RNA生物標(biāo)志物-癌癥精準(zhǔn)醫(yī)療的前沿

RNA生物標(biāo)志物——癌癥精準(zhǔn)醫(yī)療的前沿作為生物學(xué)中心法則的必要一環(huán)，RNA運(yùn)載著基因和調(diào)控信息并反映細(xì)胞狀態(tài)?；诟咄繙y(cè)序技術(shù)，累計(jì)數(shù)據(jù)顯示多種RNA分子能夠作為多種疾病的診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物，比如說癌癥。特別是在多種生物流體（如血清、唾液和尿液）中可檢出的外泌體RNA（exRNAs），能夠作為早期癌癥診斷、腫瘤發(fā)展監(jiān)控、預(yù)測(cè)治療反應(yīng)的無創(chuàng)生物標(biāo)志物。本文中概述了關(guān)于多種RNA生物標(biāo)志物的最新研究，尤其是外泌體RNA在癌癥診斷和預(yù)后中的應(yīng)用，并闡述了一些未知RNA生物標(biāo)志物在臨床中的實(shí)效。此外，描述并討論了exRNA研究的一般程序和爭(zhēng)議，和exRNA在精準(zhǔn)醫(yī)療中的前景。1、概論在腫瘤學(xué)領(lǐng)域，生物標(biāo)志物具有診斷價(jià)值、預(yù)后價(jià)值和預(yù)測(cè)價(jià)值。敏感及特異性的生物標(biāo)志物在臨床精準(zhǔn)醫(yī)療中尤為必要。生物標(biāo)志物同時(shí)也可作為藥物設(shè)計(jì)的潛在靶標(biāo)。通過生物信息學(xué)整合生物標(biāo)志數(shù)據(jù)，亦能拓展我們對(duì)疾病相關(guān)生物通路和調(diào)控機(jī)制的認(rèn)知。2、不同類別的生物標(biāo)志物對(duì)比與蛋白質(zhì)生物標(biāo)志物相比，RNA生物標(biāo)志更為敏感和特異性。RNA生物標(biāo)志的檢測(cè)成本也大大低于蛋白質(zhì)標(biāo)志。與DNA生物標(biāo)志物相比，RNA生物標(biāo)志更能動(dòng)態(tài)反映細(xì)胞狀態(tài)和調(diào)控過程。此外，一個(gè)細(xì)胞中存在多組RNA，比DNA能提供更多信息。一些特殊結(jié)構(gòu)RNA（如環(huán)狀RNA）有在血漿和/或血清中穩(wěn)定存在的潛力。3、腫瘤中的不同RNA生物標(biāo)志學(xué)界對(duì)RNA的關(guān)注逐年增長(zhǎng)，多種RNA已被用作腫瘤生物標(biāo)志物，其中最廣為研究的是mRNA。近年來還發(fā)現(xiàn)了許多非編碼蛋白質(zhì)的重要功能性RNA，它們中的部分也被用作生物標(biāo)志物，包括一些microRNA(miRNA)、Piwi-interactingRNA(piRNA)、SmallnucleolarRNA(snoRNA)、longnoncodingRNAs(lncRNAs)和circularRNA(circRNA)。此外，通過生物信息學(xué)進(jìn)行RNA-seq分析可研究規(guī)則性變異事件，如可變剪接和基因融合，二者的異常均可能與癌癥預(yù)后有關(guān)。4、外泌體RNA（exRNAs）的分類除了腫瘤細(xì)胞內(nèi)的RNA外，多種生物流體（如血漿、乳液等）中還存在胞外RNA（exRNAs），包括幾乎所有已知的RNA種類，其中miRNA含量最為豐富。雖然早在1971年exRNAs便已被發(fā)現(xiàn)，但直到近年來基于exRNA表達(dá)譜的研究才拓展了人們的認(rèn)知。5、外泌體RNA的生物起源人們認(rèn)為exRNA可能與蛋白或脂質(zhì)結(jié)合穩(wěn)定存在，并被包裹在囊泡結(jié)構(gòu)中。它們或許是細(xì)胞死亡并打包入凋亡小體的產(chǎn)物，也有可能是細(xì)胞間的交流工具。