Cell子刊，卢煜明团队提出真正无创液体活检新方法：尿液游离DNA

撰文丨王聪

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

卢煜明教授，是国际公认的液体活检领域全球奠基者、开拓者及领导者，尤其是无创产前检测领域的先驱，被誉为“无创产前检测之父”。

早在 1997 年，卢煜明发现 母体血液中存在着胎儿的游离 DNA 。基于这些早期发现，他展开了一系列前沿工作来研究这些胎儿游离 DNA 的特性， 证明了使用胎儿游离 DNA 来诊断遗传性疾病的可行性和实际性 ，他工作最终使得利用二代测序技术来定量测量胎儿 DNA 的方法用于唐氏综合症检测，开创了 以 DNA 分析为本的“无创产前诊断技术”。如今，该技术已被广泛应用于 科学研究及临床诊断，被全世界超过 100 个国家广泛采用，全世界每年大约 1000 万名孕妇因此受益。

近年来，卢煜明教授领导的跨学科研究团队成功开发了能够检测多种癌症血液测试技术——FRAGMA（基于片段组学的甲基化分析），并推进到了临床应用，将癌症液体活检推进至全基因组时代。

近日，香港中文大学卢煜明教授团队在 Cell 子刊Med上发表了题为：Chromatin accessibility states affect transrenal clearance of plasma DNA: Implications for urine-based diagnostics 的研究论文。

该研究表明，染色质可及性状态会影响血浆 DNA 的经过肾脏的清除率，这可能是通过肾小球屏障的尺寸限制来实现的，该研究还揭示了两种尿液游离 DNA（ucfDNA）——经肾 ucfDNA 和泌尿道 ucfDNA 之间的差异。利用 ucfDNA 的这些不同特性，可以开发出检测或监测伴有肾脏表现的疾病的新方法，包括慢性肾脏疾病、子痫前期以及泌尿系统癌症等。

尿液游离 DNA（ucfDNA）是一种极具价值的真正无创液体活检资源。ucfDNA 包括两部分：经肾 ucfDNA（从血液流经肾小球滤过至尿液）和局部脱落的泌尿道 ucfDNA。解析二者在特征上的差异，可能为新型诊断应用的开发提供关键信息。

在这项新研究中，研究团队利用大规模平行测序技术对来自健康对照者、孕妇、慢性肾病（CKD）患者以及膀胱癌患者的 136 份 ucfDNA 样本进行了分析。推断出了包括片段大小和 5' 端基序在内的片段组学特征。通过将 ucfDNA 与开放染色质区域（OCR，无组蛋白）和异染色质区域（HCR，组蛋白紧密堆积）进行重叠，研究了 ucfDNA 与染色质可及性之间的关系。

研究团队发现：与泌尿道来源的 ucfDNA 相比，经肾 ucfDNA 片段更短且 C 端富集。经肾 ucfDNA 在开放染色质区域（OCR）显著富集，而在异染色质区域（HCR）则明显减少，提示肾小球滤过屏障的物理约束与 cfDNA 的有效尺寸（通过能力）之间存在动态平衡。蛋白尿患者（例如子痫前期、慢性肾病）中，来自 HCR 的 ucfDNA 水平升高，表明与组蛋白结合的血浆 DNA 分子（更大或结构复杂）因肾小球通透性增加更易泄漏至尿液。在肿瘤学中，通过分析 HCR 区域的低甲基化信号，膀胱癌检测的效能显著提升（AUC=0.93），凸显异染色质 cfDNA 的独特诊断价值。

该研究的核心发现：

• 染色质可及性状态影响血浆 DNA 经过肾脏的清除率；

• 经肾 ucfDNA 主要来源于开放染色质区域；

• 经肾 ucfDNA 和泌尿道 ucfDNA 具有独特的片段组学特征；

• 将 ucfDNA 与染色质状态相关联，开启了新型无创检测方法的大门。

总的来说，该研究表明，染色质可及性状态会影响血浆 DNA 经过肾脏的清除率，这可能是通过肾小球屏障的大小限制来实现的。这一认识使得能够合理开发用于检测或监测具有肾脏表现的疾病（包括慢性肾病、子痫前期以及泌尿系统癌症）的方法。

2025 年 3 月 6 日，卢煜明教授团队在Cancer Cell期刊发表了题为：Fragmentomics profiling and quantification of plasma Epstein-Barr virus DNA enhance prediction of future nasopharyngeal carcinoma 的研究论文。

该研究显示，血浆中 EB 病毒 DNA 的片段组学分析和定量检测，可提高对未来鼻咽癌的预测能力 ，表明了血浆 DNA 片段组学能够精准识别鼻咽癌高危人群，预测未来的癌症风险，减少不必要的侵入性检查，从而优化癌症筛查策略。

该研究的亮点：

• 存在与鼻咽癌相关的血浆 EBV DNA 片段组学特征；

• 血浆 EBV DNA 片段组学分析与定量检测可增强鼻咽癌风险预测；

• 上述分析可筛选出患癌风险达 EBV DNA 阴性者 87 倍的个体；

• 基于片段组学的癌症风险预测在液体活检研究中具有重要价值。

卢煜明教授的研究成果对全世界医学科学界影响深远，屡获国际殊荣，卢煜明教授于 2011 年当选英国皇家学会院士，2013 年当选美国国家科学院外籍院士，2016 年获得有“中国诺贝尔奖”之称的首届“未来科学大奖——生命科学奖”，以及被誉为“诺贝尔奖风向标”的“引文桂冠奖”，2019 年成为“复旦-中植科学奖”的首位华人获奖者，2021 年获得有“科学界奥斯卡”之称的“科学突破奖——生命科学奖”，成为首位英国皇家学会生物学科“皇家奖章”华人得主，2022 年获得生命科学领域仅次于诺贝尔奖的“拉斯克奖——临床医学奖”，2023 年获得首届“腾冲科学大奖”，并在该年当选中国科学院院士。2025 年，卢煜明出任香港中文大学校长。

“引文桂冠奖”和“拉斯克奖”是公认的诺奖风向标，屠呦呦就曾在获得拉斯克奖后获得诺贝尔生理学或医学奖，卢煜明教授也被认为是诺贝尔奖的有力竞争者。

论文链接：

1. https://www.cell.com/med/fulltext/S2666-6340(25)00073-X

2. https://www.cell.com/cancer-cell/fulltext/S1535-6108(25)00054-6