鄧柯 綜述 劉琦,彭湃瀾 審校

胃癌是第五大最常見的癌癥,也是導致癌癥死亡的第三大原因[1]。胃癌早期通常缺乏明顯癥狀,而患者出現(xiàn)典型癥狀后往往已達到中晚期,此時患者的存活率很低,其5年存活率低于20%。而早期胃癌的5年生存率可達90%以上[2]。因此早期診斷能顯著提高胃癌患者的生存率。目前早期胃癌的診斷方法仍主要是內鏡檢查和活檢,但內鏡檢查有著一定的漏診率[3-4],以及具有侵入性和組織樣本有限等缺點,而腫瘤生物標志物以其安全性高及可重復采集,便于動態(tài)監(jiān)測等優(yōu)點,相較于內鏡及活檢更易被受檢者接受。因此液體活檢成為胃癌早期診斷的一種有前途的檢測手段,故尋找特異性和敏感性均高的胃癌生物標志物對于胃癌患者早診斷有著重要意義。

1 外泌體(Exosomes)

外泌體于1983年由Pan和Johnstone等首次發(fā)現(xiàn)[5],是幾乎所有正常細胞和腫瘤細胞分泌的一類直徑在30～150 nm的膜結合雙層脂質囊泡,與細胞質膜融合后從多種細胞中釋放到細胞外[6],廣泛分布于體液中,如血液、尿液、唾液、腦脊液、膽汁、母乳、精液等[7],其內包括蛋白質、代謝物、脂質、氨基酸、多種RNA等物質[8],外泌體RNA包括長鏈非編碼RNA(long non-coding RNA,lncRNA)、環(huán)狀RNA(circular RNA,circRNA)、微小RNA(microRNA,miRNA)等[9],外泌體通過將其內容物傳遞到受體細胞來參與細胞間通訊,腫瘤細胞分泌的外泌體通過促進癌癥增殖,抑制細胞凋亡,建立轉移前的生態(tài)位,在細胞間傳遞信息以及調節(jié)耐藥,在惡性腫瘤中起著關鍵作用。Liu等[10]研究發(fā)現(xiàn)腫瘤細胞產生的外泌體比正常細胞多約10倍,導致患者體液中外泌體的濃度顯著高于正常人。傳統(tǒng)生物標志物癌胚抗原(carcinoembryonic antigen,CEA)、CA199(carbohydrate antigen 19-9)、CA724(carbohydrate antigen 724)的敏感度及特異度均較低[11-12],而外泌體作為雙層脂質囊泡,可保護其轉運的RNA免受核酸酶的降解,并且在各種溫度和pH條件下保持穩(wěn)定,因此腫瘤細胞分泌的外泌體可以較準確地反映癌癥的發(fā)生及其發(fā)展變化,外泌體檢測具有快速精確、采集方便、可重復采集、疼痛小、能夠追蹤腫瘤進展等特點[13-14],是可運用于臨床的理想液體活檢技術,因此外泌體作為以非侵入方式進行癌癥診斷的生物標志物具有重要臨床前景。

2 長鏈非編碼RNA(lncRNA)

