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王鹏远团队在肿瘤液体活检技术中获进展

临床医学

2022-08-08      

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7月,我院普通外科王鹏远主任医师团队在生物医学权威期刊《eLife》上发表文章《Cancer type classification using plasmacell-free RNAs derived from humanand microbes》,报道了细胞外RNA(cfRNA)在多种癌症早期诊断中的应用和前景。我院王鹏远主任医师、清华大学鲁志教授、南昌大学徐振江教授为论文责任作者,我院陈善稳住院医师、清华大学金云帆博士、王思琦博士、邢少贞博士为共同第一作者。研究得到院内交叉基金和首都卫生发展研究基金的支持。

传统的肿瘤液体活检技术标志物包括循环肿瘤细胞(CTC)、细胞外DNA(cfDNA)及其甲基化、细胞外 RNA(cfRNA)、外泌体蛋白等。cfRNA作为癌症标志物的报道数量有限,主要受检测技术、分析能力的限制。但cfRNA具备其他生物标志物所缺乏的几个优点:1. 敏感性和功能性:RNA可以通过细胞外排机制,如外泌体,更主动地进入细胞之外的环境中, 因此,基于cfRNA的生物标志物不仅在癌症早期就有很多信号出现在病人血浆中,而且可以提供更多的功能学信息。2. 组织特异性:很多RNA(包括人源和微生物源的)的表达是有组织特异性的,因此,不同肿瘤中特异RNA表达谱的改变可以反映在血浆中。3. 低成本:针对癌症信号的有效的cfRNA 测序相对于cfDNA及其甲基化测序来说成本要低很多,对早筛早诊的普及更有利。

为此,王鹏远主任医师团队与清华大学鲁志教授、南昌大学徐振江教授团队合作,研究了cfRNA作为肿瘤标记物的检测意义。

研究发现,利用人类血浆中小 RNA(miRNA) 之外的更长更微量的cfRNA(包括 mRNA、 lncRNA、 circRNA 等), 通过生物信息学分析和机器学习模型的整合,可以很好地诊断常见的五大癌症(结肠癌、胃癌、肝癌、食道癌、肺癌),AUC达到0.91(尤其是肝癌可以达到0.95以上)。值得一提的是,本研究特别强调了该方法对于早期癌症的灵敏性(65%以上的病例属于早期肿瘤),即使在所有早期病例队列里,诊断AUC仍可以达到0.9,揭示了cfRNA 在癌症早期诊断中的价值。另外,在人源cfRNA基础上,如果结合微生物来源的cfRNA,还可以更加准确地区分癌症组织类型。

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研究方法学路线

除了人类来源的转录本,人类血浆中一部分细胞外核酸来源于微生物(约占cfRNA文库 的10%),而且与癌症类型有一定的相关性。论文中,作者研究了我国常见5个癌种及健康人血浆样本,证明了人类来源的cfRNA可以很好地发现早期的癌症。同时,发现特定的人类和微生物来源的转录组与特定癌种相关,将两类指标结合在一起对五种常见肿瘤的区分度达到了60-80%。

综上,此项研究表明将人源性和微生物源cfRNA结合不仅可以用于早期癌症诊断,还可以区分肿瘤的起源部位。

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cfRNA在泛癌谱具有很好的诊断能力,通过随机森林等机器学习模型预测,综合AUC达0.91 (尤其是肝癌的AUC高于0.95),并且在早期癌症中的表现仍然稳定不降低。

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综上所述,本研究发现了血浆中人源和微生物源的cfRNA具有临床相关性,可用作诊断癌症及判断肿瘤来源类型的生物标记物,具有很好的临床应用前景。

图   文:普通外科

编   辑:宣传中心




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