Cancer Cell | 盧煜明院士團隊發表重磅綜述：cfDNA片段組學開啟癌癥無創診斷新紀元

近日，一項由香港中文大學盧煜明院士團隊發表在《Cancer Cell》的綜述揭示了細胞游離DNA（cfDNA）片段組學在癌癥檢測中的革命性潛力。該內容系統闡述了通過分析血液中cfDNA的斷裂模式來早期發現癌癥的最新科學突破，為液體活檢技術開辟了全新方向。

從基因測序到碎片密碼：癌癥檢測的范式轉變

DNA片段化模式被認為與潛在的遺傳和表觀遺傳景觀密切相關，cfDNA的生成、釋放和清除過程中涉及特定的片段化機制

傳統癌癥液體活檢主要依賴于檢測循環腫瘤DNA（ctDNA）中的基因突變或甲基化變化。然而，這種基于遺傳變異的方法面臨兩大挑戰：早期腫瘤的突變頻率極低，以及不同患者間腫瘤遺傳異質性高。就像在海量數據中尋找特定單詞，而這個單詞可能只出現幾次甚至一次。cfDNA片段組學則另辟蹊徑——通過分析這些DNA碎片的大小、末端序列、核小體占位等物理特征，揭示腫瘤細胞特有的死亡和釋放模式。研究發現，腫瘤來源的cfDNA往往呈現更短的片段長度（約143bp）、獨特的末端基序（如富含CC的5'端），以及異常的核小體保護區域，這些特征與腫瘤的染色質結構、轉錄活性及細胞死亡方式密切相關。

技術革新：從基礎發現到臨床應用

濕實驗與干實驗技術創新實例，這些技術助力癌癥中片段組學特征的發現、表征與應用

研究內容詳細梳理了推動該領域發展的三大技術突破：

1.長讀長測序技術
第三代測序平臺首次捕捉到超過500bp的長片段cfDNA，這些分子攜帶更多遺傳信息，可幫助追溯組織來源。研究發現肝癌患者的腫瘤相關長片段cfDNA在活躍轉錄基因區域顯著富集。

2.超短片段發現
通過改良的單鏈DNA文庫制備技術，科學家發現了約50bp的極短片段。這類片段富含啟動子區域信號，在尿液中尤為顯著，為開發泌尿系統腫瘤無創檢測提供了新靶標。

3.人工智能賦能
最新開發的深度學習模型（如iLLMAC、EMIT）能解析數十億級DNA末端序列的復雜模式。中山大學團隊構建的Transformer模型通過分析4-mer末端基序排列，對肺癌的檢測準確率達96.2%。

這相當于教會計算機閱讀DNA斷裂的語言，就像破譯摩斯密碼，每個片段特征都是腫瘤留下的獨特信號。

臨床驗證：從實驗室到病床的關鍵一步

cfDNA片段組學在治療監測與風險預測中的新興應用

多項臨床試驗正在驗證該技術的實際價值：

• DELFI-Lung試驗（美國23個中心）：對958名受試者的分析顯示，該技術對肺癌的整體敏感性達84%，對I期患者也保持78%的檢出率。

• SPOT-MAS多癌種篩查（越南）：在2795名健康體檢者中，成功識別出6例腫瘤患者，其中4例通過后續檢查確認。

• PreCar肝癌研究（中國）：在肝硬化人群中實現93.8%的檢測靈敏度，對早期肝癌（BCLC 0/A期）檢出率達66.7%。

特別值得注意的是，結合EB病毒DNA片段組學特征，香港團隊將鼻咽癌風險預測的相對危險度提升至87.1倍，為高危人群篩查策略優化提供了依據。

未來展望：機遇與挑戰并存

盡管該技術前景廣闊，研究者指出仍需解決多個關鍵問題：

• 生物學機制：不同細胞死亡方式（如凋亡vs壞死）產生的片段特征差異尚未完全闡明。

• 技術標準化：文庫制備試劑和測序平臺的差異可能導致結果偏差，亟需建立統一質控標準。

• 人群特異性：GWAS研究發現歐洲人群中DNASE1L3基因變異的影響在亞洲人群可能不同。

當前我們正站在精準醫學的新起點，通過整合片段組學、表觀遺傳學和人工智能，未來有望實現真正的一滴血測癌，不僅早期發現腫瘤，還能預測治療反應和復發風險。這項工作系統性地整合了十年來的關鍵技術突破，為cfDNA片段組學的臨床轉化繪制了清晰的路線圖。特別是人工智能算法的應用，標志著癌癥檢測進入模式識別新階段。據悉，基于該技術的商業化檢測產品已進入FDA審批快車道，預計未來3-5年內將在部分癌種篩查中實現臨床應用。

https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(25)00398-8

【關于投稿】

轉化醫學網（360zhyx.com）是轉化醫學核心門戶，旨在推動基礎研究、臨床診療和產業的發展，核心內容涵蓋組學、檢驗、免疫、腫瘤、心血管、糖尿病等。如您有最新的研究內容發表，歡迎聯系我們進行免費報道（公眾號菜單欄-在線客服聯系），我們的理念：內容創造價值，轉化鑄就未來！

轉化醫學網（360zhyx.com）發布的文章旨在介紹前沿醫學研究進展，不能作為治療方案使用；如需獲得健康指導，請至正規醫院就診。

責任聲明：本稿件如有錯誤之處，敬請聯系轉化醫學網客服進行修改事宜！

微信號：zhuanhuayixue

2025年12月09-12日 中國 ? 上海

轉化醫學周

2025中國轉化醫學產業大會

第五屆現代臨床分子診斷研討會

第四屆長三角體外診斷產業高峰論壇

第二屆中國類器官轉化醫學大會

中國轉化醫學創新展

★ 熱門內容 ★

01

重大突破！黃曉軍院士/趙翔宇教授團隊發現維持人體免疫穩態的關鍵細胞，或為移植耐受與自身免疫疾病治療提供全新靶點

02

《柳葉刀》重磅發布！ 全球健康趨勢報告（1970-2050）：死亡率創歷史新低，中國表現優秀，老齡化與慢病成新挑戰

03

突破不可成藥靶點！浙江大學呂志民/許大千/毛崢偉團隊等揭示腫瘤脂質代謝關鍵機制，設計高效靶向遞送肽類藥物顯著抑制腫瘤生長

04

重磅發現！中日友好醫院曹彬團隊等發現細胞膜破裂的關鍵調控因子，揭示病毒性肺炎重癥化的核心分子機制

05

迄今最大規模！胡盛壽院士/陳亮教授團隊基于380萬中國人群甘油三酯與死亡率的關聯研究，揭示中國男性甘油三酯“正常值”或需重新定義

06

刷新人類壽命極限認知！全球最長壽者117歲多組學分子圖譜發布，全方位系統揭示健康長壽的分子機制

點擊查看更多熱門內容