lncRNA是一組長度超過200個核苷酸的非編碼RNA,在轉錄和轉錄后水平調控多種細胞功能,lncRNA通過基因表達調控腫瘤的發(fā)生及進展。lncRNA作為癌癥生物標志物,在胃癌組織及體液中大量表達,大量研究表明循環(huán)lncRNA可作為胃癌診斷的生物標志物[15]。Cao等[16]發(fā)現(xiàn)lncRNA在胃癌組織中表達具有差異性,大部分的lncRNA表達上調。Xiao等[17]在進一步研究胃癌中l(wèi)ncRNA的表達時,檢測到520個lncRNA差異表達,其中有328個表達上調,192個表達下調,且通過對差異表達的lncRNA進行層次聚類分析,結果表明差異表達的lncRNA可以準確地區(qū)分出正常組織和癌癥組織。Guo等[18]研究表明總循環(huán)lncRNA-GC1幾乎都包含在外泌體中,且循環(huán)外泌體lncRNA-GC1的水平與胃癌組織中表達一致。這或許提示檢測胃癌患者循環(huán)中的外泌體長鏈非編碼RNA表達水平,相對于檢測胃癌組織同樣具有診斷意義。Zhou等[19]計算出循環(huán)外泌體lncRNA H19的ROC曲線下面積(AUC)為0.849,高于傳統(tǒng)的生物標志物CEA(0.721)、CA72-4(0.588)、CA199(0.640),且外泌體lncRNA H19聯(lián)合以上3種傳統(tǒng)胃癌生物標志物診斷胃癌的AUC為0.864,與單獨檢測外泌體lncRNA H19的AUC(0.849)并沒有顯著的差別。這表明外泌體lncRNA H19診斷胃癌患者的能力明顯優(yōu)于傳統(tǒng)的胃癌生物標志物,意味著其可能成為未來的胃癌診斷標志物。Guo等[18]發(fā)現(xiàn)循環(huán)外泌體lncRNA-GC1水平與胃癌分期有顯著關系,隨著分期的遞增lncRNA-GC1水平逐漸升高(HD與Ⅰ期,t=20.98,P<0.001;Ⅰ期與Ⅱ期,t=2.787,P=0.006;Ⅱ期與Ⅲ期,t=4.471,P<0.001;Ⅲ期與Ⅳ期,t=1.023,P=0.03),表明循環(huán)外泌體lncRNA-GC1可作為早期檢測胃癌的非侵入性生物標志物,且表達水平越高暗示著患者分期達晚期的可能性越大。同樣Wei等[20]計算出lncRNA NR0389785在胃癌患者體液中顯著過表達其AUC為0.715,且與腫瘤的大小及TNM分期呈正相關(P<0.05)。Zheng等[21]通過實驗表明胃癌患者的外泌體長鏈非編碼RNA lnc-SLC2A12-10:1表達水平較健康對照組顯著上調,且在最優(yōu)臨界值下外泌體lnc-SLC2A12-10:1的敏感度及特異度分別為78.3%和75.0%,患者術后的外泌體lnc-SLC2A12-10:1較術前的表達水平顯著下降(P<0.05)。這意味著血液循環(huán)中的外泌體長鏈非編碼RNA來源于胃癌患者的癌組織細胞。Xu等[22]研究發(fā)現(xiàn)胃癌患者血清外泌體lncRNA MIAT的表達水平顯著高于胃腺瘤(P<0.001)及健康對照組(P<0.001),并且胃腺瘤患者血清外泌體lncRNA MIAT高于健康對照組(P=0.001),在胃癌患者接受治療后,患者血清外泌體lncRNA MIAT水平顯著降低(P<0.001),復發(fā)時表達水平明顯升高,且高水平的患者組復發(fā)率高于低水平表達患者組。同樣Xiao等[23]研究證明胃癌患者循環(huán)lncRNA CCTA1表達水平顯著高于健康對照組、慢性胃炎組及非典型增生患者組,其中非典型增生組表達水平也高于健康對照組(P均<0.05)。這些都表明了外泌體長鏈非編碼RNA在不同胃組織的不同病理階段中表達不同,且表達量越高對于胃癌檢測越有提示意義,同時表達量高的患者預后相對于表達量低的患者更差。Li等[24]實驗得出胃癌患者循環(huán)中的外泌體lncRNA-GNAQ-6:1表達量顯著降低,其AUC為0.732,高于CEA、CA19-9、CA72-4,但還需要更大規(guī)模的研究來確定其是否可成為胃癌患者診斷的生物標志物。Cai等[25]經實驗得出與健康對照組相比,胃癌患者外泌體長鏈非編碼RNA-psck2-2:1表達量顯著下降(P=0.006),其AUC為0.896,敏感度及特異度分別為84.0%、86.5%,顯著高于CA724的敏感度(56.0%)及特異度(65.5%),CA199(52.0%、62.0%)。Pang等[26]表明lncRNA-LINC00857表達下調抑制胃癌細胞增殖。Chen等[27]的研究表明lncRNA-LINC01939在胃癌患者中表達顯著下調,且低表達與TNM分期、淋巴結轉移呈正相關,lncRNA-LINC01939低表達與胃癌的進展及生存率低有關。表明不同類型的長鏈非編碼RNA在胃癌患者與健康人群中體液的表達水平不同,且長鏈非編碼RNA的顯著上調及下調均意味著胃癌患者的預后相對較差。長鏈非編碼RNA在診斷胃癌時較傳統(tǒng)生物標志物具有更高的敏感度及特異度,因此檢測胃癌患者體液中長鏈非編碼RNA的差異表達對診斷胃癌患者具有重要的意義。

