《破解鼻咽癌地域之谜》

  • 来源专题:科技大数据监测服务平台
  • 编译者: zhoujie
  • 发布时间:2019-06-24
  • 发现导致鼻咽癌的EB病毒高危亚型. 破解鼻咽癌地域之谜. . 鼻咽癌在地理分布上呈现出明显的地域聚集性特征,欧洲和非洲大部分地区鼻咽癌非常罕见,但东南亚、中国华南地区鼻咽癌的发病率却明显较高。其中,中国广东地区鼻咽癌的发病率甚至是其它低发病率地区的20倍。因此,鼻咽癌也被称为“广东癌 ”,严重影响华南地区人民的生命健康。 Epstein-Barr病毒(EB病毒)是最早被鉴定的人类肿瘤病毒,EB病毒感染在世界范围内随处可见,并与包括鼻咽癌在内的多种癌症相关。但鼻咽癌却集中在以广东省为主的华南地区,引发了越来越多的猜想,其中就包括EB病毒亚型与鼻咽癌的关系。已有报道证明EB病毒株分布具有地理特性。但究竟如何鉴别EB病毒高危亚型和低危亚型,研究界并无定论。 日前,中山大学肿瘤防治中心曾益新院士课题组和新加坡基因研究所刘建军研究组、中国科学院动物研究所翟巍巍教授合作研究发现,鼻咽癌的发生与存在于该区域的EB病毒高危亚型相关,BALF2_CCT亚型或是导致鼻咽癌高发的EB病毒高危亚型。相关研究结果,近日发表于《自然—遗传学》杂志。 100%存在于鼻咽癌患者中 EB病毒是一种浪漫的病毒,主要通过口腔唾液等传染,比如在亲吻时传播,又被称为“亲吻病毒”。因此,EB病毒感染普遍存在,全世界有九成以上的人类都感染过EB病毒。 不过,不用担心,在大部分免疫力正常的人群中,EB病毒并不会引起临床症状或疾病,EB病毒携带者也无需展开针对性治疗,做好定期体检即可。 EB病毒又是一种颇有几分侠义的病毒,极少恃强凌弱。婴幼儿感染EB病毒的症状一般不明显,并产生抗体;与之相对,青少年、成年人原发感染EB病毒却叫苦不迭,伴有发热,淋巴结、肝脾肿大等症状,恢复期较长,几周到几个月不等。 恢复期过后,人体已经恢复健康状态,但EB病毒并未完全清除,病毒含量只是保持在较低水平,EB病毒潜伏在人体B细胞中,人类成为EB病毒的终生携带者。但是,在一部分鼻咽癌患者体内,EB病毒会持续感染鼻咽上皮细胞,研究发现EB病毒的DNA几乎100%存在于鼻咽癌的原发肿瘤与转移的病灶内;另外,鼻咽癌病人血液中EB病毒DNA水平的浓度偏高,经过有效治疗后,其指数也会下降,因此,血浆EB病毒DNA对于已确诊的鼻咽癌,是临床上一种比较常见的鼻咽癌肿瘤标记。 该论文第一作者徐淼介绍,EB病毒通常以无症状方式终身潜伏在宿主B细胞内。相比B细胞,鼻咽癌上皮细胞并非EB病毒潜伏感染的正常宿主细胞。研究表明,EB病毒在鼻咽上皮细胞的长期潜伏感染,是导致正常细胞发生永生化癌变的关键因素之一。 找到潜伏者 鼻咽癌为何集中在以广东省为主的华南地区?研究人员猜想,华南地区是否存在与鼻咽癌相关EB病毒高危亚型。 早期EB病毒基因组变异和分型的研究发现,EB病毒株分布的确具有地理特性,比如Type2亚型分布于非洲局部地区,Type1亚型在全球广泛分布。但受当时测序方法和样本量限制,后续的几个全基因组研究缺乏鼻咽癌高发区的严谨的流行病学实验,也未能鉴定或验证出与鼻咽癌的EB病毒高危亚型与低危亚型的关键序列。EB病毒分型与鼻咽癌发病风险的相关性一直缺乏遗传学证据。 徐淼举例解释,比如EB病毒传统分型中LMP1-China1亚株不仅感染95%以上的鼻咽癌病人,也感染95%以上的中国人群,因此China1亚株与鼻咽癌发病风险并无关系。 为了找到遗传学证据,找出真正的潜伏者——EB病毒高危亚型,徐淼等研究人员系统收集了华南高发区和中国北方等低发区鼻咽癌和对照样本,改进了EB病毒全基因组捕获测序技术,开展了大样本量的EB病毒基因组测序,完成了首例鼻咽癌和EB病毒全基因组关联分析和验证工作。最终,将鼻咽癌EB病毒高危亚型标志性位点锁定于3个BALF2基因非同义变异位点,鉴定了鼻咽癌相关EB病毒高危亚型BALF2_CCT。 