APP下载

基于肿瘤教化血小板的液体活检研究进展*

2021-11-03文霄瑕杨桂姝祖瑞铃张开炯廖钰霖李石余思思王东生冷平综述罗怀超审校

中国肿瘤临床 2021年19期
关键词:肉瘤结肠癌液体

文霄瑕 杨桂姝 祖瑞铃 张开炯 廖钰霖 李石 余思思 王东生 冷平 综述 罗怀超 审校

恶性肿瘤严重危害全人类生命健康,根据2015年世界卫生组织(world health organization,WHO)的预估,在172 个国家中,癌症是其中91 个国家70 岁以下人群的第一或第二大死因[1]。根据临床专家权威共识,早期筛查对癌症诊断和治疗具有重要意义,甚至能有效降低癌症死亡率[2]。近年来,液体活检因其可连续取样、自动化完成以及结果可重复等优势被认为是癌症早期检测和癌症病程中的无创性肿瘤分析和监测的重要工具[3]。其中研究较多的有ctDNA、CTCs、EVs 和TEPs等[4-5],上述生物分子通常被认为是原发性肿瘤的肿瘤发生和发展的一部分。如CTCs 中包含着关于肿瘤形成及转移、药物敏感性和耐药性等遗传学信息[6],而肿瘤患者血液中ctDNA 的致癌基因突变往往可以早于影像学诊断。因此,CTCs 及ctDNA 水平有助于研究早期肿瘤的发生、转移及进展,并监测治疗的效果[7]。此外,近年来大量研究表明,TEPs 可促进肿瘤侵袭、迁徙和增殖,是肿瘤生长的全身和局部反应的核心参与者[8-9],尽管目前关于TEPs 形成机制尚未明确,但是相比于血液中其他生物分子,TEPs 含量丰富、容易分离、RNA 质量相对更高以及其响应外部信号处理RNA 的能力都更具优势[10],使其在液体活检中有着良好的应用前景(图1)。

1 肿瘤教化血小板

血小板是从人体骨髓中产生的循环外周血细胞,数量仅次于外周红细胞,因其在止血和伤口愈合中的重要作用而被认识。但是血小板一直是潜在癌症诊断工具,简单的血小板计数、血小板大小等就包含了大量临床信息[11]。有研究通过分析富含血小板的血浆(platelet rich plasma,PRP)中的血小板参数,发现与正常个体相比,肺癌患者PRP 中的血小板平均体积(mean platelet volume,MPV)、血小板计数和血小板回收率(percentage platelet recovery,PPR)均存在显著性差异[12]。血小板虽然是无核细胞,但其含有丰富的RNA,包括信使RNA(messenger RNA,mRNA)、转运RNA(transfer RNA,tRNA)、核糖体RNA(ribosomal RNA,rRNA)、核仁小分子RNA(small nucleolar RNA,snoRNA)、微小核糖核酸(microRNA,miRNA)等[10,13]。其中miRNA 所占比例最多,并且在血小板中发挥剪接和转录、调控诱导蛋白质重组以及抑制血小板蛋白的表达等重要作用[14]。在血小板与肿瘤相互作用的病理生理过程中,肿瘤细胞和肿瘤微环境能够通过不同信号分子间接或通过不同受体(如血小板活化受体P 选择素)直接与血小板相互作用,从而改变血小板的RNA 信息及蛋白质含量[15-16],这种因肿瘤影响导致RNA 谱发生改变的血小板称为肿瘤教化血小板(tumor-educated platelets,TEPs),见图1。尽管目前导致TEPs 的RNA 谱表达发生改变的生物学机制尚缺乏准确的定义,但是研究表明在肿瘤患者体内,TEPs 的 RNA 谱表达受到病理生理条件的动态影响[17],并且TEPs 能促进肿瘤细胞侵袭和转移,包被CTC 使其逃避免疫机制[18]。由此可见TEPs 可作为加强肿瘤早期诊断,并促进非侵入性肿瘤监测前景的良好生物标志物。

图1 肿瘤教化血小板(TEPs)的形成途径以及基于TEPs 的液体活检的应用研究进展

2 基于TEPs 液体活检的应用

2.1 TEPS 可实现基于血液的肿瘤诊断

采集的乙二胺四乙酸(ethylene diamine tetraacetic acid,EDTA)抗凝全血(室温储存<48 h)进行120 g 离心20 min 后获得PRP,再对PRP 进行360 g离心20 min 获得下层的浓缩血小板,测定血小板纯度在每1 000 万血小板中有核细胞<5 个,提取血小板RNA 后通过测序手段定性定量分析血小板在特定状态下的RNA 组成与含量信息,从而产生血小板的RNA 谱[10,16-17]。