3 微小RNA(miRNA)

miRNA是一種具有17～25個核苷酸的內源性短鏈非編碼RNA,直接通過與靶向mRNA的3’-UTR中的互補序列結合,來調節(jié)相應的mRNA降解抑或翻譯,miRNA在細胞的增殖、分化、轉移、凋亡等過程中起著重要的作用[28]。Ge等[29]研究表明在血清外泌體中的miRNA中有136個miRNA表達水平上調和170個miRNA表達水平下調。研究表明胃癌患者在出現(xiàn)臨床體征或異常影像學之前,外泌體miRNA在血源性轉移胃癌患者中就已經失調了[30]。Shi等[31]通過實驗發(fā)現(xiàn)血清外泌體miR-1246表達水平增加可以區(qū)分TNM Ⅰ期胃癌患者與健康對照及良性疾病患者,AUC分別為0.843和0.811。Tang等[32]經研究得出外泌體miRNA let-7g-5p在鑒別早期胃癌與健康對照組的AUC為0.756(95%CI0.659～0.892,臨界值<4.184,敏感度54%,特異度88%),明顯高于CEA的AUC值(0.520,95%CI0.405～0.635,臨界值<1.440,敏感度38%,特異度70%)。提示外泌體miRNA較傳統(tǒng)生物標志物更利于胃癌的診斷。血漿外泌體miR-195-5p和miR-211-5p表達水平更高的胃癌患者預后相對于表達水平低的患者更差[33]。Zhang等[34]指出胃癌患者血清外泌體miR-215-5p表達水平較健康受試者及良性胃疾病(Benign gastric disease,BGD)患者表達水平明顯升高(P<0.001),而當患者行胃切除術后血清中外泌體miR-215-5p的水平顯著降低(P<0.001),而在手術患者中的ETR(early tumor recurrence)患者水平則又顯著升高(P<0.001)。因此當血清外泌體miRNA在手術治療后明顯下降甚至正常,則提示預后好,而當下降后又再次升高,則可能提示復發(fā),預后則較差。Wang等[35]研究得出血清外泌體miR-10401-3p、miR-1255b-5p、miR-6736-5p在胃癌患者組表達水平顯著下降(P<0.05),miR-10401-3p 的AUC為0.833(P<0.001), miR-1255b-5p的AUC為0.832(P<0.001)、miR-6736-5p的AUC為0.814(P<0.001),證明了血清外泌體作為胃癌診斷的生物標志物的巨大潛力。Zheng等[36]的研究表明,血清外泌體miR-590-5p在胃癌患者表達水平顯著降低,在健康對照組、早期(Ⅰ、Ⅱ期)、晚期(Ⅲ期)中的血清外泌體miR-590-5p表達水平分別為30.34±6.35、6.19±0.81、2.90±0.19(均P<0.05)。表明其表達水平與胃癌患者的分期呈負相關,不僅有利于胃癌患者的早期檢測,還利于對胃癌患者進行病理診斷分期。相關研究表明外泌體miRNA-3184-5p可抑制胃癌細胞的增殖、遷移和侵襲,但胃癌患者中的外泌體miRNA-3184-5p表達水平下調,以致于抑制胃癌細胞生長的作用減弱[37]。Jin等[38]指出胃癌患者血清外泌體miRNA-134表達水平降低,而表達低的患者的總生存期及無復發(fā)生存期較短。表明檢測外泌體miRNA表達水平對于判斷機體是否患有胃癌及預后具有重要臨床意義。

4 環(huán)狀RNA(circRNA)

