眾所周知,早期癌癥和晚期癌癥的生存預(yù)后相差甚大,在癌癥早期階段發(fā)現(xiàn)并及時(shí)治療可顯著改善癌癥整體生存預(yù)后。近年來(lái),以循環(huán)游離DNA(cfDNA)為研究核心的液體活檢技術(shù)在癌癥篩查中具有重要作用[1],但在癌癥的早期階段,患者血漿中cfDNA含量較低[2]。因此,開(kāi)發(fā)新的液體活檢指標(biāo)對(duì)于癌癥早篩和預(yù)后改善至關(guān)重要。

血小板在血液中大量存在且易于分離,除了正常的凝血功能以外,其在炎癥性疾病發(fā)生、癌癥進(jìn)展和轉(zhuǎn)移中的作用也得到了廣泛的研究,可作為癌癥檢測(cè)的可靠生物來(lái)源。

既往研究表明,血小板可分離出腫瘤來(lái)源的RNA,腫瘤也可以通過(guò)改變血小板的RNA譜來(lái)誘導(dǎo)血小板,而被腫瘤誘導(dǎo)的血小板(TEP)衍生的RNA譜可能具特異性,或可用來(lái)作為局部和轉(zhuǎn)移性癌癥的輔助診斷方法。

近期,荷蘭阿姆斯特丹癌癥中心和液體活檢中心Thomas Wurdinger和Myron G. Best教授領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在Cancer Cell上表了一項(xiàng)重要研究成果。他們發(fā)現(xiàn),利用TEP衍生的RNA表達(dá)譜可檢測(cè)出18種癌癥,相比于健康對(duì)照,具有99%的特異性,且對(duì)多個(gè)階段的腫瘤都具有較高的診斷價(jià)值[5]。



圖1. 文章首頁(yè)截圖

為精確計(jì)算血小板RNA譜診斷癌癥的能力,研究人員通過(guò)迭代建模的方法構(gòu)建了泛癌thromboSeq算法模型,并在此算法上進(jìn)行優(yōu)化,以期達(dá)到可溯源癌癥原始病灶的能力(圖2)。

研究人員先是對(duì)血小板RNA測(cè)序后進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)量控制,最后從13個(gè)機(jī)構(gòu)中納入了2351個(gè)人的血小板樣本,包括1628例癌癥患者樣本(涵蓋18種腫瘤)、390例健康人樣本、333例炎性疾病/心血管疾病/良性腫瘤患者樣本,進(jìn)行后續(xù)分析。



圖2. 泛癌算法模型

基于這個(gè)算法模型,研究人員想知道是否可以利用TEP衍生RNA譜開(kāi)發(fā)一種可早期特異性檢測(cè)癌癥的方法,起到準(zhǔn)確診斷癌癥的作用。

于是研究人員對(duì)計(jì)算模型進(jìn)行了評(píng)估和大樣本驗(yàn)證,其中使用391例樣本用于模型構(gòu)建,385例樣本用于模型評(píng)估;1575例(包含1096名癌癥患者樣本、146名健康人群樣本及333例非癌癥疾病患者樣本)樣本用于模型驗(yàn)證。

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當(dāng)研究人員以這個(gè)計(jì)算模型進(jìn)行診斷時(shí),若以健康人群作為對(duì)照時(shí),模型組、評(píng)估組和驗(yàn)證組的曲線(xiàn)下面積(AUC值)分別達(dá)到了0.91、0.87和0.91(圖3A,B)。血小板RNA譜檢測(cè)癌癥的靈敏度可達(dá)64%,特異性高達(dá)99%,TNM病理分期分期為I-IV期的檢測(cè)準(zhǔn)確率分別為46%、47%、54%和72%(圖3C)。

然而,當(dāng)研究人員以非癌癥疾?。ㄑ装Y/心血管疾病/良性腫瘤患者的血液樣本)作為對(duì)照時(shí),檢測(cè)特異性就降低至78%(圖3D)。這說(shuō)明患者的潛在疾病可能會(huì)影響檢測(cè)的準(zhǔn)確性。



