9月20日，bioRxiv上線了美國科學院院士Stephen Quake的一篇關於利用二代測序技術檢測胰腺癌的新文章[1]。很多小夥伴也許對於bioRxiv還不熟悉，bioRxiv是Cold Spring Harbor Laboratory運行的一個線上免費預印本服務，也就是說文章作者可以第一時間在線上提交自己的論文，而文章並沒有接受同行評議與編輯。這種形式在數學、物理等領域已經成為了主流，就是著名的arXiv。
Stephen Quake教授
Stephen Quake教授名聲鵲起於微流控技術，發明了許多生物學測量工具，包括新的DNA測序技術，其對於技術的有效轉化使其成為了硅谷著名的發明家、創業家。最為著名的，Quake教授發明了針對唐氏綜合症和其他非整倍體的非侵入性產前檢查技術（NIPT檢測技術）。現在，每年有數百萬婦女從這種非侵入性檢查方法中受益（2013年其創始的NIPT檢測公司Verinata Health以3.5億美元被Illumina收購），至今仍是NGS領域的產品巔峰。Quake教授現任投資規模達到6億美金的Chan Zuckerberg Biohub（陳-扎克伯格Biohub）Director，小編特意查詢了一下Stephen Quake教授最近的文章都是在bioRxiv率先提交的，也不知道是不是社交狂魔小扎要求噠。而在這篇文章中，編者注意到在署名中顯示Stephen Quake教授已經為他的新方向成立了一家新的液體活檢公司Bluestar Genomics（https://www.bluestargenomics.com/），而且團隊實力雄厚，看來蓄謀已久，就讓我們來關注一下這篇文章說了什麼：
首先，當頭一聲棒喝，Quake教授在研究一個非主流的液體活檢標誌物——cfDNA中的5-羥甲基胞嘧啶（5hmC）。我們知道ctDNA的概念已經深入人心，近兩年DNA甲基化的概念又獲得極大的發展與認可，而對於這個新物種，編者只能說城裡人就是花樣多呀。打擊一個接著一個，Quake教授使用的測序方法也是非主流的，不同於編者熟悉的NGS平臺技術中標配的內切酶、連接酶、聚合酶，探針雜交，甲基化測序中的硫化處理，這篇文章中使用了一種化學標記的測序方法（編者發現這個技術居然是RNA甲基化大牛何川教授首創的，其化學系的功底就是不一樣[2]），直接對DNA修飾進行全基因組範圍測序，可以說相當暴力。
在此工具下，文章直接瞄準了有“癌症之王”之稱的胰腺導管腺癌（PDAC），胰腺腫瘤的危害因蘋果喬幫主的遭遇而讓人熟知（編者科普：喬幫主患的其實是惡性程度低很多的胰島細胞癌），在晚期發現時，5年生存率非常渺茫，所以PDAC的早期檢測毫無疑問是癌症檢測中的重大問題。沒有其他的組織層面的差異性探索探索，作者單刀赴會，直接對於收集樣品的血液cfDNA中的5hmC進行了測序，並首先對測繪圖譜的生物學特徵進行了研究。欣喜的是，這種特殊的方式竟然直接給出了胰臟與癌症相關的基因變化（圖1），對於常見的液體活檢技術，在沒有組織對照的條件下直接求解與這些相關基因的關係無疑是有相當難度的。
圖1. 變化的5hmC信號與相關基因的關係
最後，作者直接利用這些變化基因進行了線性迴歸的建模。給出了非常不錯的診斷效果（圖2），作者進一步對比了之前的技術方法文章中的數據，顯示出了很好的一致性。雖然就醫學統計而言，本文的樣品例數明顯有待加強，但是對於久未有突破的胰腺癌來說，已經是非常好的成績了。
圖2 5hmC信號在癌症及非癌症病人中的診斷能力
總之，全文從血漿遊離DNA（cfDNA）的全基因組範圍5hmC測序開始，直接得到了關於胰腺癌的診斷模型。無論從實驗的設計（沒有從組織樣品選取或者過濾標誌物）還是建模方式（最樸素的線性迴歸）都堪稱是極簡風格。
在這個紛繁複雜的液體活檢熱潮中，嚇得小編趕忙做了些功課，果然發現了Solexa技術發明人（即Illumina現行測序技術）Shankar Balasubramanian爵士的身影，其與美國科學院院士Anjana Rao 授一起建立的Cambridge Epigenetix公司，已得到了Google與Sequoia Capital共同投資，同樣的利用5hmC全基因組測序進行液活檢的應用。看來大佬們已經潛伏良久，但是對於5hmC本身與癌症的關係，5hmC作為標誌物的研究基礎，特別是這種別緻的測序方法體系相信對於小編及讀者來說仍然非常陌生。究竟是大牛們奇異的狂想還是高屋建瓴的偉大構想，仍然拭目以待。
參考文獻:
[1] Detection of early stage pancreatic cancer using 5-hydroxymethylcytosine signatures in circulating cell free DNA doi: https://doi.org/10.1101/422675
[2] Song CX, Szulwach KE, Fu Y, Dai Q, Yi CQ, Li XK, Li YJ, Chen CH, Zhang W, Jian X, Wang J, Zhang L, Looney TJ, Zhang BC, Godley LA, Hicks LM, Lahn BT, Jin P, He C. Selective chemical labeling reveals the genome-wide distribution of 5-hydroxymethylcytosine. Nat. Biotechnol., 2011, 29, 68.
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