人类唾液组学在肿瘤诊断的应用价值

人类唾液组学在肿瘤诊断的应用价值

郑建洲, 俞小卫

(南京医科大学附属常州市第二人民医院 呼吸科, 江苏 常州, 213003)

关键词:唾液; 唾液组学; 肿瘤; 诊断; 价值

近年来，科学家认为对唾液的分析将有助于肿瘤的诊断和早期治疗。唾液是一种复杂的混合物，储存了大量的宿主和口腔微生物基因信息以及翻译后水平调控信息，能够反映全身系统性疾病信使核糖核酸和蛋白质变化的重要物质[1]。在肿瘤发生过程中，体内某些中介因子的作用可使唾液中的某些生物大分子的表达谱发生特征性的改变，而这些分子可作为其唾液生物靶标分子用于临床诊断。

随着基因表达芯片、蛋白质芯片、定量反转录聚合酶链式反应和全基因组测序等高度敏感性和高通量技术的快速发展，学者们已经在唾液中发现了许多临床疾病的特异性生物标志物[2-4]。Wong等[5]建立了唾液组学数据库(SKB)，系统性地搜集唾液组学的数据资料。SKB是目前唯一致力于唾液组学的网站，储存了大量人类唾液生物学、蛋白质组学和基因组学等研究方面的信息。唾液组学涵盖了唾液基因组学、转录组学、蛋白质组学、代谢组学及微生物组学等，反映了全身系统性疾病DNA、RNA和蛋白质变化的多样性。本文对唾液组学包括基因组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学等领域的研究进展及其在肿瘤早期诊断中的应用价值进行综述。

1唾液组学

1.1　唾液基因组学

唾液基因组主要包含人类、口腔微生物和病毒DNA。唾液中人类DNA大约占70%，口腔微生物和病毒DNA占30%左右，而口腔黏膜细胞是人类DNA的主要来源。与血液基因组DN(7.4 μg/mL)相比，唾液全基因组DNA(7.8 mg/mL)产量更高。而唾液和血液基因组DNA具有高纯度，两者的基因分型结果一致性为100%[6]。但由于唾液易于收集、储存方便，唾液DNA更有利于基因分型、测序和甲基化研究[7-9]。

1.2　唾液转录组学

唾液RNA水平在(0.108±0.023) μg/mL到(6.6±3.6) μg/mL。大部分唾液RNA来源于人类RNA，目前检测出3 000～6 400种人类唾液RNA，其中200种RNA为唾液转录本核心(NSCT)，为不同个体所共有成分[10]。研究[11]表明唾液RNA由于其转录本3′区富含AU元件，能够结合蛋白使其十分稳定，是比较理想的唾液标志物来源。

人类唾液中非编码RNA主要包含小分子RNA(miRNAs)、与piwi蛋白相互作用RNA(piRNAs)和循环RNA(circRNAs)。一项对非编码RNA的深入研究表明，与血清和脑脊液相比，人类唾液中miRNA和piRNA具有更高的丰度，且相对稳定[12], 是转录组学比较理想的研究来源。

1.3　唾液蛋白组学

唾液蛋白质组学主要以二维凝胶电泳(2D-DIGE)联合质谱(MS)技术，发现与疾病相关的蛋白标记物[13]。研究者[2,14]利用表面增强激光解吸电离-飞行时间质谱技术和液相质谱等技术，分别检测出253种和200种蛋白质，其中有22.8%～28.7%的检测蛋白未知功能。最近，研究者[15]提出了一种高通量的多元蛋白芯片检测技术，在蛋白芯片中包含与宿主防御、炎症组织损坏和血管相关的30种标志物。

1.4　唾液代谢组学

与转录组学和蛋白质组学一样，唾液代谢组学也能通过代谢产物的定量分析，监测与疾病相关基因和蛋白质的表达。Sugimoto等[16]发现了多种唾液代谢产物用于口腔癌、乳腺癌和胰腺癌的检测。在口腔癌患者的唾液中发现了28种特异性代谢产物，其中聚胺、鸟氨酸和腐胺的水平显著升高；在胰腺癌患者的唾液中发现了48种特异性标志物，其中色氨酸和精氨酸明显升高，亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和丙氨酸显著降低；在乳腺癌患者的唾液中发现了28种特异性代谢产物，其中亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸和赖氨酸的水平明显下降。

2唾液组学在肿瘤诊断中的应用

在过去的10年中，肺癌检测生物标志物的研究集中在对支气管肺泡灌洗液(BAL)、支气管上皮细胞、血液或活检组织的分析[17]。随着基因表达芯片、蛋白质芯片、定量反转录聚合酶链式反应和全基因组测序等高度敏感性和高通量技术的快速发展，学者们能够在唾液中发现许多与肿瘤相关的特异性生物标志物。

2.1　口腔鳞状细胞癌标志物

晚期口腔癌肉眼就可以鉴别，而由于早期口腔癌不能及时诊断，而导致晚期口腔癌治疗预后差。研究者通常用唾液组学(代谢组学、转录组学、蛋白质组学和代谢组学)来寻找口腔癌中唾液标志物，用于早期口腔癌的检测[18]。已报道[15, 19-20]的口腔癌唾液独立标志物有内皮素受体B(EDNRB)、miR-200a、miR-125a和miR-31和IL-8蛋白，但只有IL-8灵敏度和特异性较高，可用于口腔癌的检测[11]。