圖3. 血小板RNA譜對(duì)診斷腫瘤的準(zhǔn)確率

隨后,為檢測(cè)構(gòu)建的計(jì)算模型是否具有普遍性,研究人員從驗(yàn)證組中挑選了兩個(gè)代表性機(jī)構(gòu)的患者樣本(樣本貢獻(xiàn)較多的機(jī)構(gòu)13和樣本貢獻(xiàn)較少的機(jī)構(gòu)3)進(jìn)行了亞組分析,發(fā)現(xiàn)這個(gè)算法模型對(duì)機(jī)構(gòu)13和機(jī)構(gòu)3的各病理分期的癌癥患者檢出率相似(圖4),表明這種泛癌測(cè)試模型具有普遍性。



圖4. 血小板RNA譜在不同機(jī)構(gòu)癌癥患者中的檢出率

由此可見(jiàn),這個(gè)基于血小板RNA譜的檢測(cè)模型具有很高的診斷效能。但在癌癥早期診斷過(guò)程中,如何特異性診斷某一種癌癥,也是一個(gè)需要解決的問(wèn)題。

研究人員通過(guò)納入1025例原發(fā)腫瘤患者的血液樣本,并根據(jù)腫瘤類(lèi)型進(jìn)行分組(522例非小細(xì)胞肺癌、144例卵巢癌、132例神經(jīng)膠質(zhì)瘤、126例胰腺癌及101例頭頸部癌樣本),然后構(gòu)建“腫瘤來(lái)源血小板RNA譜交叉驗(yàn)證算法模型”,實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤原始病灶的溯源。

結(jié)果表明,通過(guò)“腫瘤來(lái)源血小板RNA譜交叉驗(yàn)證算法模型”診斷神經(jīng)膠質(zhì)瘤、頭頸部癌、非小細(xì)胞肺癌、卵巢癌及胰腺癌的準(zhǔn)確率分別達(dá)79%、65%、82%、45%及28%(圖5A,C)。此外,在5個(gè)腫瘤類(lèi)型的每個(gè)腫瘤分期檢測(cè)中,該算法在晚期腫瘤中檢測(cè)的準(zhǔn)確性最佳,I-III期準(zhǔn)確率為75%,IV期準(zhǔn)確率為89%(圖5B)。



圖5. 血小板RNA譜診斷腫瘤來(lái)源模型效能

由于血小板分布具有全身性,血小板RNA譜在診斷時(shí)不可避免地會(huì)遇到一個(gè)問(wèn)題,即轉(zhuǎn)移到某個(gè)器官腫瘤的血小板RNA譜是否與這個(gè)器官原發(fā)腫瘤的血小板RNA譜有區(qū)別?這會(huì)直接影響到血小板RNA譜在診斷腫瘤來(lái)源中的可靠性。

基于這個(gè)問(wèn)題,研究人員分析了132例膠質(zhì)瘤患者、93例腦轉(zhuǎn)移患者、299例轉(zhuǎn)移性腫瘤患者(由非小細(xì)胞肺癌、黑色素瘤、乳腺癌、結(jié)直腸癌、食管癌、胰腺癌及腎細(xì)胞癌轉(zhuǎn)移至其他器官,包括轉(zhuǎn)移至腦部的93例患者)樣本的血小板RNA譜評(píng)分,并發(fā)現(xiàn)顱內(nèi)腫瘤與顱外腫瘤的血小板RNA譜具有明顯的區(qū)別,而原發(fā)性腫瘤伴腦轉(zhuǎn)移樣本的評(píng)分介于兩者之間(圖5)。這表明,對(duì)于腦轉(zhuǎn)移患者而言,血小板RNA譜很有可能會(huì)受到受到原發(fā)腫瘤和轉(zhuǎn)移瘤兩方面的影響。



圖6. 腦轉(zhuǎn)移患者、原發(fā)性腦腫瘤和其他部位腫瘤血小板譜的區(qū)別

總之,這項(xiàng)研究通過(guò)大樣本的癌癥數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)源于血小板的RNA譜可有效診斷多種癌癥,并實(shí)現(xiàn)了對(duì)癌癥原始病灶的溯源。這項(xiàng)研究對(duì)液體活檢是一個(gè)重要的補(bǔ)充,對(duì)于癌癥早篩具有很重要的指導(dǎo)意義,至于該方法是否能取代游離循環(huán)腫瘤細(xì)胞(CTC)成為最有前景的液體活檢技術(shù),還需要更多證據(jù)驗(yàn)證才行。