Page 28 - 《南京医科大学学报》2026年第1期
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第46卷第1期
              · 22   ·                           南 京    医 科 大 学 学         报                        2026年1月


                  头颈部鳞状细胞癌（head and neck squamous               准治疗。
              cell carcinomas，HNSCC）是头颈部最常见的恶性肿                      在近年来的研究中，深度学习已成为多组学模
              瘤之一。在世界范围内，每年 HNSCC 的发病人数                         型分析的重要工具。在处理存在灵敏度不足、背景
                                             ［1］
              超过89万，且发病率仍在持续上升 。HNSCC起源                         噪音干扰等问题的cfDNA 数据时，可以借助深度学
              于鼻窦、口腔、鼻咽、口咽、喉咽、喉的黏膜上皮细                           习强大的非线性特征学习能力和跨维度建模能力，
              胞，并遵循从黏膜上皮细胞增生—异型增生—原位                            从中提取出癌症的相关信号，以实现其早期诊断。
              癌—浸润性癌的进展顺序。HNSCC 的主要危险因                               文章旨在建立一个基于深度学习和多组学数

              素包括吸烟、饮酒、人乳头瘤病毒（human papilloma                   据分析的HNSCC cfDNA液体活检早期筛查模型，为
              virus，HPV）感染等。HNSCC 早期诊断的主要方法                     HNSCC 的早期诊断和精准治疗提供新的科学依据
              包括视诊、触诊、内镜检查、影像学检查等，但由于                           和技术路径，进而提高治疗的成功率并减轻患者的
              HNSCC具有早期症状隐匿和缺乏特异性的特点，其                          负担。

              早期诊断十分困难。HNSCC 必须通过原发肿瘤和/
                                                                1 cfDNA的生物学特性、功能与相关检测技术
                                   ［2］
              或颈部肿块活检来确诊 ，但是组织活检技术具有
              侵袭性、取样偏差和无法实时动态监测等不可避免                                 cfDNA最早由Mandel和Metais 于1948年在血
                                                                                               ［4］
              的缺陷。早期诊断是提高 HNSCC 患者生存率的关                         液中发现，主要来源于细胞的程序性死亡、坏死或
              键，然而，由于缺乏特定症状和有效的早期筛查方                            主动释放。随着近年来高通量测序和数字 PCR 等

              法，许多肿瘤未能在早期发现而延误诊治，开展HN⁃                          技术的发展，cfDNA 在液体活检领域的应用逐渐增
              SCC早期筛查是目前的一项重要研究课题。                              多，并在肿瘤早期诊断、治疗效果检测、预后评估等
                  液体活检（liquid biopsy）技术凭借着非侵入性、                 方面显示出巨大的发展潜力 。
                                                                                         ［5］
              高安全性、高效率性、重复性强和动态反映病情等                            1.1  cfDNA的生物学特性
              优势在肿瘤的早期诊断、寻找相关生物标志物和预                            1.1.1  片段化
              后评估等方面都具有显著优势。循环游离 DNA                                 cfDNA主要以双链的形式存在，片段长度集中在
                                                                                                           ［6］
             （cell⁃free DNA，cfDNA）是指未被细胞膜包裹的DNA                 160~180 bp（单核小体）和320~360 bp（双核小体） 。
              片段，通常存在于外周血浆、唾液或尿液中由机体组                           肿瘤组织及细胞所释放的 ctDNA 则可能表现为更
              织细胞在发生凋亡、坏死或主动分泌时释放入循环。                           短的片段。Mouliere 等 开发了基于片段大小的分
                                                                                     ［7］
              cfDNA 中存在一种来自肿瘤细胞的凋亡、坏死或主                         析方法，发现HNSCC患者cfDNA中低于150 bp的片
              动 释 放 的 循 环 肿 瘤 DNA（circulating tumor DNA，        段比例显著增加，这一特征可用于区分肿瘤患者和
              ctDNA），其反映了肿瘤的基因组特征和动态演变，                         健康个体。
              通俗来讲，可称之为“肿瘤指纹”。ctDNA 已在多个                        1.1.2  浓度的动态变化
              癌种的临床检测中得到应用，于2020年首次获得美                               一般来说，健康个体的 cfDNA 浓度通常较低，
              国食品和药品管理局批准，成为泛肿瘤液体活检产                            但在病理条件下，如肿瘤、创伤或器官移植后的排
                ［3］
              品 ，使得HNSCC的早期诊断和精准治疗成为可能。                         异反应等情况，cfDNA 的浓度会显著提高 。但是
                                                                                                      ［8］
                  目前仍有许多依赖 cfDNA 单组学分析方法的                       肿瘤来源的ctDNA通常只占据cfDNA总量的很小一
              研究和临床试验正在进行。单组学分析方法虽然                             部分，故而需要提高检测技术的灵敏度。
              在某种癌症或某个研究阶段存在一定实用价值，但                            1.1.3  甲基化特征
              由于其只研究了cfDNA 中的一类特征信息，必然会                              cfDNA的甲基化模式和突变特征可以反映来源
              存在某种限制，如检测灵敏度不足、受肿瘤异质性                            组织。例如，来源于肿瘤的cfDNA，即ctDNA通常会
                                                                                                    ［9］
              影响、背景噪音干扰以及生物信息维度单一等一系                            携带相关突变基因和特异性甲基化模式 。主要包
              列问题，这些问题与肿瘤早期诊断所需要的高敏感                            括TP53、CDKN2A、PIK3CA、NOTCH1、FAT1等基因。
              度背道而驰。所以有关 cfDNA 的研究正由单组学                         1.1.4  快速清除
              向多组学转变，这不仅需要整合 cfDNA 的突变、甲                             cfDNA 在血液中的半衰期较短，一般认为在
              基化、片段长度特征，甚至还需要融合蛋白组学以                            16~150 min。这种特性使其能够成为实时监测疾病
              及转录组信息，以提高检测的灵敏度、特异度和肿                            动态、疾病的早期诊断和干预、疾病负荷评估的理
              瘤全景描述能力，从而更有效服务于肿瘤早筛和精                            想标志物（表1）。
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