Nature Biotechnology：首次利用RNA修饰，而非DNA来检测癌症的，更灵敏的检测方法

芝加哥大学的研究人员开发出一种更灵敏的液体活检检测方法，利用RNA而非DNA来检测癌症。该检测方法使用结直肠癌患者的血液样本，能够以95%的准确率检测出早期疾病，大大改进了目前市售的非侵入性检测方法。

液体活检是通过简单的抽血来检测癌症迹象的测试。与需要切除一块组织的传统活检不同，液体活检通常寻找血液中癌细胞DNA片段的突变或修饰变化。虽然液体活检是一种很有前景的非侵入性检测和监测癌症进展的方法，但它对癌症早期阶段的灵敏度和准确性并不高。

芝加哥大学的研究人员如今开发出一种更灵敏的液体活检检测方法，利用RNA而非DNA来检测癌症。该检测方法使用结直肠癌患者的血液样本，能够以95%的准确率检测出早期疾病，大大改进了目前市售的非侵入性检测方法。

早期诊断的挑战

肿瘤细胞死亡时会分解，并将遗传物质颗粒释放到血液中。标准的液体活检依靠这种漂浮的DNA，即循环游离DNA (cfDNA) 来检测癌症。然而，在疾病早期，当肿瘤细胞仍在生长繁殖时，血液中的cfDNA并不多。

“这一直是早期诊断面临的一大挑战。因为没有足够的肿瘤DNA被释放到血液中，”芝加哥大学John T. Wilson杰出服务化学教授、生物化学与分子生物学教授Chuan He博士说道。“这对我们以及其他所有人来说，都是结肠癌早期诊断的一个挑战，所以我们决定研究RNA。”

 Chuan He博士是这项新研究的资深作者，该研究本周发表在《自然生物技术》杂志上。

RNA是遗传密码的一种过渡形式，它复制并执行来自DNA的指令，从而产生细胞所需的蛋白质。分析RNA是衡量遗传活动的良好指标，因为RNA的存在意味着细胞正在忙于工作和构建蛋白质。

在这项新研究中，研究生Cheng-Wei Ju和Li-Sheng Zhang博士开始研究使用循环游离RNA（cfRNA）代替cfDNA来诊断和检测癌症的可能性。

然而，仅仅测量血液中 RNA 分子的丰度并不总是可靠的，因为其数量会因样本的制备时间和时间而有很大差异。He博士的实验室专门研究 RNA 修饰的生物学功能，即对 RNA 分子进行的化学改变，从而改变其活性。因此，在这项新研究中，研究人员专注于分析血液样本中的 RNA 修饰水平，无论 RNA 含量多少，其修饰水平都保持相对稳定。例如，如果 RNA 转录本被修饰了 30%，那么无论测量 100 个还是 1000 个拷贝，该百分比都保持不变。

检测微生物组的变化

该团队研究了由胃肠病学家兼长期合作伙伴、芝加哥大学医学副教授Marc Bissonnette博士提供的结直肠癌患者样本。令他们惊讶的是，他们不仅能够测量人类细胞cfRNA的修饰，还能检测到肠道微生物的RNA。数十亿细菌与我们共存于消化系统内，当存在癌性肿瘤时，它们的活性也会发生变化。

借鉴此前在植物方面的研究，He博士及其团队发现RNA修饰水平反映了生物体的状态：生物体越活跃，某些RNA的修饰就越多，以维持其活性。在结直肠癌样本中也观察到了同样的模式。

“我们发现，癌症患者和健康个体之间微生物释放的RNA存在显著差异，”He博士说。“在肠道中，当肿瘤生长时，附近的微生物群必须根据炎症进行重塑。这会影响附近的微生物。”

微生物群落的更新速度也比人类细胞快得多，更多细胞死亡，并释放RNA片段到血液中。这意味着，测量微生物RNA修饰的测试可以比依赖人类肿瘤细胞释放DNA的测试更早地检测到潜在的癌症活动。

市面上现有的检测粪便中DNA或RNA丰度的测试方法，对晚期癌症的准确率约为90%，但对早期癌症的准确率则降至50%以下。而这项基于RNA修饰的新型测试方法，总体准确率接近95%，对早期癌症也同样准确。

“这是RNA修饰首次被用作癌症的潜在生物标记物，与RNA丰度相比，它看起来更加可靠和灵敏，”He博士说。“能够在早期阶段检测出癌症是前所未有的。”