Calverley 等[19]通过微阵列分析比较7 例健康供体和5 例从未治疗的转移性肺癌患者的血小板RNA 谱,发现200 个基因有显著改变,其中197 个基因低表达,表明转移性肺癌患者TEPs RNA 谱与健康成人有显著区别,利用TEPs 可实现对转移性肺癌的预测。这项研究为后续基于TEPs RNA 进行癌症诊断奠定了基础。2015年,Best 团队对55 例健康供体和228 例局部以及转移癌症患者,包括非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)、结肠癌(colorectal cancer,CRC)、胶质母细胞瘤(glioblastoma,GBM)、胰腺癌(pancreatic cancer,PAAD)、肝及胆管癌(hepatobiliary cancer,HBC)和乳腺癌(breast cancer,BrCa)血小板进行广泛的RNA 测序,发现了癌症患者的TEPs 中存在5 003 个不同表达的蛋白质编码和非编码RNA,通过对这些RNA 进行已知的血小板标记物的鉴定,结果显示有1 453 个mRNAs 高表达,793 个mRNAs 低表达。根据这些差异RNA 开发了一种算法鉴别癌症患者与正常人群,准确率可达到96%[17]。

2017年,Best 团队再次应用 TEPs 对NSCLC 进行了后续更深入研究,纳入了不同分期的NSCLC 患者,还包含了对年龄、吸烟习惯、炎症状态的分析,并将血小板分离时间标准化以及利用粒子群优化(particle swarm optimazation,PSO)增强算法从血小板RNA 测序文库中选择了最佳的TEPs RNA 生物标志物集,通过TEPs RNA 谱的差异将245 例Ⅳ期晚期NSCLC 患者和273 例健康受试者正确区分,准确率为89%,将53 例Ⅰ~Ⅲ期的NSCLC 患者和53 例健康受试者正确区分,准确率为 81%。其准确性随样本量增加而提高且不受个体的年龄、吸烟习惯、全血储存时间和各种炎症的影响[20]。这些结果证实TEPs不仅可以诊断肺癌还可以区分不同分期的肺癌。近期, 有研究对7 例健康个体和15 例NSCLC 患者的血小板同样进行了RNA-seq 检测,同时增加对NSCLC亚组进行转录比较分析,结果显示肺腺癌和肺鳞状细胞癌亚组的TEPs RNA 谱也存在的显著性差异[21],通过TEPs RNA 谱的差异可以将肺腺癌和肺鳞状细胞癌区分,表明利用TEPs RNA 谱的改变诊断不同病理类型的肺癌具有一定前景。由于大部分肺癌早期缺乏特异性临床表现,患者往往错失最佳治疗时机,导致肺癌成为全世界癌症相关死亡的主要原因[12]。近年来,利用基于TEPs 的液体活检对肺癌进行早期诊断以及分型诊断的研究发展迅速,开展的临床研究也不断取得可喜的成果,为肺癌早期诊断及减少死亡率提供了更多方案。

结肠癌是常见的消化道恶性肿瘤,发病率仅次于肺癌和乳腺癌。目前,主要诊断方式为结肠镜检测,但是使用结肠镜检查成本高,容易引起肠道不适以及并发症[22],因此血液标志物用于结肠癌检测更容易被患者接受。自Best 等[17]研究发现利用TEPsRNA 谱可实现区分健康供者和癌症患者从而可以对多种癌症诊断提供更无创安全的方案后,Yang 等[22]通过进一步分析44 例结直肠癌患者和55 例健康成人发现,结肠患者TEPsRNA 中1 099 个不同的血小板表达基因(differentially expressed genes,DEGS),包括824 个高表达的DEGS 和275 个低表达的DEGS,使用定量逆转录聚合酶链式反应(quantitative reverse transcriptionpolymerase chain reaction,qRT-PCR)检测后显示来自结肠癌患者血小板中的金属蛋白酶组织抑制因子1(tissue inhibitor of metalloproteinase 1,TIMP1)水平显著高于健康个体、溃疡性结肠炎患者和克罗恩病患者,再次验证了通过结肠癌患者TEPsRNA 谱表达改变对结肠癌进行诊断的可行性,推动了利用基于TEPs 的液体活检对诊断结肠癌的研究进展。

除此之外,利用TEPs RNA 谱在肉瘤诊断中也取得一定进展。一项研究通过对57 例活动性肉瘤患者、38 例3年内无复发的曾患肉瘤的患者和65 例健康成人的TEPs RNA 谱进行分析比较,结果显示活动性肉瘤患者的TEPs RNA 谱中有2 537 个RNA 发生显著改变,利用TEPsRNA 谱的不同既可区分健康成人,也可区分已经恢复并且无复发的肉瘤患者[23]。肉瘤是起源于间叶组织(包括结缔组织和肌肉)的恶性肿瘤,复发率高,目前尚未发现血液中的生物标志物可用于肉瘤的早期诊断。尽管该项利用TEPs RNA 进行肉瘤诊断的研究样本量较小,但是可以发现TEPs 作为肉瘤早期诊断的新型血液生物标志物的巨大潜力,而基于TEPs 的液体活检方式也有望成为肉瘤早期诊断的辅助方式。