多种唾液标志物联合模型诊断口腔癌更为可靠。一项前瞻性病例-对照研究[21]中，用已报道的7种口腔癌RNA标志物对395个受试者唾液进行检测，其中3种RNA标志物(IL8、IL1B和SAT)的灵敏度和特异性较高，分别为0.68、0.65、0.66和0.64、0.60、0.63。而4种标志物联合检测下的受试者工作曲线下面积(AUC)范围在0.74～0.86。Jou等[22]利用差异蛋白质组学比较口腔癌受试者和非口腔癌受试者唾液蛋白表达差异，发现口腔癌患者唾液中转铁蛋白表达显著上调。研究者通过ELISA方法证实了口腔癌唾液中转铁蛋白的上调表达，且在口腔癌T1期的敏感度和特异性达到100%。而用毛细管电泳和质谱技术发现的57个代谢标志物，多因素回归分析代谢标志物在口腔癌、乳腺癌、胰腺癌和牙周病诊断中的AUC分别为0.865、0.973、0.993和0.969[16]。

2.2　肺癌标志物

肺癌的发病率和致死率高居各类癌症之首，而且由于肺癌早期无症状或非特异性症状，高于75%的肺癌在中晚期被诊断，主要归根于还没有切实可行的办法检测和筛选高危人群[23]。目前，主要依赖胸片X光片、低剂量螺旋CT，因检测成本较高无法惠及更多的病人，支气管内镜和活检等检测手段对肺癌具有确诊意义[24-25]，但作为有创性检查尚不能作为人群普查的主要方式。因此发展新的早期诊断策略，研究非侵袭性的生物标记新技术已迫在眉睫。

Zhang等[4]用基因芯片技术检测了10例肺癌患者和10例对照的唾液，与对照唾液RNA相比，肺癌患者唾液RNA中有593个基因表达上调5倍以上，585个基因表达下调5倍以上，从中选择了肺癌RNA上调表达最多的16个RNA作为候选标志物。通过96个唾液样本(32个肺癌和64个对照)中进行盲性反转录PCR验证，有7个RNA标志物AUC在0.707～0.85。而其中5个RNA标志物(CCNI、EGFR、FGF19、FRS2和GREB1)联合检测模型的AUC为0.925, 敏感度和特异性分别为93.75%和82.81%。

一项肺癌和对照唾液样本的差异蛋白质组学研究[2]发现，有253个蛋白点有显著性差异，其中有3个蛋白质(hp2、zinc α2-glycoprotein和annexin A1)被证实可作为区别肺癌和健康人群的标志物，对肺癌阳性预测值92%，对健康人群的阴性预测值88.9%。多标志物的回归分析显示其具有较高的灵敏度(73.1%)和特异性(96.2%)。

近些年，表面增强拉曼光谱学得到了应用，通过检测唾液拉曼峰值的差别来区分肺癌患者和正常人群，但其敏感性和特异性还未得到证实[26]。

2.3　胰腺癌标志物

一个重要的肿瘤检测里程碑事件是Zhang等[27]的唾液转录组学研究，首次将临床上前瞻性随机开放式盲法终点(ProBE)研究设计应用到胰腺癌检测上来，证实了唾液RNA可用于检测早期胰腺癌。研究人员先通过唾液转录谱找到胰腺癌(n=12)和健康人群(n=12)唾液中表达差异RNA标志物，定量PCR证实了其中6个上调表达和3个下调表达的RNA标志物。在30个胰腺癌和60个对照标本验证中发现其AUC在0.661～0.791, 而其中4个RNA标志物联合预测模型的AUC超过了0.971。通过此项研究，证实了唾液RNA可用于胰腺癌的检测，也为临床检测提供了新的预测模型。

唾液代谢产物也可用于胰腺癌的诊断，通过毛细管电泳和质谱技术发现的48个唾液代谢产物作为胰腺癌候选标志物，其中5个代谢产物做多因素回归模型后，其AUC为0.944[16]。有研究发现口腔细菌谱的变化与胰腺癌等疾病也有相关性，可用于胰腺癌和胰腺炎的鉴别诊断[28]。

2.4　乳腺癌标志物

对癌症，如乳腺癌的早期诊断也在最近提出。其理论基础为，在某些全身性疾病如肿瘤发生过程中，体内某些中介因子的作用可使唾液中的某些生物大分子的表达谱发生特征性的改变，通过发现这些变化临床诊断出癌症。

早期研究[29]发现c-erbB-2蛋白是目前病理学诊断乳腺癌的重要标志物，也是术后复发评估的重要指标。研究者[30-31]在唾液和血清中也得到了相同的结果，与正常人群相比，乳腺癌中唾液的c-erbB-2蛋白水平更高，但是主要用于晚期乳腺癌的诊断，对于早期乳腺癌检测灵敏度不高。

近年来兴起的同位素标记相对和绝对定量(iTRAQ)技术可同时分析八重蛋白质样本，已成为高通量定量蛋白质组学的主要手段之一。Cao等[32]收集了20个乳腺癌和10个健康人群的唾液，用iTRAQ技术发现了464个蛋白质，其中有9个蛋白质差异相差1.5倍，在早期乳腺癌的诊断中被证实具有较高的灵敏度和特异性。

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收稿日期:2015-01-20

中图分类号:R 730.4

文献标志码:A

文章编号:1672-2353(2015)15-200-03

DOI:10.7619/jcmp.201515071