cSMART血漿游離DNA檢測技術

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獨創的血漿DNA測序文庫構建技術,保證昂科益極高的準確率

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Berrygenomics014

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cSMART技術

什么是循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)

早在1948年,研究人員便在外周血中發現了游離DNA。30年后,研究人員發現腫瘤患者外周血中DNA含量顯著高于正常人,隨后研究人員在患者外周血中檢測到了突變的原癌基因,并且與原發腫瘤一致,證實了循環腫瘤DNA(circulating tumor DNA,ctDNA)的存在。

與正常人相比,腫瘤患者體內存在大量的ctDNA,它們來自于凋亡或/和壞死的腫瘤細胞,這些源于腫瘤組織或循環腫瘤細胞(circulating tumor cell,CTC)的DNA片段攜帶著腫瘤特異性DNA序列進入血液循環,形成了可在外周血中檢測到的循環腫瘤DNA。

臨床個體化診療遇到的重要瓶頸之一即是大部分腫瘤患者無法進行組織活檢,以肺癌為例,臨床上初診的70-80%非小細胞肺癌病人已到晚期,失去了手術機會,腫瘤組織獲取困難;另一重要瓶頸來自于普遍存在的腫瘤異質性,同一病灶內的不同細胞間存在差異,原發灶與轉移灶之間存在差異,不同轉移灶之間也可能存在差異,這些都對以腫瘤組織為檢驗樣本的檢測方法提出了挑戰,而存在于外周血的循環腫瘤DNA片段無疑成為這些患者的福音。循環腫瘤DNA中的特異性序列與組織樣本來源的腫瘤特異性序列保持著高度的一致性,通過對循環腫瘤DNA測序,分析其突變類型與數量,確定對該突變類型敏感的治療手段和靶向藥物,對腫瘤治療進行預后檢測,最終形成針對不同患者的個體化診療方案。

cSMART可高靈敏度和高準確性地定量檢測循環腫瘤DNA(ctDNA)

腫瘤患者的外周血中除含有ctDNA外,大多數的游離DNA來自于正常細胞,ctDNA只占外周血游離DNA的很小一部分。如何對微量的ctDNA進行準確的檢測與定量,是依靠ctDNA進行腫瘤檢測必須要解決的難題。

貝瑞和康自主研發的環化單分子擴增和重測序技術(Circulating Single-Molecule Amplification and Resequencing Technology,cSMART),通過對外周血中游離DNA片段進行標記、 環化、擴增和高通量測序,并采用獨特計數方式,檢測靈敏度達3/10000,因此能夠準確、定量地分析外周血中游離DNA片段所攜帶的多種突變。cSMART技術已成功應用于無創產前單基因病的檢測中,相關研究發表于2015年的《 Clinical Chemistry》上。

cSMART

圖1.cSMART技術原理

參考文獻:Lv, W., et al., Noninvasive Prenatal Testing for Wilson Disease by Use of Circulating Single-Molecule Amplification and Resequencing Technology (cSMART). Clin Chem, 2015. 61(1): p. 172-81.

表1: 常見無創腫瘤DNA檢測方法對比

檢測方法 技術分辨率 定量結果重復性(CV)* 多突變Panel檢測 新發突變檢測
PCR平臺 ARMS-PCR 1/100 N/A
ddPCR 1/1000 20%
BEAMing 1/1000 20%
NGS平臺 捕獲測序 1/100 10%
PCR擴增子測序 1/500 20%
cSMART 3/10000 5%

腫瘤組織與胎兒胎盤有著類似的釋放DNA片段的現象,因此,cSMART技術在腫瘤檢測領域同樣具有廣闊的應用前景。

基于cSMART技術的無創腫瘤DNA檢測可以準確判斷血漿中ctDNA的突變位點及數量,指導制定針對不同病患的個體化治療方案。此外,可在用藥前后多次取樣,以血漿中含有基因突變的ctDNA比例作為指標,實時監測疾病進展,及時發現耐藥性突變,方便臨床醫生調整治療方案。該技術的臨床驗證試驗已在北京、浙江、河南等地的多家三甲醫院開展,并取得良好的實驗數據。

cSMART應用于無創腫瘤DNA檢測,對比配對腫瘤組織樣本的靈敏度達96.0%*

針對103位III期和IV期非小細胞肺癌患者,采集血液樣本,進行昂科益非小細胞肺癌基因檢測,并與配對腫瘤組織樣本的分子診斷結果進行對比。試驗結果顯示:

敏感性 >96
特異性 >100
總符合率* >99

*以EGFR L858R基因突變計

cSMART可高靈敏度和高準確性地定量檢測組織樣本DNA

cSMART技術還可以應用于腫瘤組織樣本,并開展臨床驗證試驗。針對184位非小細胞肺癌患者,采集腫瘤組織樣本,分別采用昂科益cSMART技術和ARMS-PCR進行檢測,試驗結果顯示:?cSMART應用于組織樣本對比配對腫瘤組織樣本的ARMS-PCR結果,靈敏度達95.8%

敏感性 >95.8
特異性 >93.8
總符合率* >94.6

*以EGFR基因突變計

cSMART的技術優勢

  • 高覆蓋度:>99%熱點區域覆蓋
  • 高深度:40000x平均測序深度
  • 高均一度:>90%熱點區域的測序深度>20000x
  • 高靈敏度:3/10000檢測靈敏度可有效識別低比例突變
  • 高符合度:>90%陽性符合率,>99%陰性符合率,>95%總符合率

cSMART的檢測優勢

  • 簡便全面:僅需10 mL靜脈血,即可實時進行多基因、多位點、多種突變類型檢測。對于組織樣本,也可進行該檢測。
  • 準確靈敏:通過獨特的barcorde接頭和反向引物設計,極大限度降低PCR擴增的偏好性,保證較高靈敏度與準確性
  • 絕對定量:可隨時取樣進行絕對定量檢測,精準及時的獲取腫瘤基因突變信息
  • 穩定可靠:歷經數千例臨床樣本的有效驗證,流程更穩定,結果更可靠。