网堵新闻网11月29日电 液体活检在癌症早筛和预后监测方面有着得天独厚的优势。体液中的游离DNA（cfDNA）和游离RNA（cfRNA）在疾病诊断和预后的无创评估中已经有了深厚的研究积累。诸多cfDNA特征，例如突变、拷贝数、甲基化模式、片段化模式和核小体足迹在癌症患者中都发生着异常调控。许多cfRNA特征也可以作为癌症标志物（包括microRNA，circRNA以及mRNA和长非编码RNA的选择性剪接模式）。不过，单组学特征各有所长，比如cfDNA的甲基化具有极佳的组织溯源能力，但是对于早期癌症患者的检出率较低。而cfRNA虽然丰度和灵敏性较高，与癌症患者的动态息息相关，但是RNA的稳定性较差。如何利用多组学的进行优势互补，尽早识别癌症患者，灵敏地监测疾病动态变化，是液体活检中一个亟待解决的问题。
和成熟的组织多组学研究相比，癌症体液多组学研究受限于有限的临床样本、稀少的肿瘤相关分子，仍面临着严峻挑战。随着微量核酸测序技术的发展和完善，在有限的样本中进行多组学同时检测逐渐成为可能。
11月21日，十大老牌网堵网址生命科学我司鲁志团队与北京大学第一医院王鹏远团队、北京网堵长庚医院卢倩团队合作，在《细胞报告医学》（CellReports Medicine）上在线发表题为“细胞外多组学分析揭示胃肠道癌症患者潜在血液标志物”（Cell-free multi-omics analysis reveals potentialbiomarkers in gastrointestinal cancer patients’blood）的研究论文。该工作通过最新的、高灵敏的微量核酸测序技术，第一次在消化道癌症病人的血浆中系统全面地分析和对比了cfDNA+cfRNA的4种组学和10余种变异类型，发现多组学相对于单组学的检测效果有了较好的提升，为消化道癌患者的检测和预后提供了新的生物标志物；同时，也发现cfRNA比cfDNA对血液中的癌基因变异和免疫微环境的检测要灵敏很多。
在该研究中，研究人员利用2-3毫升血浆中的cfDNA和cfRNA，对80位结肠癌和胃癌患者以及81个健康对照的血浆样本进行了4种不同组学水平的检测，包括基因组（cfDNA）、表观基因组（cfDNA 甲基化）、小RNA（small cfRNA）和全RNA（total cfRNA）转录组（图1左）。研究人员基于以上多组学数据进行生物信息学分析，对衍生出的10余种不同类型的变异事件分别进行了整合、比较。
图1.队列设计及研究思路
研究者首先发现了cfRNA对癌基因变异的检测敏感性（癌症病人检出率）是cfDNA的3倍（图1右中）。以TP53为例，基因水平的多组学整合将会有效提高癌症患者检出率（图2左）。将该概念扩展到COSMIC定义的癌基因中，依旧可以发现多组学的整合使得更多的癌症患者被检出（图2右）。同时，研究人员也发现，血浆中的肿瘤相关基因中，cfRNA水平的变异程度相较于cfDNA更高，对于癌症检出率的贡献度更高。
图2.多组学整合提高患者检出率
此外，在不同变异事件的比较中发现，cfRNA相关的变异事件相较于cfDNA而言，对于癌症患者的病理变化更加敏感，可以用来揭示癌症患者的异常免疫变化和肿瘤微环境特征。多组学通路富集结果显示，胃肠道癌症患者血浆中特定的免疫通路处于受抑制状态（cfRNA丰度水平显著下调），且免疫通路下调的现象也出现在其他消化道癌症患者的血液中。
利用血浆进行液体活检的优势在于既能够监测到肿瘤来源的信号，又能够反映出机体的免疫系统变化。研究人员针对22例具有血浆、外周血单个核细胞、癌和癌旁组织的患者队列进行了转录组检测，发现血浆中不仅免疫细胞RNA水平和变化与癌组织类似，而且肿瘤相关的通路也与组织呈高度相关。研究人员进一步发现，利用基于cfRNA的多种免疫细胞分数和肿瘤微环境分数，可以有效地预测肿瘤分期、肿瘤大小等，为肿瘤的动态监测提供了潜在的标志物（图3）。
图3.cfRNA和临床信息相关性
该研究首次基于血浆基因组、表观基因组和小RNA和全RNA转录组，展现了消化道癌症的细胞外cfDNA+cfRNA核酸景观，并证实了多组学整合可以有效提高液体活检中的癌症检出率，证明了cfRNA相对于cfDNA的更高灵敏性，并为癌症状态的动态监测提供了以cfRNA为基础的潜在生物标志物。
十大老牌网堵网址生命我司鲁志研究员、北京大学第一医院王鹏远主任医师、北京网堵长庚医院卢倩主任医师为该论文共同通讯作者。十大老牌网堵网址生命我司2019级博士生陶俣寰、邢少贞，北京大学第一医院左帅医师为该论文共同第一作者。
文章链接：
https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(23)00475-5
供稿：生命我司
题图设计：李柳依
编辑：李华山
审核：郭玲