基于TEPs RNA 谱的改变对乳腺癌的诊断具有一定潜力,利用替代TEPs RNA 谱可实现区分HER-2、PIK3CA 突变体或三阴性乳腺癌[17]。Yao 等[24]开展了更大规模的研究,对549 例未经任何治疗的BrCa 患者和154 例年龄匹配的健康志愿者的血小板RNA 进行高通量测序qRT-PCR,并对基因表达特征进行了表征。在BrCa 患者和健康志愿者之间共鉴定了138 个上调基因mRNAs 和18 个下调基因mRNAs,证实通过TEPsRNA 谱的改变可以实现区分乳腺癌患者和健康志愿者。乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,在国内发病率仅次于宫颈癌。上述研究结果为利用TEPs 进行乳腺癌的早期诊断研究提供了更有力的依据。

2.2 基于TEPs 液体活检在癌症监测中的应用

近年来,随着对基于TEPs 的液体活检更为深入的研究,发现利用TEPs 不仅可以诊断癌症发生,在癌症发展监测也有一定发展前景。Nillson 等[25]在NSCLC 患者的TEPs 分离的肿瘤来源RNA 分子中检测出促使肺腺癌发生发展的EML4-ALK 融合基因,准确率为86%,对NSCLC 患者进行抗EML4-ALK药物克唑替尼治疗后,再次检测结果显示出循环TEPs 中EML4-ALK 融合基因的数量减少,正常血小板生命周期仅7~10 天,肿瘤的转录组可以在TEPs中积累,并且不受循环血浆中RNA 的干扰。因此,TEPs RNA 分析可揭示肺癌活动的最新、增强和动态反映。利用成像模式监测治疗反应,假阳性肿瘤进展仍然是一个无法避免的难题,但是Sol 等[26]的研究通过使用TEPs RNA 特征,可有效区分假阳性的脑胶质瘤患者和真正脑胶质瘤进展的患者。Yang 等[22]研究中提到TEPs 中的TIMP1 在血小板与结肠癌细胞相互作用过程中能够被携带进入到结直肠癌细胞中,从而促进结直肠癌增殖发展。利用基于TEPs 的液体活检技术不仅可以实现对结直肠癌的早期诊断,还可以将TEPs RNA 中的TIMP1 作为结直肠癌不同发展阶段的潜在标志物监测结直肠癌的活动与病程发展。此外,研究显示BrCa 患者TEPs 中肌球蛋白3(TPM3)mRNA 的表达明显升高,并且可通过微囊泡被传递到BrCa 细胞中导致BrCa 细胞迁移表型增强,与BrCa早期转移显著相关[24]。局限性BrCa 的女性5年相对生存率为99%,而转移的患者则下降至7%,根据TEPs 中TPM3 mRNA 的表达水平来监测乳腺癌是否有转移,有效降低了女性因未及时监测到乳腺癌转移从而引发死亡的概率。

3 结语与展望

随着近年来分子生物学检测技术的不断发展,关于液体活检的研究也显著增加,使液体活检技术取得快速发展。液体活检作为精准医疗的新技术在肿瘤发生检测以及肿瘤发展监测及预后评估中具有独特的技术优势和广泛的临床应用价值。利用TEPs 开展癌症的检测与监测的各种研究,扩充了液体活检的途径,使基于TEPs 的液体活检越来越受到各方认可。但是目前基于TEPs 的液体活检的临床研究依旧具有一定局限性,包括样本量小、试验条件不够标准化等,未来的临床验证研究需要在大样本的队列中进行,并且应将样本采集流程及储存条件标准化以及将肿瘤患者及健康供者可能影响研究结果准确性的潜在变量(年龄、性别、生活习惯等)相匹配后再进行对比,最终确认基于TEPs 的液体活检的临床应用价值。另外,未来研究也应注重阐明TEPs 对肿瘤发生发展的相互作用机制,为基于TEPs 的液体活检研究带来希望。

猜你喜欢

肉瘤结肠癌液体
液体小“桥”
『液体的压强』知识巩固
液体压强由谁定
骨肉瘤和软组织肉瘤
肺动脉肉瘤:不仅罕见而且极易误诊
原发性肾上腺平滑肌肉瘤1例
层层叠叠的液体
MicroRNA-381的表达下降促进结肠癌的增殖与侵袭
结肠癌切除术术后护理
咽旁巨大平滑肌肉瘤一例MRI表现