單位：中南大學(xué)湘雅醫(yī)院神經(jīng)內(nèi)科

雜志：CNS Neuroscience & Therapeutics

接受時間：2020-4-28

伯豪生物提供了焦磷酸檢測和數(shù)據(jù)分析服務(wù)，文章四作

背景：顳葉癲癇（TLE) 是成人常見的局灶性癲癇綜合征，常發(fā)生耐藥，需要手術(shù)治療，預(yù)后較好。此外，認(rèn)知障礙和精神疾病合并癥，包括抑郁和焦慮障礙，加上長期的實(shí)際癲癇發(fā)作和伴隨藥物使用，往往會對生活質(zhì)量和個人健康造成嚴(yán)重影響。目前，癲癇的診斷主要依靠臨床表現(xiàn)、神經(jīng)影像學(xué)和腦電圖。這些方法不僅昂貴、耗時，而且需要專業(yè)設(shè)備和訓(xùn)練有素的專家，許多患者無法獲得這些設(shè)備，從而在一定程度上造成延誤診斷或誤診。此外，藥物反應(yīng)預(yù)測主要基于臨床經(jīng)驗(yàn)的主觀特征，尚未形成定論。及時發(fā)現(xiàn)耐藥患者使癲癇手術(shù)獲益成為可能。因此，迫切需要生物標(biāo)志物來輔助當(dāng)前的診斷和預(yù)測治療結(jié)果。DNA 甲基化標(biāo)志物作為標(biāo)志物的成功案例有 MGMT 啟動子甲基化可預(yù)測膠質(zhì)母細(xì)胞瘤和血漿中甲基化 SEPTIN 9(SEPT9) 檢測無癥狀結(jié)直腸癌，這些都已被納入臨床指南并轉(zhuǎn)化為商業(yè)化臨床試驗(yàn)。此外，有還有一種趨勢是研究人員更傾向于多種 CpG 標(biāo)記的組合生物標(biāo)志物。

在本研究中，作者旨在識別和驗(yàn)證 TLE 中疾病相關(guān)和藥物反應(yīng)相關(guān)的 DNA 甲基化標(biāo)志物。首先在 TLE 患者中進(jìn)行了全基因組 DNA 甲基化分析；然后在訓(xùn)練隊(duì)列中選取候選的 CG 位點(diǎn)，并利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法在另一個獨(dú)立隊(duì)列中對這些 cpg 進(jìn)行驗(yàn)證。此外，還生成了包含 DNA 甲基化和臨床病理數(shù)據(jù)的 nomogram 圖來預(yù)測整個患者隊(duì)列的藥物反應(yīng)。通過生物信息學(xué)分析尋找各生物標(biāo)志物 CpGs 對應(yīng)基因的可能聯(lián)系。

研究路線：

主要結(jié)果：

表 1   樣本信息

圖 1   疾病相關(guān) CpG 的篩選和驗(yàn)證。A, 237 個與 TLE 相關(guān)的 DMC 聚類分析；在訓(xùn)練隊(duì)列中采用邏輯回歸分析，閾值設(shè)為 p  value 0.001。B、訓(xùn)練隊(duì)列中的 SVM 算法。C, TLE 患者和健康對照的 8 個顯著 CpGs 位點(diǎn)的 ROC 區(qū)域。訓(xùn)練隊(duì)列 ROC 曲線下面積為 0.90，驗(yàn)證隊(duì)列 ROC 曲線下面積為 0.81。

圖 2   藥物反應(yīng)相關(guān) CpG 位點(diǎn)的篩選和驗(yàn)證。A, 99 個與 TLE 病例中藥物反應(yīng)相關(guān)的 DMC 的聚類分析，p value 閾值設(shè)為  p value 0.005（t 檢驗(yàn)，訓(xùn)練集）。B 訓(xùn)練隊(duì)列中的邏輯回歸算法。C，預(yù)測 TLE 患者藥物應(yīng)答或耐藥的 6 個顯著 CpGs 的 ROC。訓(xùn)練隊(duì)列 ROC 曲線下面積為 0.99，驗(yàn)證隊(duì)列 ROC 曲線下面積為 0.79。

圖 3  Nomogram 用于預(yù)測整個 TLE 患者隊(duì)列的藥物反應(yīng)。nomogram 是通過將量表中四個變量的得分相加來使用的。總和位于“Total points”尺度上，并在軸向下畫一條線來確定耐藥的風(fēng)險。

圖 4   在整個 TLE 患者隊(duì)列中預(yù)測藥物響應(yīng)或耐藥的 6 個 CpGs 標(biāo)志物聯(lián)合和非聯(lián)合臨床病理因素的 ROC 曲線。

圖 5   圖中所示為 4 個 CpG 位點(diǎn)的甲基化程度，由甲基化芯片（Y 軸，比率）和焦磷酸測序（X 軸，比率）相關(guān)性分析。對于 cg25838818 (A)、cg27564766 (B)、cg11954680 (C)、cg26119877 (D)，兩種方法檢測的甲基化程度呈正相關(guān)。

小編的話

文章初次證明了 DNA 甲基化標(biāo)記可以定義人類 TLE，并與臨床病理因素結(jié)合，以改善對藥物治療反應(yīng)的預(yù)測。此外，本研究引入了一種篩選和驗(yàn)證生物標(biāo)志物的方法學(xué)框架，并展示了機(jī)器學(xué)習(xí)作為潛在臨床研究工具的能力。但是文章缺陷在于沒有對所有標(biāo)志物位點(diǎn)進(jìn)行驗(yàn)證，如果能擴(kuò)大樣本量對所有標(biāo)志物的位點(diǎn)進(jìn)行再驗(yàn)證，或許能沖刺更高分的文章。

更多伯豪生物人工服務(wù)：