液体活检是一种通过简单的血液检测来发现癌症迹象的测试方法。与需要切除组织的传统活检不同，液体活检通常寻找的是在血液中循环的癌细胞DNA片段中的突变或修饰变化。尽管液体活检作为一种无创检测和监测癌症进展的方法颇具前景，但其在疾病早期阶段的灵敏度和准确性并不理想。
芝加哥大学的研究人员现已开发出一种更为灵敏的液体活检测试方法，该方法使用RNA而非DNA来检测癌症。
利用来自结直肠癌患者的血液样本，这项测试能够以95%的准确率检测到疾病的最早阶段，远远优于当前市售的非侵入性检测方法。
早期诊断的挑战
当肿瘤细胞死亡时，它们会分解并释放遗传物质颗粒进入血液。标准的液体活检依赖于这种漂浮的DNA，称为循环游离DNA（cfDNA），来检测癌症。然而，在疾病的早期阶段，当肿瘤细胞仍在生长和活跃时，血液中的cfDNA含量非常有限。
芝加哥大学化学系约翰·T·威尔逊杰出服务教授、生物化学与分子生物学教授何川博士表示：“这是早期诊断面临的主要挑战。你只是没有足够的肿瘤DNA释放到血液中。”
何川博士是这项研究的资深作者，他说：“这对我们和其他人来说都是早期诊断结肠癌的挑战，所以我们决定改用RNA。”
这项题为“微生物组来源的血浆游离RNA修饰可区分结直肠癌样本”的研究发表在《自然·生物技术》杂志上。
RNA是一种遗传密码的中间形式，它复制并执行DNA的指令，以产生细胞所需的蛋白质。分析RNA是遗传活动的一个良好替代指标，因为RNA的存在意味着细胞正在忙碌地进行活动并构建蛋白质。
在这项新研究中，何川实验室的博士生朱成伟和张立升（现为香港科技大学教员）开始研究使用循环游离RNA（cfRNA）而非cfDNA来诊断和检测癌症的可能性。
然而，测量血液中RNA分子的简单丰度并不总是可靠的，因为其数量会因样本采集时间和准备方式的不同而有很大差异。
何川的实验室专门研究RNA修饰的生物学功能，即RNA分子上发生的化学变化会改变其活性。
因此，在这项新研究中，研究人员专注于分析血液样本中的RNA修饰水平，这些水平无论RNA存在多少都相对稳定。例如，如果一个RNA转录本被修饰了30%，那么无论测量的是100个还是1000个拷贝，这个百分比保持不变。
检测微生物组的变化
研究团队使用了芝加哥大学医学副教授、胃肠病学家和长期合作伙伴Marc Bissonnette博士提供的结直肠癌患者样本。
令他们惊讶的是，他们不仅能够测量来自人体细胞的cfRNA上的修饰，还能够检测到来自肠道微生物的RNA。数十亿的细菌与我们共存于消化系统内部，而在存在癌性肿瘤的情况下，它们的活动也会发生变化。
借鉴植物中的先前研究，何川及其团队知道RNA修饰水平反映了生物体的状态：生物体越活跃，某些RNA上的修饰就越多，以维持这种活性。在结直肠癌样本中也观察到了同样的模式。
何川博士表示：“我们发现，从微生物释放的RNA在癌症患者与健康个体之间存在显著差异。在肠道中，当你有一个肿瘤在生长时，附近的微生物组必须对这种炎症做出反应，这会影响附近的微生物。”
微生物组群体的更替速度也比人类细胞快得多，更多的细胞经常死亡并释放RNA片段进入血液。这意味着，测量微生物RNA修饰的测试可以比依赖人类肿瘤细胞释放DNA的测试更早地检测到可能的癌性活动。
商业化的测量粪便中DNA或RNA丰度的测试对癌症后期阶段的准确率约为90%，但其在早期阶段的准确率下降到50%以下。这种新的基于RNA修饰的测试总体准确率接近95%，并且在癌症的最早阶段也具有准确性。
何川博士表示：“这是首次将RNA修饰用作癌症的潜在生物标志物，与RNA丰度相比，它看起来更加可靠和敏感。能够在这些早期阶段检测到癌症是前所未有的。”
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