Background Aberrant DNA hypermethylation of CpG islands (CGIs) occurs frequently and is genome-wide in human gastric cancer (GC). A DNA methylation approach in plasma cell-free DNA (cfDNA) is attractive for the noninvasive detection of GC. Here, we performed genome-scale cfDNA methylation analysis in patients with GC. Methods We used MCTA-Seq, a genome-scale DNA methylation analysis method, on the plasma samples of patients with GC (n = 89) and control participants (n = 82), as well as 28 pairs of GC and adjacent noncancerous tissues. The capacity of the method for detecting GC and discriminating GC from colorectal cancer (CRC) and hepatocellular carcinoma (HCC) was assessed. Results We identified 153 cfDNA methylation biomarkers, including DOCK10, CABIN1, and KCNQ5, for detecting GC in blood. A panel of these biomarkers gave a sensitivity of 44%, 59%, 78%, and 100% for stage I, II, III, and IV tumors, respectively, at a specificity of 92%. CpG island methylation phenotype (CIMP) tumors and NON-CIMP tumors could be distinguished and detected effectively. We also identified several hundreds of cfDNA biomarkers differentially methylated between GC, CRC, and HCC, and showed that MCTA-Seq can discriminate early-stage GC, CRC, and HCC in blood by using a high specificity (approximately 100%) algorithm. Conclusions Our comprehensive analyses provided valuable data on cfDNA methylation biomarkers of GC and showed the promise of cfDNA methylation for the blood-based noninvasive detection of GC.

中文翻译：

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胃癌患者循环游离 DNA 的基因组规模甲基化分析

背景 CpG 岛 (CGI) 的异常 DNA 高甲基化经常发生，并且在人类胃癌 (GC) 中是全基因组的。浆细胞游离 DNA (cfDNA) 中的 DNA 甲基化方法对于 GC 的无创检测具有吸引力。在这里，我们对 GC 患者进行了基因组规模的 cfDNA 甲基化分析。方法 我们使用 MCTA-Seq，一种基因组规模的 DNA 甲基化分析方法，对 GC 患者（n = 89）和对照参与者（n = 82）以及 28 对 GC 和邻近非癌组织的血浆样本进行分析。评估了检测GC和区分GC与结肠直肠癌（CRC）和肝细胞癌（HCC）的方法的能力。结果 我们确定了 153 个 cfDNA 甲基化生物标志物，包括 DOCK10、CABIN1 和 KCNQ5，用于检测血液中的 GC。一组这些生物标志物给出了 44% 的灵敏度，I、II、III 和 IV 期肿瘤分别为 59%、78% 和 100%，特异性为 92%。可以有效区分和检测CpG岛甲基化表型（CIMP）肿瘤和NON-CIMP肿瘤。我们还鉴定了数百个 cfDNA 生物标志物在 GC、CRC 和 HCC 之间差异甲基化，并表明 MCTA-Seq 可以通过使用高特异性（约 100%）算法区分血液中的早期 GC、CRC 和 HCC。结论 我们的综合分析为 GC 的 cfDNA 甲基化生物标志物提供了有价值的数据，并显示了 cfDNA 甲基化在基于血液的 GC 无创检测中的前景。可以有效区分和检测CpG岛甲基化表型（CIMP）肿瘤和NON-CIMP肿瘤。我们还鉴定了数百个 cfDNA 生物标志物在 GC、CRC 和 HCC 之间差异甲基化，并表明 MCTA-Seq 可以通过使用高特异性（约 100%）算法区分血液中的早期 GC、CRC 和 HCC。结论 我们的综合分析为 GC 的 cfDNA 甲基化生物标志物提供了有价值的数据，并显示了 cfDNA 甲基化在基于血液的 GC 无创检测中的前景。可以有效区分和检测CpG岛甲基化表型（CIMP）肿瘤和NON-CIMP肿瘤。我们还鉴定了数百个 cfDNA 生物标志物在 GC、CRC 和 HCC 之间差异甲基化，并表明 MCTA-Seq 可以通过使用高特异性（约 100%）算法区分血液中的早期 GC、CRC 和 HCC。结论 我们的综合分析为 GC 的 cfDNA 甲基化生物标志物提供了有价值的数据，并显示了 cfDNA 甲基化在基于血液的 GC 无创检测中的前景。