Cell Reports Methods | 孙坤课题组利用AI开发基于cfDNA的原创高准确率泛癌种诊断大模型

主要观点总结

本文介绍了深圳湾实验室孙坤课题组在Cell Reports Methods期刊上发表的题为《Cell-free DNA end characteristics enable accurate and sensitive cancer diagnosis》的文章。研究基于游离DNA片段化模式生物学原理，通过末端筛选鉴定出3种原创癌症诊断标志物，并结合人工智能技术开发高准确率、高敏感度的癌症诊断大模型EXCEL。研究发现游离DNA末端筛选可在癌症患者中富集肿瘤来源的DNA，并结合实例详细说明了研究的进展和成果。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景及目的

文章介绍了基于游离DNA片段化模式的研究，通过末端筛选来鉴定癌症诊断标志物，并开发高准确率、高敏感度的癌症诊断大模型EXCEL。

关键观点2: 游离DNA末端筛选的重要性

通过末端筛选，可以在癌症患者中富集肿瘤来源的游离DNA，这是研究的关键步骤。研究发现肿瘤来源的游离DNA的酶切位点更倾向于处于核小体内部，基于此原理进行末端筛选可以富集肿瘤来源的DNA。

关键观点3: 原创癌症诊断标志物

基于上述发现，孙坤课题组提出三个原创的癌症诊断标志物：N-index，ΔS和ΔM。这些标志物可以有效地将癌症患者与对照组区分开。

关键观点4: 癌症诊断大模型EXCEL

研究结合人工智能技术开发了名为EXCEL的癌症诊断模型。在一个多癌种数据集中，EXCEL表现出良好的诊断效果，其AUC值达到0.95，并且在高特异性条件下具有较高的敏感度。此外，该研究完全基于国产试剂和设备实现。

关键观点5: 研究团队及合作

孙坤博士为该论文的通讯作者，并介绍了其他团队成员及合作医生的情况。研究获得多项国家级和省级科研项目的支持。

文章预览

近日， 深圳湾实验室孙坤课题组 在 Cell Reports Methods 期刊发表题为《Cell-free DNA end characteristics enable accurate and sensitive cancer diagnosis》的文章。 该研究基于课题组先前揭示的游离DNA片段化模式生物学原理（详见An et al. Nature Communications 2023），发现通过末端筛选，可以在癌症患者中富集肿瘤来源的游离DNA，并基于此筛选过程鉴定出3种原创癌症诊断标志物，并结合人工智能技术开发了高准确率、高敏感度的癌症诊断大模型，命名为EXCEL（意为“卓越”）。 研究发现 1 末端筛选可在癌症患者中富集肿瘤来源的游离DNA 外周血循环游离DNA（circulating cell-free DNA，简称cfDNA）是一种细胞死亡后自然降解产生的DNA片段。cfDNA在癌症早期诊断、肿瘤起源追溯与分型、组织损伤监测等方向具有重要的意义。课题组在一项先前研究中（An et al. Nature Communications 2023）发现 ………………………………