外泌体来源的非编码RNA作为肿瘤早期诊断的潜在生物标志物

外泌体来源的非编码RNA作为肿瘤早期诊断的潜在生物标志物

近来，香港中文大学（深圳）医学院杜鹃教授在国际期刊Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer上发表了题为“Exosomal Non-coding RNAs (ncRNAs) as Potential Biomarkers in Tumor Early Diagnosis”的综述文章，总结了外泌体来源的非编码RNA（ncRNAs）在各类肿瘤早期检测中的生物学作用机制，并探讨了提升外泌体ncRNAs检测效率的新策略及正在进行的相关临床试验，此外，还深入分析外泌体ncRNAs在癌症早期筛查中所面临的挑战与未来的发展潜力，强调了它们的敏感性、特异性和早期检测的可行性。

该论文共同第一作者为香港中文大学（深圳）医学院硕士研究生常靖悦、本科生张灵泉以及本科生李泽廷；香港中文大学（深圳）医学院杜鹃教授与深圳市亚辉龙生物科技股份有限公司钱纯亘教授共同担任通讯作者。

外泌体生物发生的表示和外泌体ncRNA 在癌症诊断中的作用：

肿瘤早期诊断的重要性

阐述肿瘤早期发现对于提高患者生存率、改善治疗效果以及降低医疗负担等方面的重要意义。

现有诊断方法的局限性

指出如影像学检查、肿瘤标志物检测等常见肿瘤诊断手段在早期诊断敏感性、特异性方面存在的不足，引出对新型生物标志物的需求。

外泌体及非编码RNAs简介

简要介绍外泌体的定义、形成、释放机制及其在细胞间通讯中的作用；说明非编码 RNAs（包括 miRNAs、lncRNAs、circRNAs 等）的类型、一般特点及已被发现的一些生物学功能，为后续阐述其作为肿瘤早期诊断标志物做铺垫。

外泌体的优势

• 稳定性：外泌体能够保护其内部的 ncRNAs 免受核酸酶等外界因素的降解，使其在体液（如血液、唾液、尿液等）中相对稳定存在，便于检测。
• 特异性：不同来源细胞释放的外泌体可携带特定的 ncRNAs，这些 ncRNAs 可能与来源细胞的生理病理状态相关，为肿瘤来源的外泌体 ncRNAs 作为特异性标志物提供可能。
• 可获取性：外泌体可从多种体液中分离获取，属于非侵入性或微创性取样方式，有利于临床应用。

非编码 RNAs的优势

• 丰富多样的调控功能：参与肿瘤发生、发展过程中的多种生物学过程调控，如细胞增殖、凋亡、侵袭和转移等，其表达异常往往与肿瘤早期阶段就已相关联，有望在早期发现肿瘤相关变化。
• 潜在的高敏感性和特异性：某些 ncRNAs 在肿瘤组织与正常组织间，或不同肿瘤类型、分期之间存在显著差异表达，具备作为灵敏且特异的肿瘤诊断标志物的潜力。

外泌体 miRNAs

总结多种常见肿瘤（如肺癌、乳腺癌、胃癌、结直肠癌等）中已被广泛研究的外泌体 miRNAs。例如，在肺癌早期患者的血浆外泌体中发现某种 miRNA表达上调 / 下调，其与肿瘤细胞的增殖、迁移能力相关，且通过大规模临床样本验证了其作为早期诊断标志物的可行性（给出具体的诊断效能指标如敏感度、特异度、ROC 曲线下面积等数据）。

阐述外泌体 miRNAs 的产生机制、进入外泌体的分选途径以及它们如何在肿瘤微环境及远处靶细胞中发挥调控作用，进一步解释其与肿瘤早期发生发展的内在联系。

表一：外泌体miRNA肿瘤诊断相关研究总结
（因篇幅限制，仅截取Table 1部分内容）

外泌体 lncRNAs

列举特定肿瘤中具有潜在早期诊断价值的外泌体 lncRNAs。比如在乳腺癌早期，外泌体中的 lncRNA-YY 在肿瘤细胞分泌后可影响周围间质细胞的行为，促进肿瘤的早期浸润，其在患者血清外泌体中的表达水平与肿瘤分期、淋巴结转移等情况密切相关，有望成为早期诊断的辅助指标。

