尿转录组学：非侵入性泌尿生殖系统疾病检测的新前沿

研究人员探索了泌尿生殖系统中转录组学和代谢信号的潜在诊断效用。

　　

如果没有组织活检，许多影响泌尿生殖系统的疾病很难早期诊断；因此，仍然迫切需要对这些组织进行非侵入性评估。最近发表在《临床化学》上的一项研究探讨了泌尿生殖系统中转录组学和代谢信号的潜在诊断效用。

泌尿生殖系统疾病的当前诊断方法

尿液分析虽然有助于诊断某些健康状况，但缺乏最终诊断各种泌尿生殖系统疾病所需的高分辨率。如果早期诊断，肾癌（起源于肾小管上皮）生存率高；然而，这种疾病的诊断通常需要肾活检。

活检手术有许多局限性，包括其侵入性和对接受该手术的患者的风险。此外，通常用于分析活检组织的分子生物学分析在其早期检测能力方面受到限制。

无细胞核糖核酸（cfRNA）液体活检已经成为一种很有前途的方法，可以测量血液中的信使RNA （mRNA）水平，以反映组织和细胞特异性基因表达的变化。尽管这种方法很实用，但可以在泌尿生殖系统组织和细胞中分析的基于血液的cfRNA测量的丰度很低。

尿液直接与泌尿生殖系统组织接触，含有细胞核酸和无细胞核酸，因此表明其作为疾病诊断生物流体的潜力。然而，仍然缺乏能够测量尿液样本中的小RNA或基因的方法。利用尿液进行转录组分析的一些挑战包括细菌过度生长的风险、溶质变异性以及白细胞的存在。

为了克服这些挑战并探索尿转录组学在泌尿生殖系统疾病诊断中的潜力，本研究的研究人员对12名肾结石患者和6名对照组的尿液样本进行了转录组学和代谢组学分析。

尿沉积物RNA

在健康男性中，除了膀胱尿路上皮细胞和雪旺细胞外，还鉴定了来自泌尿生殖道细胞的RNA，包括肾上皮细胞、前列腺上皮细胞、免疫细胞和角质形成细胞。

膀胱尿路上皮细胞特异性RNA的部分贡献低于另一项研究的报道。这可能反映了使用全身细胞类型基质作为参考来分解尿液的复杂成分的困难。事实上，独立评分证实膀胱尿路上皮对健康和疾病的尿转录组有显著贡献。

来自快速更新的实体组织的细胞类型也存在，包括周细胞和来自胃肠道、呼吸道和胆道的细胞类型。肠道细胞标记基因丙氨酰氨基肽酶（ANPEP）和粘蛋白2 （MUC2）在沉积物RNA中的含量高于尿液cfRNA。

尿液cfRNA

与尿沉积物RNA相比，尿cfRNA中观察到更高水平的管腔前列腺上皮特征。尿沉淀RNA和cfRNA在膀胱尿路上皮和近端小管中的特征没有显著差异。尿液cfRNA中前列腺细胞特异性RNA的高贡献可能支持该技术与当前前列腺癌筛查方法的结合。

尿cfRNA表现出更快的非免疫细胞类型特异性信号恢复，与之相比，尿沉积物RNA在角质形成细胞和中性粒细胞谱中富集。因此，尿液cfRNA似乎比尿液沉淀物RNA在无创检测泌尿生殖系统细胞方面更可靠。

比较尿液转录组和代谢组

尿代谢组富含各种氨基酸代谢途径，以及嘌呤和维生素B6代谢途径。转录组学和代谢组学分析都发现了不同代谢途径、乙醛酸盐和二羧酸盐代谢以及β -丙氨酸代谢的富集。

结论

研究结果支持尿液转录组学在细胞水平上的应用，为泌尿生殖系统组织的转录组学和代谢组学提供了重要的见解，这些组织通常难以活检，且在血浆cfRNA中没有显著反映。尿cfRNA和沉淀物RNA在泌尿生殖系统细胞类型中均富集，反映了膀胱癌等泌尿生殖系统疾病患者这些组织的变化。

利用尿液cfRNA和沉积物RNA对泌尿生殖系统细胞类型进行无创检测，可实现泌尿生殖系统疾病的及时、无创诊断。这些测试对于筛查、诊断、监测治疗反应和各种临床应用的预后是迫切需要的，包括癌症、肾脏病学和泌尿学以及肾移植。