發現腫瘤特異性外泌體RNA分子標誌物

2020-05-25

       在當前精準醫學的大背景下,液體活檢作為一項重要的創新技術,有望在癌症早期篩查與診斷、治療方案指導、療效評估及預後測評領域發揮作用,具有極高的臨床應用價值和市場前景。液體活檢主要包括檢測血液中遊離的循環腫瘤細胞( circulating tumor cell,CTC)、循環腫瘤DNA ( circulating tumor DNA,ctDNA)和外泌體等。

       外泌體為大小30 ~100 nm 的(de)細(xi)胞(bao)外(wai)泌(mi)性(xing)囊(nang)泡(pao),具(ju)有(you)脂(zhi)質(zhi)雙(shuang)層(ceng)膜(mo)結(jie)構(gou)。近(jin)年(nian)研(yan)究(jiu)顯(xian)示(shi),外(wai)泌(mi)體(ti)是(shi)細(xi)胞(bao)與(yu)細(xi)胞(bao)間(jian)通(tong)訊(xun)的(de)重(zhong)要(yao)的(de)分(fen)子(zi),參(can)與(yu)諸(zhu)多(duo)生(sheng)理(li)與(yu)病(bing)理(li)過(guo)程(cheng)。外(wai)泌(mi)體(ti)中(zhong)不(bu)僅(jin)包(bao)含(han)蛋(dan)白(bai)質(zhi)成(cheng)分(fen),還(hai)包(bao)括(kuo)一(yi)些(xie)RNA成分,如微小 RNA( microRNA,miRNA) 、長鏈非編碼RNA和mRNA、環狀RNA(circular RNA,circRNA)。外泌體所攜帶的這些 RNA統稱為外泌體來源 RNA,具有完整的序列結構和生物活性,有望作為液體活檢分子標誌物診,在精準醫學發展上有著光明的前景。

 

優勢

相比與傳統液體活檢所檢測的cfDNA和CTC,外泌體具有以下優勢:

1、外泌體在體液中具有更高的濃度含量,有利於腫瘤的早期診斷;

2、外泌體的脂膜結構對所包含的核酸分子起到良好的保護作用,具有更高的穩定性;

3、外泌體的粒徑較小,通透性強,容易到達各種體液中,為液體活檢提供重要的前提條件;

4、外泌體包含豐富的核酸分子,從mRNA、lncRNA和circRNA等大RNA分子層麵更容易發現腫瘤特異的分子標誌物[1][2]

       表觀生物通過反複比較測試多種外泌體的提取技術,最終擇優采用Qiagen exoRNeasy Serum/Plasma Maxi Kit試劑盒,該試劑盒來源於首個通過FDA批準的外泌體診斷公司--美國Exosome Diagnostics, Inc.的核心技術,能夠在25分鍾內快速純化得到細胞外囊泡,並獲得更為全麵的高純度RNA分子,適合用於檢測外泌體中的環狀RNA及其他長片段的線性RNA。

      表觀生物自主開發基於機器學習算法的胞外囊泡RNA疾病診斷和預後模型構建工具,結合臨床大樣本,充分發揮胞外囊泡RNA測序數據整體優勢,構建精準的胞外囊泡RNA診斷標誌物模型,為開發創新型診斷試劑盒奠定堅實的基礎。結合最新的高通量測序技術和生物信息分析方案,傾力打造外泌體RNA分子標誌物開發的轉化醫學整體解決方案!

 

外泌體RNA疾病診斷/預後評估模型構建流程

1. 訓練集和測試集來源於同一中心
2. 獨立驗證集需來源於另一獨立中心
3. 提供的樣本數目要求最少

 

項目流程

 

測序方案

1) 測序平台:Illumina HiSeq X10/Hiseq 4000

2) 測序模式:PE150

3) 測序數據量:>8G/樣本

4) 適用物種:人

5) 樣本類型:限人血漿(推薦)或者血清,每個樣本2-4ml體積

 

分析內容

1. 去接頭汙染,去低質量reads和測序質量評估

2. 參考基因組比對

3. 全基因組reads分布圖譜

4. 環狀RNA預測

5. 環狀RNA表達差異分析

6. mRNA表達差異分析

7. 差異基因KEGG、GO分析

8.差異lncRNA分析

 

表觀生物實測數據(機器學習算法構建診斷模型)

 

參考文獻:

[1]Zheng Q, Bao C, Guo W, et al. Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulates cell growth by sponging multiple miRNAs[J]. Nature communications, 2016, 7.

[2]Guarnerio J, Bezzi M, Jeong J C, et al. Oncogenic role of fusion-circRNAs derived from cancer-associated chromosomal translocations[J]. Cell, 2016, 165(2): 289-302.