Molecular Cell：不同类型的癌症都有独特的分子“指纹”，在几个小时内可以检测出来

　　

根据今天发表在《分子细胞》杂志上的一项研究，不同类型的癌症都有独特的分子“指纹”，可以在疾病的早期阶段检测到，并且可以在几个小时内用小型便携式扫描仪以近乎完美的精度检测出来。

巴塞罗那基因组调控中心（CRG）的研究人员的这一发现为创造新的非侵入性诊断测试奠定了基础，这种测试可以比目前更快、更早地检测出不同类型的癌症。

这项研究围绕核糖体展开，核糖体是细胞的蛋白质工厂。几十年来，人们一直认为核糖体在人体中具有相同的蓝图。然而，研究人员发现了隐藏的复杂性——在不同组织、发育阶段和疾病之间变化的微小化学修饰。

“我们的核糖体并不都一样。ICREA研究教授、该研究的主要作者、CRG研究员伊娃·诺沃亚说：“它们专门用于不同的组织，并携带独特的特征，反映我们体内发生的事情。”“这些细微的差异可以告诉我们很多关于健康和疾病的信息。”

核糖体由蛋白质和一种叫做核糖体RNA （rRNA）的特殊RNA分子组成。rRNA分子是化学修饰的目标，影响核糖体的功能。“95%的人类RNA是核糖体RNA。它们在我们的细胞中非常普遍，”Novoa博士补充道。

研究人员从包括大脑、心脏、肝脏和睾丸在内的许多不同组织中寻找人类和小鼠rRNA的所有类型的化学修饰。他们发现，每个组织都有一种独特的rRNA修饰模式，他们称之为“表转录组指纹”。

该研究的第一作者Ivan Milenkovic博士说：“核糖体上的指纹告诉我们细胞来自哪里。”“这就像每个组织都在标签上留下了地址，以防它们的细胞最终出现在失物招领处。”

研究小组在癌症患者的病变组织样本中发现了不同的指纹，尤其是在肺部和睾丸中。“癌细胞是‘低修饰’的，这意味着它们不断地失去一些化学标记，我们认为这可能是一个强大的生物标志物”。

这项研究对肺癌进行了更密切的观察。研究人员从20名I期或II期肺癌患者的正常组织和病变组织中提取，证实来自癌细胞的rRNA是低修饰的。他们使用这些数据来训练一种算法，该算法可以仅根据来自这种独特分子指纹的数据对样本进行分类。

该测试在区分肺癌和健康组织方面取得了近乎完美的准确性。“大多数肺癌直到发展到晚期才被诊断出来。在这里，我们可以比平时更早地发现它，这可能有一天有助于为患者赢得宝贵的时间，”米连科维奇博士说。

这项研究之所以成为可能，要归功于一项名为纳米孔直接RNA测序的新技术，该技术允许直接分析RNA分子及其所有修饰。诺沃亚博士说：“这使我们能够在自然环境中看到这些变化。”

在纳米孔测序出现之前，传统技术处理RNA分子的方式是在研究人员研究它们之前去除化学修饰。

“科学家们通常会去掉核糖体rna，因为他们认为这是多余的信息，会妨碍我们的实验。几年过去了，我们已经把这些数据从垃圾场里拿出来，把它变成了金矿，特别是当化学修饰的信息被捕捉到的时候。这是一个令人难以置信的转变，”Novoa博士说。

纳米孔测序的优势在于它依赖于可以放在手掌中的小型便携式测序设备。研究人员可以将生物样本插入机器中，机器可以实时捕获和扫描RNA分子。

这项研究可以通过扫描从组织样本中获得的250个RNA分子来区分癌细胞和正常细胞。这只是典型纳米孔测序设备所能做到的一小部分。Novoa博士说：“开发一种快速、高度准确的检测方法，用最少的组织来寻找癌症的核糖体指纹是可行的。”

从长远来看，研究人员希望创造一种诊断方法，可以检测血液中循环RNA中的癌症指纹。这将是一种侵入性较小的方法，因为它只需要血液样本，而不需要从患者身上采集组织样本。

该研究的作者警告说，在将该方法用于临床益处之前，还需要做更多的工作。米伦科维奇博士说：“我们只是触及了表面。”“我们需要更大规模的研究来验证这些生物标志物在不同人群和癌症类型中的有效性。”

其中一个有待探索的大问题是，为什么这些修饰首先会改变癌症。如果rRNA修饰有助于细胞产生促进不受控制的生长和存活的蛋白质，那么研究人员可以确定负责添加或删除修饰的机制，从而有可能找到逆转有害变化的新方法。

“我们正在缓慢但坚定地解开这种复杂性，我们开始理解细胞的语言只是时间问题”。