細(xì)胞外膜泡（EVs）根據(jù)大小、形態(tài)和起源被分為外泌體、癌小體（oncosome）、微泡和凋亡小體。它們可以傳遞到鄰近或遠(yuǎn)處的組織中，被靶細(xì)胞捕獲并傳達(dá)基因和調(diào)控信息，這一過程有許多不同機(jī)制，仍需進(jìn)一步探索。6、外泌體RNA與腫瘤的臨床關(guān)聯(lián)腫瘤細(xì)胞比起正常細(xì)胞能夠釋放更多的囊泡，有助于腫瘤發(fā)展，其中exRNAs起到關(guān)鍵性的作用。腫瘤細(xì)胞還能通過釋放外泌體輔助器官特異性轉(zhuǎn)移，將遠(yuǎn)處的組織微環(huán)境轉(zhuǎn)化為有利于腫瘤細(xì)胞早期生存的狀態(tài)，稱為前轉(zhuǎn)移生態(tài)位（premetastasisniche）。腫瘤外泌體還能降低T細(xì)胞在轉(zhuǎn)移準(zhǔn)備期間的的免疫能力。ExRNA作為癌癥治療靶點(diǎn)的潛力已成為近年來的研究熱點(diǎn)。7、外泌體RNA生物標(biāo)志物外泌體RNA具有作為診斷和預(yù)后生物標(biāo)志物的可觀潛力，因?yàn)樗子跈z測(cè)，可實(shí)現(xiàn)非侵入性的分子診斷技術(shù)?，F(xiàn)今血液是最普遍用于發(fā)展外泌體生物標(biāo)志物的生物流體。當(dāng)固體腫瘤組織難以取得時(shí)，exRNAs可輔助腫瘤診斷和分級(jí)。8、新型外泌體生物標(biāo)志物的鑒別新型外泌體生物標(biāo)志物的發(fā)現(xiàn)需要RNA樣本的制備和建庫(kù)、量化方法產(chǎn)生數(shù)據(jù)，并通過生物信息學(xué)分析與診斷及預(yù)后屬性相關(guān)聯(lián)。9、RNA生物標(biāo)志物的公開數(shù)據(jù)庫(kù)隨著核酸生物標(biāo)志物研究的不斷積累，一系列綜合性數(shù)據(jù)庫(kù)已經(jīng)建成，如HMDD，CoReCG，MIRUMIR，BMDB等。它們中的一些是以疾病信息為主的，另一些則更為綜合，涵括的信息更多（如患者生存信息）。此外，一些專為核外及胞外生物標(biāo)志物而設(shè)的數(shù)據(jù)庫(kù)也建立了起來，如exRNAAtlas，miRandola，ExoCarta等，記錄了最新的exRNA數(shù)據(jù)、protocol和各種工具技術(shù)等。10、未來的展望和挑戰(zhàn)由于exRNA展現(xiàn)出來的重要地位和可觀潛力，相關(guān)的研究和課題越來越多。與2015年以前的研究主要致力于發(fā)現(xiàn)新的exRNA及探索其可用性相比，如今的研究更多地專注于拓展exRNA作為生物標(biāo)志物的用法。在將來，對(duì)新型exRNA生物標(biāo)志物的系統(tǒng)鑒定模式需要進(jìn)一步開發(fā)。除了mRNA以外，其他exRNA類型也應(yīng)用于臨床的可能性也應(yīng)當(dāng)被考慮。鑒于現(xiàn)今能用于指導(dǎo)臨床的成熟exRNA生物標(biāo)志物有限，大量臨床信息如生存時(shí)間、復(fù)發(fā)狀況和藥物應(yīng)答等十分緊缺。為了證實(shí)生物標(biāo)志物在早期診斷、預(yù)后和用藥中的作用，還需要足夠的臨床試驗(yàn)。此外，exRNA的生物起源和作用機(jī)制尚不明晰。對(duì)這些的進(jìn)一步研究有助于指導(dǎo)生物標(biāo)志的篩查和藥物設(shè)計(jì)，以及不同腫瘤來源的新生物標(biāo)志物的開發(fā)，并最終反饋促進(jìn)對(duì)機(jī)制的理解。exRNA靶向的癌癥療法也是可能的方向之一，深度應(yīng)用需要加深對(duì)exRNA和胞外囊泡生物起源，以及不同非編碼RNA調(diào)節(jié)作用的綜