Hepatobiliary Surgery and Nutrition：使用机器学习策略预测和验证肝内胆管癌的预后甲基化评分

肝内胆管癌（ICC）是仅次于肝细胞癌的第二大常见原发性肝癌，是一种侵袭性恶性肿瘤，全球发病率不断上升。目前，肝脏切除术是具有治疗目的的主要治疗方案。然而，由于复发率高，ICC患者手术切除后的长期结果令人沮丧。即使在切除后，5年总生存率（OS）也为25.5-41.0%，5年的累积复发率可能高达70.5-73.4%。

虽然没有来自随机临床试验的高水平证据，但来自各中心的研究发现，选定具有高风险特征的ICC患者可以从术后辅助治疗中受益，这突出表明风险分层的必要性，以避免潜在的患者治疗不足或过度治疗。目前，美国癌症联合委员会（AJCC）肿瘤结节转移（TNM）分期系统是手术后患者分层最常用的分期系统，但它在预测长期生存率方面的作用有限。因此，需要额外的预后标记来识别接受肝切除术后复发或死亡高风险的患者。

就癌症的预后生物标志物而言，DNA甲基化近年来引起了越来越多的关注。甲基化标志物或特征的预后作用在各种类型的癌症中得到了证实，但ICC仍有待阐明。据报道，5'甲基胞嘧啶（5-mC）的异常DNA甲基化与ICC的发生和进展有关。之前的研究侧重于使用甲基化特异性PCR或基于阵列的基因组的一小部分基因组，主要在CpG岛（CGI）或启动子区域，来研究一个或多个常见的肿瘤抑制基因（TSG）。

据报道，与良性胆管上皮相比，p15、GSTP和CDH1基因的启动子区域或CGI在ICC中经常甲基化，并抑制这些基因的表达，这表明DNA甲基化在胆管癌发生中的作用以及鉴别诊断在临床环境中的潜在价值。在最近的研究中，研究人员使用了高通量甲基化阵列，并揭示了癌症相关途径（例如Wnt信号通路）或干细胞样表型和基于甲基化的胆管癌分子亚型中甲基化基因的富集。

尽管这些研究经常报告ICC和肝外胆管癌（ECC）一起，并由样本量小的ICC队列组成，但他们的发现进一步证实了DNA甲基化与ICC致癌的深度参与，并同时暗示了DNA甲基化作为预后预测因素的潜力。为了探索ICC中DNA甲基化的预后价值，2023年8月1日发表在Hepatobiliary Surgery and Nutrition的文章，使用了全基因组亚硫酸盐测序（WGBS）进行了这项多中心研究，这是目前最先进的甲基化检测技术。

研究人员对来自中国三个肝胆中心的两个独立队列（发现队列，n=164；验证队列，n=170）进行基于全基因组亚硫酸盐测序（WGBS）的全表观基因组全DNA甲基化研究。通过提及微分甲基化区域（DMR），我们提出了预后甲基化区域（PMR）的概念，该区域由连续的预后甲基化CpG（PMC）组成。使用机器学习策略（随机森林和最小绝对收缩和选择器回归），根据发现队列中的14个PMR构建了预后甲基化评分（PMS），并在验证队列中确认。

图1：数据预处理和研究流程图

研究结果显示，在发现和验证队列中预测OS的PMS的C指数分别为0.79和0.74。在整个队列中，PMS是OS的独立预测指标[危险比（HR）=8.12；95%置信区间（CI）：5.48-12.04；P<0.001]，PMS的C指数（0.78）明显高于约翰·霍普金斯大学医学院（JHUSM）留存器（0.69，P<0.001）、东部肝胆外科医院（EHBSH）留图（0.67，P<0.001）、美国癌症联合委员会（AJCC）肿瘤节点转移（TNM）分期系统（0.61，P<0.001）和MEGNA预后评分（0.60，P<0.001）。

图2：PMS的开发和验证

PMS四分位数4的患者可以从辅助治疗（AT）中受益（HR =0.54；95% CI：0.32-0.91；对数排名P=0.043），而四分位数1-3的患者则不能。然而，其他nomograms和分期系统未能做到这一点。对潜在机制的进一步分析表明，PMS与肿瘤生物行为、通路激活和免疫微环境有关。

据我们所知，我们的研究是第一个从大量ICC患者群体中为肿瘤样本生成深度WGBS数据的研究。利用碱分辨率甲基化剖面，我们提出了PMR的概念，并确定了14个PMR来构建一个称为PMS的甲基化特征，该特征可以可靠地预测长期生存率，并确定手术后AT的候选患者。PMS的表现优于现有的临床参数衍生的命名图、预后评分或分期系统。我们的发现可能有助于ICC患者的治疗决策，并有助于避免复发或死亡高风险患者的治疗不足，并减少对预后良好的患者不必要的过度治疗。

原始出处

Chen X, Dong L, Chen L, Wang Y, Du J, Ma L, Yan X, Huang J, Liao M, Chen X, Liu D, Li J, Zhang B, Teng W, Yuan K, Sun D, Gao Q, Zeng Y. Epigenome-wide development and validation of a prognostic methylation score in intrahepatic cholangiocarcinoma based on machine learning strategies. Hepatobiliary Surg Nutr. 2023 Aug 1;12(4):478-494. doi: 10.21037/hbsn-21-424. Epub 2022 Apr 22.