探讨外泌体 lncRNAs 的功能特点，如作为分子海绵吸附 miRNAs、调控基因转录等，以及这些功能在肿瘤早期病理过程中的作用机制。

表二：外泌体lncRNA肿瘤诊断相关研究总结
（因篇幅限制，仅截取Table 2部分内容）

外泌体 circRNAs

描述外泌体 circRNAs 在肿瘤早期诊断方面的新兴研究成果。如在胃癌早期，外泌体 circRNA-ZZ 的异常表达被发现与肿瘤细胞的干性维持、早期耐药等现象有关，其在患者血浆外泌体中的检测可辅助早期胃癌的诊断，提高诊断准确性。

介绍外泌体 circRNAs 的独特结构优势（如环状闭合结构使其更稳定）以及它们在细胞内和细胞间通讯中的特殊作用方式，解释其为何能成为有潜力的肿瘤早期诊断标志物。

表三：外泌体circRNA肿瘤诊断相关研究总结
（因篇幅限制，仅截取Table 3部分内容）

检测方法

• 外泌体分离技术：如超速离心法、超滤法、免疫磁珠法等，介绍各种方法的原理、优缺点以及对后续 ncRNAs 检测的影响。
• ncRNAs 检测技术：包括实时定量 PCR（qPCR）用于检测 miRNAs、lncRNAs 等的相对定量；Northern blotting 用于 RNA 的定性和定量分析；以及近年来发展起来的高通量测序技术（如 RNA-seq）可全面检测外泌体中的各种 ncRNAs 并分析其表达谱变化等，比较不同检测技术在灵敏度、特异性、通量等方面的特点。

面临的挑战

• 外泌体分离纯化的标准化：目前不同实验室采用的外泌体分离方法存在差异，导致分离得到的外泌体在纯度、完整性及所含 ncRNAs 的量和质上可能有较大不同，影响后续研究结果的一致性和可比性，需要建立统一的标准操作规程。
• 检测技术的优化：虽然现有检测技术不断发展，但对于低丰度的外泌体 ncRNAs 准确检测仍存在困难，如 qPCR 可能受引物设计、样本处理等因素影响出现假阳性或假阴性结果；RNA-seq 虽然通量高，但数据分析复杂且成本较高，需要进一步优化检测技术以提高其可靠性和实用性。
• 个体差异及肿瘤异质性：不同个体之间由于遗传背景、生活方式等因素存在外泌体 ncRNAs 表达的个体差异；同时肿瘤本身的异质性也使得同一肿瘤类型不同患者或同一患者不同部位肿瘤细胞释放的外泌体 ncRNAs 可能存在差异，这给基于外泌体 ncRNAs 的肿瘤早期诊断标志物的确定和应用带来挑战。

联合诊断策略

讨论将外泌体 ncRNAs 与传统肿瘤标志物、影像学检查等现有诊断手段相结合形成联合诊断策略的可能性和优势。例如，通过构建包含外泌体 miRNA 和血清肿瘤标志物的多指标诊断模型，可提高肿瘤早期诊断的敏感度和特异度，降低漏诊和误诊率。

治疗监测与预后评估

除了早期诊断，外泌体 ncRNAs 还可能在肿瘤治疗过程中发挥作用，如监测放化疗疗效、评估肿瘤复发风险等。举例说明在肿瘤患者接受治疗后，通过定期检测外泌体 ncRNAs 的变化情况来判断治疗是否有效，以及预测患者的预后情况。

精准医疗中的应用潜力

阐述外泌体 ncRNAs 作为生物标志物如何契合精准医疗理念，为不同个体、不同肿瘤类型和分期的患者制定个性化的诊断、治疗和监测方案提供依据，推动肿瘤精准医疗的发展。

总结与展望

1.总结外泌体非编码 RNAs 作为肿瘤早期诊断标志物的研究现状，强调其在提高肿瘤早期诊断准确性方面的潜在价值。
2.再次提及目前研究中面临的主要问题和挑战，如外泌体分离纯化、检测技术优化、个体差异及肿瘤异质性等，呼吁进一步深入研究以克服这些障碍。
3.对未来外泌体非编码 RNAs 在肿瘤早期诊断及相关领域的应用前景表示展望，期待其能够早日实现临床转化，为肿瘤患者带来更多的生存希望。

表四：基于外泌体ncRNA的肿瘤诊断临床试验

参考文献：
Exosomal non-coding RNAs (ncRNAs) as potential biomarkers in tumor early diagnosis. Biochimica et Biophysica Acta (BBA) - Reviews on Cancer, 2024.

原文下载：
2024-BBA -Reviews on Cancer-外泌体来源的非编码RNA作为肿瘤早期诊断的潜在生物标志物-Exosomal non-coding RNAs (ncRNAs) as potential biomarkers in tumor early diagnosis.pdf