发现肿瘤特异性外泌体RNA分子标志物

2020-05-25

在当前精准医学的大背景下，液体活检作为一项重要的创新技术，有望在癌症早期筛查与诊断、治疗方案指导、疗效评估及预后测评领域发挥作用，具有极高的临床应用价值和市场前景。液体活检主要包括检测血液中游离的循环肿瘤细胞( circulating tumor cell，CTC)、循环肿瘤DNA ( circulating tumor DNA，ctDNA)和外泌体等。

外泌体为大小30 ～100 nm 的细胞外泌性囊泡，具有脂质双层膜结构。近年研究显示，外泌体是细胞与细胞间通讯的重要的分子，参与诸多生理与病理过程。外泌体中不仅包含蛋白质成分，还包括一些RNA成分，如微小 RNA( microRNA，miRNA) 、长链非编码RNA和mRNA、环状RNA（circular RNA，circRNA）。外泌体所携带的这些 RNA统称为外泌体来源 RNA,具有完整的序列结构和生物活性，有望作为液体活检分子标志物诊，在精准医学发展上有着光明的前景。

优势

相比与传统液体活检所检测的cfDNA和CTC，外泌体具有以下优势：

1、外泌体在体液中具有更高的浓度含量，有利于肿瘤的早期诊断；

2、外泌体的脂膜结构对所包含的核酸分子起到良好的保护作用，具有更高的稳定性；

3、外泌体的粒径较小，通透性强，容易到达各种体液中，为液体活检提供重要的前提条件；

4、外泌体包含丰富的核酸分子，从mRNA、lncRNA和circRNA等大RNA分子层面更容易发现肿瘤特异的分子标志物^[1][2]。

表观生物通过反复比较测试多种外泌体的提取技术，最终择优采用Qiagen exoRNeasy Serum/Plasma Maxi Kit试剂盒，该试剂盒来源于首个通过FDA批准的外泌体诊断公司--美国Exosome Diagnostics, Inc.的核心技术，能够在25分钟内快速纯化得到细胞外囊泡，并获得更为全面的高纯度RNA分子，适合用于检测外泌体中的环状RNA及其他长片段的线性RNA。

表观生物自主开发基于机器学习算法的胞外囊泡RNA疾病诊断和预后模型构建工具，结合临床大样本，充分发挥胞外囊泡RNA测序数据整体优势，构建精准的胞外囊泡RNA诊断标志物模型，为开发创新型诊断试剂盒奠定坚实的基础。结合最新的高通量测序技术和生物信息分析方案，倾力打造外泌体RNA分子标志物开发的转化医学整体解决方案！

外泌体RNA疾病诊断/预后评估模型构建流程

1. 训练集和测试集来源于同一中心
2. 独立验证集需来源于另一独立中心
3. 提供的样本数目要求最少

项目流程

测序方案

1) 测序平台：Illumina HiSeq X10/Hiseq 4000

2) 测序模式：PE150

3) 测序数据量：>8G/样本

4) 适用物种：人

5) 样本类型：限人血浆（推荐）或者血清，每个样本2-4ml体积

分析内容

1. 去接头污染，去低质量reads和测序质量评估

2. 参考基因组比对

3. 全基因组reads分布图谱

4. 环状RNA预测

5. 环状RNA表达差异分析

6. mRNA表达差异分析

7. 差异基因KEGG、GO分析

8．差异lncRNA分析

表观生物实测数据（机器学习算法构建诊断模型）

参考文献：

[1]Zheng Q, Bao C, Guo W, et al. Circular RNA profiling reveals an abundant circHIPK3 that regulates cell growth by sponging multiple miRNAs[J]. Nature communications, 2016, 7.

[2]Guarnerio J, Bezzi M, Jeong J C, et al. Oncogenic role of fusion-circRNAs derived from cancer-associated chromosomal translocations[J]. Cell, 2016, 165(2): 289-302.