Анализ внеклеточной ДНК в крови может выявлять риск развития рака за 5–8 лет до постановки диагноза

Исследование основано на данных когорты Ontario Health Study (OHS). Ученые отобрали 491 архивный образец плазмы людей, у которых на момент сдачи крови еще не были диагностированы онкологические заболевания. Интервал обнаружения рака простаты или молочной железы составил от 2 недель до 9 лет между забором крови и постановкой диагноза.

После контроля качества в анализ включили 93 случая рака простаты, 171 случай рака молочной железы и 227 образцов от людей без онкозаболеваний. Средний возраст на момент забора крови у здоровых мужчин составил 62,2 года, у мужчин с выявленным впоследствии раком простаты – 62,6 года, у здоровых женщин – 56,6 года, у женщин с раком молочной железы – 57,5 года. Большинство случаев рака простаты были диагностированы на I-II стадии (28% и 51,6%), рака молочной железы – на I стадии (67,8%). Различия исследователи объяснили широким охватом маммографического скрининга.

Авторы публикации секвенировали метилирование ДНК по всему геному в образцах плазмы крови методом cfMeDIP-seq и сравнили результаты будущих онкологических пациентов с данными людей, у которых рак диагностирован не был. Обнаруженные различия в метилировании концентрировались в функциональных участках генома – регуляторных (промоторы, энхансеры, сайленсеры) и повторяющихся элементах.

При сопоставлении с данными по метилированию непосредственно опухолевой ткани часть обнаруженных в плазме изменений совпадала с профилем метилирования, характерным именно для тканей рака простаты и молочной железы. Это обстоятельство исследователи посчитали подтверждением того, что часть сигнала исходит не только из опухолевых клеток, но и из иммунных.

На основе наиболее информативных участков метилирования в сайленсерных регионах (регуляторный участок ДНК, который подавляет или полностью выключает экспрессию определенного гена) авторы построили модель для прогнозирования риска развития рака простаты. При перекрестной проверке на обучающей выборке модель показала AUROC (площадь под ROC-кривой, отражающая точность классификации) 0,78, а на независимой тестовой выборке – 0,73. Для случаев, диагностированных через 5–8 лет после забора крови, точность классификации на тестовой выборке достигла 0,77.

Люди из группы повышенного риска в тестовой выборке имели 8-летнюю заболеваемость раком простаты на уровне 11,3% против 1,8% в группе низкого риска. После поправки на возраст, вредные привычки и семейный анамнез рака простаты у людей с высоким расчетным риском, выявленным в ходе анализа метилирования, шанс развития ЗНО был в 3,55 раза выше, чем у людей с низким риском.

Для рака молочной железы аналогичную модель построили на основе метилирования в энхансерных участках генома (сегмент ДНК, который увеличивает уровень транскрипции определенных генов). Здесь точность прогноза оказалась заметно ниже: AUROC на обучающей выборке составил 0,62, на независимой тестовой – 0,58. Тем не менее люди из группы повышенного риска в тестовой выборке имели 8-летнюю заболеваемость раком молочной железы на уровне 6,2% против 1,8% в группе низкого риска, а разница в безрецидивной выживаемости между группами риска была статистически значимой как на обучающей, так и на тестовой выборке.

Модель заметно лучше работала для «тройного негативного» и HR+/HER2+ подтипов рака молочной железы, а также для женщин моложе 50 лет. На независимой выборке пациенток с уже диагностированным раком поздних стадий классификатор показал более высокую точность (AUROC 0,87–0,94), что говорит о применимости сигнала и на более поздних стадиях болезни.

Авторы работы также выделили ряд ограничений: объем плазмы, доступный для анализа (1,6 мл на участника), был ограничен архивным характером образцов, что могло снизить чувствительность метода. Число случаев редких подтипов рака (например, тройного негативного рака молочной железы) также было небольшим, из-за чего доверительные интервалы для этих подгрупп оказались широкими.

Кроме того, не все участники контрольной группы наблюдались одинаково долго, поэтому часть из них могла иметь недиагностированное на момент завершения исследования ЗНО, что могло исказить оценку точности классификации в обе стороны. Авторы отмечают, что тест на основе метилирования ДНК вряд ли заменит существующие методы скрининга (в частности, маммографию), но может дополнить их, прежде всего для выявления людей, которым показано более интенсивное наблюдение.

В России ученые также планируют разработать технологию диагностики и мониторинга рака мочевого пузыря по ДНК. Основой подхода станет таргетное ампликонное NGS-секвенирование свободной циркулирующей ДНК в образцах мочи и плазмы крови с выявлением 24 наиболее частых hotspot-мутаций. Завершение проекта запланировано на 20 ноября 2028 года.