随后,在广东鼻咽癌高发区展开流行病学研究。研究发现,广东地区超过80%的鼻咽癌病例感染了高危亚型BALF2_CCT,发病风险相比低危亚型BALF2_ATC增加约11倍。 最后,研究人员结合已发表的欧洲、非洲等鼻咽癌罕见地区EB病毒序列,展开了进化分析。徐淼介绍,鼻咽癌高危型EB病毒起源于亚洲,随后这种高危亚型在鼻咽癌高发的广东地区发生了快速的扩散进化,并感染了约40%人群。但是,BALF2_CCT亚型EB病毒在中国北方人群感染率低于5%,该亚型在欧洲和非洲等地则更为罕见。值得注意,鼻咽癌高危型EB病毒在各地区分布频率和鼻咽癌发病率吻合。 综合流行病学等分析,研究人员发现新发现的EB病毒高危亚型解释了约83%的广东鼻咽癌发病风险,揭示了鼻咽癌在广东地区高发的主要原因。 未来或出现防癌芯片、抗癌疫苗 谈及临床应用,研究人员认为,该研究对于实现鼻咽癌早诊早治和预防具有重要指导意义。 目前,早期鼻咽癌疗效较好,5年生存率高达90%以上。因此早诊早治是实现鼻咽癌治愈的关键。很明显,通过基因分型技术在人群中检测是否携带EB病毒高危亚型,结合发病风险预测就能够提前锁定高风险人群。 不仅仅是有鼻咽癌家族史的人群,携带EB病毒高危亚型的高危人群,也可以定期进行鼻咽癌筛查,如血液中EB病毒抗体、鼻咽纤维镜和头颈MRI检查,提高鼻咽癌早诊率,从而治愈鼻咽癌,实现疾病的二级预防。 据了解,基于EB病毒高危亚型(BALF2_CCT)以及中国科学院院士曾益新研究组早前研究确立的7个与鼻咽癌发病密切相关的基因位点,开发的新一代鼻咽癌发病风险预测芯片,已在中山大学肿瘤防治中心的分子诊断科和体检中心作为院内临床检验项目正式开展。 “除了风险预测芯片,未来还可能诞生一款抗鼻咽癌疫苗。”徐淼进一步表示,该研究对开发针对EB病毒高危亚型疫苗以及筛选鼻咽癌预防性疫苗免疫人群具有重要指导意义。 为了使鼻咽癌成为可预防的疾病,中山大学肿瘤防治中心正在集结遗传学、分子医学、流行病学和疫苗研究团队和力量,研发EB病毒疫苗。研究人员希望通过EB病毒疫苗阻断高危亚型感染,减少高危亚型引起的鼻咽癌,降低发病率,实现鼻咽癌一级预防,狙击广东癌。

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    • 鼻咽癌是我国常见头颈部肿瘤,中国发病率全球第一,其中广东省高发区的发病率为世界平均水平的40倍,因此也被称为“广东瘤”。由于鼻咽解剖位置特殊、手术治疗困难,且鼻咽癌对射线敏感,因此放射治疗是根治手段。 放射治疗过程中,加速器治疗机发出的射线要从不同角度穿过周围的脑干、颞叶、眼球、视神经等40多个重要器官到达鼻咽肿瘤,精度要求在毫米级别;照射不足将导致肿瘤复发,照射过度会增加放射性脑损伤、听力下降等后遗症。因此,准确界定照射范围(勾画靶区)是精准放射治疗的关键步骤,即在CT或MRI影像上描绘出肿瘤范围。目前,鼻咽肿瘤靶区的勾画主要为人工勾画,准确性高度依赖医生的经验,存在不快(3-10小时)、不准(准确率 <70%)、不狠(变异超过)的问题。 近年来,人工智能(AI)技术在医学影像领域的研究发展迅速,包括病灶的自动识别、诊断、分割等,准确性可匹敌各领域专家。来自中山大学肿瘤防治中心,香港中文大学计算机科学与工程学系的研究人员发表了题为“Deep Learning for Automated Contouring of Primary Tumor Volumes by MRI for Nasopharyngeal Carcinoma”的文章,首次利用人工智能(AI)技术在核磁共振(MRI)影像上实现了鼻咽肿瘤自动勾画。 这一研究成果公布在国际影像学顶级期刊Radiology(2018年IF 7.469),文章的通讯作者为肿瘤防治中心孙颖教授。 