近日,吉因加自主研發的GM-seq技術在2024年國家衛健委臨檢中心(NCCL)首輪全基因組甲基化測序室間質評中以95分拔得頭籌,不僅驗證了其作為新一代甲基化檢測技術的核心優勢,更凸顯了在精準醫療領域的重要應用潛力。
當前,甲基化技術已廣泛應用于液態活檢的癌癥早篩、EWAS疾病研究及差異甲基化區域(DMRs)相關的疾病分析等場景。針對國內科研和臨床實驗室技術和產品參差不齊的現狀,NCCL通過本次預研活動,首次對國內實驗室進行全基因組甲基化檢測摸底評估,為后續正式開展室間質評項目和建立標準化質控體系奠定基礎。基于對考察內容、評價標準及參評單位結果的分析,GM-seq的核心優勢在技術體系、實驗體系和算法加持三方面得到了充分印證。
技術革新,信噪比行業領先
區別于傳統重亞硫酸鹽法(WGBS)的化學轉化原理,GM-seq技術基于酶學轉化路徑(TET酶+吡啶硼烷體系),在保持對微量ctDNA高兼容性(<10ng)的同時,有效規避DNA片段化損傷。特別地,相較于國際主流酶促全基因組甲基化技術EM-seq和TAPs 95%左右的酶促轉化效率,甲基化mC轉化率提到98.5%,對于全基因組甲基化研究和靶向甲基化研究,可以極大地降低假陽性或假陰性。比如,在基于血液cfDNA癌癥早篩應用中,高轉化效率對于極微弱癌癥信號都能有效地進行識別,一項發布在ASCO 2024的poster研究中,吉因加公布GM-seq技術應用于多癌早篩的初步數據,顯示在特異性99%以上時,多癌敏感性可以達到74.9%,組織溯源性可以達到92.9%的優秀性能。隨著自研TET酶關鍵技術和檢測體系不斷創新,未來GM-seq酶促轉化效率有望突破99.5%以上,媲美傳統重亞硫酸鹽的轉化效率。
本次預研活動中,通過計算信噪比(Signal-to-Noise Ratio, SNR)評價參評實驗室的數據質量(方法學參考PMID:37679543),通過歸一化各實驗室的SNR∈[0, 1],SNR值越接近1提示實驗室所提交的甲基化檢測數據質量越高。在本次預研活動回報結果的16家實驗室中,其中3家實驗室使用吉因加GM-seq(或稱呼為TAPs),整體SNR均值32、WGBS實驗室均值27.9和EM-seq各實驗室均值25.7(未歸一化前),提示吉因加自研GM-seq技術因其高甲基化mC轉化率,信噪比(歸一化SNR得分滿分)表現遠遠優于WGBS和EM-seq技術。
穩健實驗體系賦能,甲基化定量實現高重復性
重復性是評估測量系統精度的關鍵指標,在實驗室質量管理體系中至關重要。本次預研活動中,5家參評實驗室為研究單位,9家參評實驗室為企業單位,2家由于結果低于60分未予公示。考慮到全基因組CpG甲基化水平不符合正態分布,使用Spearman相關系數(R ∈ [-1, 1])而非Pearson相關系數評估。結果顯示,大部分實驗室在正常細胞系樣本(D5、D6、F7、M8、T1、T2、T3、T4、HCC1395BL)重復性表現較高;由于腫瘤細胞系中包含的大量插入、缺失、易位、倒位、重復和拷貝數變異等多種結構變異,使各實驗室在腫瘤細胞系樣本(HCC1395、HF)整體重復性相較低。
本次預研活動中,通過計算各重復樣本的Spearman相關系數來反映測序法和芯片法在全基因組水平的甲基化定量重復性情況。結果顯示,WGBS、EM-seq和GM-seq三種主要測序方法中,GM-seq在人淋巴B細胞系、腫瘤細胞系和Zymo Reseach標準品中,Spearman相關系數整體表現更佳。
創新算法加持,甲基化定量準確性再升級
本次預研活動共納入11個樣本,包括Zymo Research未甲基化(UM)和甲基化(FM)人基因組DNA、中華家系1號(D5、D6、F7、M8)人源B淋巴細胞系DNA、HCC1395/HCC1395 BL 腫瘤配對樣本 DNA,這些樣本通過各種方法已完成甲基化定量標定(備注:本次質評預研活動使?的樣本真值集尚未發布)。吉因加基于GM-seq開發的甲基化定量算法、甲基化和基因組突變共分析體系,已經在多項研究中得到證實。吉因加與北京協和醫院開展的一項感染新冠病毒研究顯示,肺部重癥患者、輕癥患者和健康人通過cfDNA GM-seq檢測實現支氣管上皮細胞、肺泡上皮細胞、肺內皮細胞來源的cfDNA精準定量,實現對病毒感染患者的精準分層與治療。本次預研活動各參評實驗室回報的甲基化定量結果應接近參考數據集,使用均方根誤差(Root Mean Square Error, RMSE)評估實驗室定量結果與參考數據集之間的偏差。通過歸一化的RMSE量化指標,酶學方法(GM-seq和EM-seq)相較于傳統重亞硫酸鹽方法,整體RMSE更低,提示更好的甲基化定量準確性。特別地,GM-seq技術量化RMSE值相對EM-seq技術在各實驗室的表現更加穩定,再次說明GM-seq技術在算法加持下定量更加準確與穩定。
表觀遺傳學研究正在科學研究和臨床應用嶄露頭角,基于不同方法學的檢測流程非常復雜,因此對開展甲基化研究和應用的實驗室提出極高的要求。吉因加憑借GM-seq技術的精準檢測能力和全流程質量管理體系,以優異成績通過NCCL權威驗證。未來,公司將致力于自研自產和技術迭代,不斷提升技術標準化水平,持續保持先進可靠的質控能力,推動液體活檢技術向標準化、普惠化邁進,為腫瘤早篩、器官損傷監測等創新方向提供有力支撐。
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