癌症，作为全球性的健康挑战，其早期发现对于提升治疗成功率和患者生存质量至关重要。传统的癌症筛查方法往往存在局限性，而液体活检技术，特别是基于循环游离DNA（cfDNA）的分析，正成为癌症早期检测领域的研究热点。近日，一项发表于权威期刊Cell Reports Methods的突破性研究，为cfDNA片段组学在癌症筛查中的应用开辟了新路径，提出了一种名为片段离散度（FDI）的新型cfDNA片段模式，显著提升了癌症早期诊断的精准度。
FDI：揭示染色质可及性的新型生物标志物
现有cfDNA片段模式在利用基因组结构信息方面仍有提升空间。华中农业大学章文/周雄辉团队与军事医学科学院陈河兵团队联合研究，创新性地从片段终点分布与覆盖度变化的联合视角出发，提出了片段离散度（FDI）这一指标。该指标能够更精准地刻画染色质可及性区域，即细胞核内DNA结构开放、易于被转录因子结合的区域。
研究人员首先在健康个体样本中验证了FDI的有效性。结果显示，FDI在染色质开放区域和转录起始位点（TSS）附近显著升高，其空间分布特征与DNase-seq信号高度一致，表明FDI能准确反映染色质的开放状态。进一步分析发现，FDI在TSS处的分布与基因表达水平呈正相关，这有力证明了FDI对转录活跃区域开放状态的良好刻画能力，为cfDNA中蕴含的染色质可及性信息提供了新的解读维度。
FDI-Oncology-Model：提升癌症早期诊断的精准利器
在确认FDI能够准确反映染色质可及性后，研究团队进一步开发了一套基于FDI的统计分析方法，用于识别基因组中具有显著片段离散度特征的区域，即“高离散区域”。这些区域在空间分布上与开放染色质高度一致，并且富集了启动子、增强子等重要的功能元件，预示着它们在反映细胞功能活性方面具有巨大潜力。
基于这些高离散区域的特征，研究人员构建了FDI-Oncology-Model。该模型以FDI特征作为输入，旨在区分癌症患者与健康个体。在多个独立的癌症队列中进行的评估结果显示，FDI-Oncology-Model展现出稳健的早期诊断性能，充分验证了片段离散度在液体活检中的巨大应用潜力，为癌症早期检测提供了新的解决方案。
临床应用潜力与未来展望
为了进一步评估FDI在真实临床场景中的表现，研究团队使用多个包含良性病变和炎症样本的独立数据集，系统分析了FDI-Oncology-Model的诊断能力。结果令人鼓舞：FDI分数在癌症与非癌症样本之间存在显著差异，但在健康人群与良性结节、炎症、肝硬化等非癌状态之间则无明显差别，这体现出该模型卓越的特异性，能够有效避免假阳性结果。
此外，研究人员还尝试基于FDI进行癌症患者的预后分层，发现FDI-Oncology-Model得分高低与肺癌患者的生存结局存在统计学差异，表明其在癌症预后评估方面也具有潜在价值。进一步的功能注释和motif富集分析表明，这些高离散区域富集了与癌症相关的通路和转录因子结合位点，提示FDI在具备诊断性能的同时，也能够提供一定的生物学解释力，为临床在结果解读与风险评估上带来更丰富的信息支持。
这项研究的成功，不仅为癌症早期检测提供了创新的技术手段，也为液体活检领域带来了新的突破。随着FDI技术的不断成熟和临床转化，未来有望为更多癌症患者提供及时、精准的诊断，从而争取宝贵的治疗时间。对于需要海外靶向药代购或寻求最新癌症治疗方案的患者而言，了解这些前沿的诊断技术，有助于更好地规划治疗路径，提升抗癌成功的希望。