中山大学肿瘤防治中心拥有全国最大的放射治疗中心,每年收治鼻咽癌患者5000余例。通过精准放射治疗联合适当强度的化疗,80%以上的无远处转移鼻咽癌可被彻底治愈。肿瘤防治中心拥有丰富的病源和成功的经验,能否“医工结合”用肿瘤防治中心的经验产生中国智慧,孙颖教授带领团队针对如何利用AI技术实现鼻咽肿瘤的自动勾画开展了系统性攻关。 经过逾万例的大数据积累,研究人员摸清了鼻咽癌肿瘤生长规律,将专家经验转变为可供计算机学习的数据是实现AI自动勾画的前提。 目前,MRI影像是鼻咽肿瘤勾画的金标准,人工勾画需要医生仔细、全面地观察肿瘤在MRI影像上的侵犯范围并逐层勾画出肿瘤靶区;因此,专家经验就存储在这些靶区中。 在这项研究中,共纳入来自1021例鼻咽癌患者(全部期别)的MRI影像资料,并由两名鼻咽癌放疗专家共同完成靶区勾画,以提供三维、大尺度和高质量的影像和靶区数据用于计算机学习。 之后,研究人员开展跨学科合作,并确定采用何种AI技术从这些数据中学习规律从而实现自动勾画。通过与在人工智能领域处于国际先进水平的香港中文大学计算机科学与工程学系/深圳视见医疗科技公司合作,研究人员确定卷积神经网络(convolutional neural network, CNN)能够模仿人类大脑视觉中枢的层次,在图像识别领域表现优异;由于MRI为三维医学图像,因此最终确定选用的AI技术为三维卷积神经网络(3D CNN)。 AI自动勾画的准确性如何是首先关注的问题,以专家勾画作为金标准,AI自动勾画的准确性为79%,且无论患者是早期(T1-T2)还是晚期(T3-T4),无论是否接受过化疗,AI均可达到相似的勾画准确性。经专家评估,32.5%(66例)的病例无需修改可直接用于放射治疗计划设计,56.2%(114)的病例经少量修改即可用于放射治疗计划设计。 为了验证这一结果,研究人员开展了多中心测试,共纳入不同分期的20例患者和8位来自7个高水平医院的放疗专科医生,由8位医生在20例患者的MRI影像上人工完成鼻咽癌原发肿瘤勾画(即人工勾画)。以专家勾画作为金标准,AI自动勾画的准确性超过了8位医生中的4位,与其余4位相当。 在8位医生完成人工勾画两个月后,由他们对AI自动勾画的结果进行修改(AI自动勾画+医生修改,即AI辅助勾画)。结果显示,AI辅助勾画提高了5位医生的勾画准确性(平均由74%提高至79%),减少了55%的勾画者间差异。 这项研究是AI在全期别鼻咽癌放射治疗靶区勾画方面的首个研究,样本量大、技术合理、测试全面,是AI在肿瘤学领域应用的一项重要进展。研究结果显示AI辅助勾画提高了鼻咽肿瘤勾画的准确性,能够让经验较少的医生达到近似专家水平的勾画,将会对肿瘤控制和患者生存产生积极影响,同时极大地提高了医生勾画的效率,为实现精准而又高效的鼻咽癌放射治疗靶区勾画提供了解决方案。
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    • 背景: 这项研究确定了将血浆爱泼斯坦-巴尔病毒(EBV)DNA掺入鼻咽癌(NPC)管理中的潜在陷阱。 方法: 分析了208例无远处转移的NPC患者,他们接受了根治性治疗,并在放疗后的第8周和第26周进行了EBV DNA检测。比较每个时间点的预后和预测值。 结果: 按治疗前的风险分层未能确定不良预后组。放疗后8周和26周可检测到的EBV DNA均与5年无病生存率显着相关(HR 0.30,P <.001和HR 0.03,P <.001)和总体生存率(HR 0.27,P = 0.009和HR 0.03,分别为P <<。001)。百分之八十的患者在复发时可检测到EBV DNA(仅局部为53.3%,仅局部为100%,远距离衰竭为100%)。 结论: 治疗后EBV DNA,特别是放疗后26周,具有较高的预后和预测价值。建议使用监视内窥镜检查/影像学检查来检测局部复发。