulmoSeek performance compared to Mayo Clinic/VA model in 6-20mm nodule sizes.5、PulmoSeek與PET-CT在不同類型結(jié)節(jié)中的性能比較
該圖(Figure 5)顯示了獨立驗證集中包含PET-CT診斷記錄的每個患者分別基于PulmoSeek(盒形)和PET-CT(菱形)的診斷結(jié)果。綠色表示樣品診斷正確,紅色表示不正確。PulmoSeek正確識別了實性結(jié)節(jié)亞型中的8/10例,部分實性結(jié)節(jié)亞型中的9/11例,磨玻璃結(jié)節(jié)亞型中的5/5例。PET-CT正確地識別了實性結(jié)節(jié)亞型中的6/10例,部分實性結(jié)節(jié)亞型中的7/11例,磨玻璃結(jié)節(jié)亞型中的0/5例。
Figure 5. PulmoSeek performance in different nodule types and comparison to PET-CT.本研究通過將深度學(xué)習(xí)以及傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法相結(jié)合,成功開發(fā)出一個具有100個甲基化標(biāo)志物的模型PulmoSeek,并對其進(jìn)行了多維度驗證:該模型在140個獨立驗證樣本上的ROC-AUC為0.843,準(zhǔn)確率為0.800。該模型在多個方面的評價中均表現(xiàn)出優(yōu)異的綜合診斷性能:1)在6-20mm大小的結(jié)節(jié)亞組(N=100)中,當(dāng)發(fā)病率為10%時,模型靈敏度為1.000,NPV為1.000;2)在I期肺癌樣本中(N=90),敏感性為0.971;3)在不同的結(jié)節(jié)類型中模型表現(xiàn)同樣穩(wěn)定:當(dāng)發(fā)病率為10%時,對于實性結(jié)節(jié)亞型(N = 78),靈敏度為1.000,矯正后NPV為1.000;對于部分實性結(jié)節(jié)亞型(N=75),靈敏度為0.947,矯正后NPV為0.983;對于純磨玻璃結(jié)節(jié)(N=67),靈敏度為0.964,矯正后NPV為0.989。通過比較分析發(fā)現(xiàn),在區(qū)分惡性肺結(jié)節(jié)與良性肺結(jié)節(jié)方面,PulmoSeek模型優(yōu)于PET-CT及兩種臨床常用的肺結(jié)節(jié)評估模型(Mayo Clinic和Veterans Affairs)。
原文鏈接:https://www.jci.org/articles/view/145973
特別鳴謝14家參研中心及團(tuán)隊:(排名不分先后)
廣州醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院,何建行教授/梁文華教授團(tuán)隊;
中山大學(xué)附屬第一醫(yī)院,程超教授團(tuán)隊;
中南大學(xué)湘雅二醫(yī)院,喻風(fēng)雷教授團(tuán)隊;
中南大學(xué)湘雅醫(yī)院,張春芳教授團(tuán)隊;
四川大學(xué)華西醫(yī)院,劉倫旭教授團(tuán)隊;
山東大學(xué)齊魯醫(yī)院,田輝教授團(tuán)隊;
南方醫(yī)科大學(xué)南方醫(yī)院,蔡開燦教授團(tuán)隊;
南華大學(xué)附屬第二醫(yī)院,劉翔教授團(tuán)隊;
深圳市人民醫(yī)院,王正教授團(tuán)隊;
安徽省胸科醫(yī)院,徐寧教授團(tuán)隊;
哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第四醫(yī)院,崔鍵教授團(tuán)隊;
江蘇省人民醫(yī)院,陳亮教授團(tuán)隊;
北京腫瘤醫(yī)院,楊躍教授團(tuán)隊;
首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院,支修益教授團(tuán)隊。
關(guān)于基準(zhǔn)醫(yī)療AnchorDx
引領(lǐng)精準(zhǔn)醫(yī)療,造福千家萬戶。
基準(zhǔn)醫(yī)療成立于2015年,由基因技術(shù)領(lǐng)域的世界級團(tuán)隊領(lǐng)軍,是一家國際領(lǐng)先的采用甲基化高通量測序進(jìn)行癌癥早篩早診產(chǎn)品開發(fā)的公司。
基準(zhǔn)醫(yī)療是國內(nèi)首家將DNA甲基化高通量測序技術(shù)用于腫瘤診斷的公司,并自主打造了國內(nèi)最大早期癌癥甲基化數(shù)據(jù)庫。同時,基準(zhǔn)醫(yī)療還自建有以肺癌早篩早診和治療為中心的動態(tài)大數(shù)據(jù)和人工智能平臺。
自創(chuàng)立以來,基準(zhǔn)醫(yī)療一直致力于自主開發(fā)有真正臨床價值的癌癥早篩早診產(chǎn)品,產(chǎn)品管線覆蓋了包括肺癌、乳腺癌、消化道癌和泌尿系統(tǒng)癌在內(nèi)的超過70%高發(fā)癌種的單癌種、多癌種和泛癌種早篩早診產(chǎn)品。
目前基準(zhǔn)醫(yī)療已上市的兩款產(chǎn)品,肺結(jié)節(jié)良惡性診斷PulmoSeek(已升級為PulmoSeek Plus)與膀胱癌早檢UriFind,相關(guān)檢測技術(shù)均被國際重要醫(yī)學(xué)期刊收錄。未來,基準(zhǔn)醫(yī)療將以持續(xù)創(chuàng)新為驅(qū)動力,開發(fā)更多國際領(lǐng)先早檢技術(shù)和產(chǎn)品,成為全球癌癥早診早篩影響力企業(yè)。
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