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基于尿液cfDNA的膀胱癌早筛液体活检关键技术及试剂盒研发

完成单位:武汉大学中南医院

登记编号:ZSXC-05-J-2-273      登记年份:2022      登记日期:2022-06-27

项目概况
1、成果简介(成果简介主要是阐述成果核心内容,约300字) 名称:优福能(uFragNom) 功能:膀胱癌早筛 性能:灵敏度90%,特异度95% 优福能膀胱癌早筛方案以尿液cfDNA为检测对象,捕获尿液中cfDNA进行文库构建并开展低深度全基因组测序,基于基因组开放区域的cfDNA由于缺乏保护而更容易被切割/降解的生物学原理,使用泊松分布筛选并预测cfDNA模式特征,明确候选开放区域;利用卷积神经网络互作和网络拓扑挖掘关键开放区域,并根据拓扑结构和片段模式构建集成分类器;结合单细胞组学及多组学生物分析,解析并优化模型,构建膀胱癌高灵敏度、高特异性早筛方案。建立基于cfDNA片段模式预测的染色质开放区域的膀胱癌早期风险预测技术,建立产品质量标准,构建便捷早筛新生态。 当前方案已经完成首轮开发,纳入研发样本260例(确诊膀胱癌160例,健康对照100例),首期应用测试纳入12个多中心超过450例应用测试,总体参数符合预期,灵敏度达90%,特异度达95%。同时优福能方案得到第三方检验头部企业金域医疗的高度关注,意向合作。优福能市场潜力也得到专业机构高度评估。 2、主要创新点(主要创新点是介绍成果的创新之处,约700字) 项目以新视角认识cfDNA片段模式,发展基于尿液cfDNA片段模式的膀胱癌预警模型,辅助指导临床诊疗。提出基于基因组开放区域的cfDNA由于缺乏保护更容易被切割/降解的生物学假设,筛选cfDNA模式特征片段,明确候选开放区域,深入解析膀胱癌特征谱,从新视角解析膀胱癌液体活检特征谱。 应用单细胞分析技术、卷积神经网络互作和网络拓扑挖掘等,提升对循环中的cfDNA的认识与研究能力,多维度系统分析尿液cfDNA片段模式特征,建立和发展基于尿液cfDNA片段模式的肿瘤动态液相活检。基于释放到尿液的cfDNA中,没有组蛋白保护的开放区间的部分更容易被切割/降解这一个生物假设,本课题提出一种根据尿液cfDNA 的片段模式来系统鉴定样本基因组开放区。 (1)策略创新:cfDNA在过去十年中已成为肿瘤学精准医学的主要工具,使用cfDNA片段模式作为特征来进行癌症早期诊断还鲜有研究。本课题组聚焦于基因组开放区域,筛选并预测cfDNA模式特征片段,明确候选开放区域,深入解析膀胱癌特征谱,从一个新视角解析膀胱癌液体活检特征谱。本项目基于合理的生物学假设,创新性地将片段模式的改变与癌症发生过程中的功能区域联系起来,提高了模型特征的生物可解释性,降低噪音信号对模型的影响,相比传统的cfDNA检测方式,片段模式是更有希望的特征空间。 (2)技术创新:多维度系统分析尿液cfDNA片段模式特征,建立和发展基于尿液cfDNA片段模式的肿瘤动态液相活检,应用单细胞分析技术、卷积神经网络互作和网络拓扑挖掘等前沿方法学,提升对循环中的cfDNA的认识,从生物学本质角度解析肿瘤发生的早期特征,提升对膀胱癌发生早期预测的灵敏度。本课题提出的根据尿液cfDNA 的片段模式来系统鉴定样本基因组开放区间的方法,并使用开放区间的片段模式作为特征构建癌症诊断模型,对泌尿系统优势明显,生理病理逻辑符合,检测手段成熟,分析深入,科学合理。 (3)集成创新:本课题整合了肿瘤学、化学分子学、生物信息学等相关学科的基础研究成果,发挥专业协同、优势互补作用,建立研究尿液cfDNA 的片段模式的技术体系。