環(huán)狀RNA是一種非編碼的共價閉環(huán)內源性RNA,于1970年由Sanger等[39]在RNA病毒中發(fā)現(xiàn)和鑒定,由于其沒有5’帽端及3’聚(A)尾,因此對RNase R和其他核酸外切酶具有抗性而穩(wěn)定存在。環(huán)狀RNA主要通過作為轉錄調節(jié)因子、miRNA海綿以及與蛋白質相互作用而發(fā)揮其主要作用[40]。環(huán)狀RNA在胃癌細胞的增殖、凋亡等過程中發(fā)揮重要的作用,因其高度穩(wěn)定性及廣泛分布于外泌體中,環(huán)狀RNA在作為胃癌生物標志物方面具有巨大潛力[41],其中hsa_circ_0074362、hsa_circ_0000096、has_circ_0061276、has_circ_0001017、circNRIP1、cricKIAA244、circPSMC3、circ133、cricPVT1、circAKT3、circDONSON、circPVRL3等已被作為篩查胃癌的潛在生物標志物[42]。Lu等[43]發(fā)現(xiàn)circ-RanGAP1在胃癌組織及胃癌患者的血漿外泌體中表達量均顯著上調。Shi等[44]表明胃癌組織中的circ0088300表達水平與在血漿外泌體中的表達水平相對應。同樣Xie等[45]證明circSHKBP1在胃癌組織中的表達量較正常組織高2.31倍(P<0.05),胃癌患者血清中的外泌體circSHKBP1與胃癌患者腫瘤組織中的circSHKBP1水平一致,且血清中表達量約為腫瘤組織中的6倍(R2=0.679、P<0.001)。這或許表明相對于侵入性的胃癌組織活檢,檢測胃癌患者血清中的外泌體環(huán)狀RNA對診斷胃癌具有同樣的意義。Xiao等[46]通過實驗研究3種外泌體環(huán)狀RNA(circRNA Chr10q11、circRNA Chr7q11、circRNA1p11)在胃癌外泌體中的表達,結果顯示3種外泌體環(huán)狀RNA在健康受試者組、慢性胃炎組、非典型增生組、胃癌組中的表達量呈上升趨勢,且各組差異均具有統(tǒng)計學意義,此外結果還表明,3種外泌體環(huán)狀RNA在Ⅲ期+Ⅳ期的表達量均顯著高于Ⅰ期+Ⅱ期(均P<0.05)。Zhang等[47]根據(jù)實驗數(shù)據(jù)得出血清hsa-circ-0007507診斷胃癌的AUC值為0.832(95%CI0.771～0.892,P<0.001,敏感度73%,特異度85%),高于傳統(tǒng)生物標志物CEA的AUC值(0.765,95%CI0.697～0.833,P<0.001)及CA199的AUC值(0.587,95%CI0.504～0.670,P=0.044),而hsa-circ-0007507分別聯(lián)合CEA、CA199及三者聯(lián)合的AUC為0.839、0.835、0.849,表明單獨檢測hsa-circ-0007507的診斷效能高于傳統(tǒng)生物標志物,并且多種生物標志物聯(lián)合檢測可以彌補單一生物標志物的局限性。Zheng等[48]表明術后10 d患者外泌體hsa_circ_0015286的表達水平顯著下降(P<0.01),且低表達組的患者相對于高表達組的患者總生存率長。說明監(jiān)測患者手術前后的外泌體環(huán)狀RNA的表達量可判斷患者的預后及生存率。胃癌細胞的circ0001789表達量顯著高于正常胃上皮細胞,circ0001789表達上調與胃癌的進展及預后不良有關,高表達患者存活率明顯高于低表達患者[49]。Rao等[50]從鑒定出來的67 880個circRNA中篩選出1 060個表達顯著不同的circRNA,其中有620個circRNA上調及440個circRNA下調。Li等[51]研究證實Hsa_circ006282在胃癌細胞和組織中低表達,其低表達后細胞增殖、抗凋亡能力增強。Zhang等[52]發(fā)現(xiàn)circSTAU2在胃癌患者中顯著下調,然而circSTAU2的過表達在體內體外都可抑制胃癌細胞增殖、遷移和侵襲。Lu等[53]通過研究表明胃癌患者血漿Has-circ-0006848顯著下調,在評估各生物標志物檢測早期胃癌的診斷價值時,得出Has-circ-0006848、CEA、CA199、CA72-4表達水平的AUC分別為0.733、0.529、0.562、0.594,四者聯(lián)合檢測的AUC為0.825,在CEA、CA199、CA72-4表達水平均正常的早期胃癌血漿中,Has-circ-0006848診斷的AUC為0.692,表明其單獨及聯(lián)合傳統(tǒng)生物標志物具有良好的診斷意義。同樣有研究指出胃癌患者的血漿外泌體circRELL1表達水平下調,且與較差的分級及分期有關,而胃癌患者術后血漿外泌體circRELL1表達水平升高[54]。表明外泌環(huán)狀RNA相對于傳統(tǒng)生物標志物對篩查及診斷胃癌具有良好的診斷價值。

5 結 語

胃癌仍是世界上發(fā)病率和病死率均較高的惡性腫瘤之一,胃癌的早診斷對于患者的早治療至關重要。近年來,液體活檢作為一種非侵入性腫瘤篩查方法受到了極大的關注,檢測體液中的外泌體RNA表達水平在胃癌患者的早期發(fā)現(xiàn)、評估分期、治療評估、監(jiān)測復發(fā)和預后評估中具有重要的意義。但目前臨床上仍缺乏特異度及敏感度都較高的外泌體RNA作為生物標志物。有研究表明聯(lián)合檢測不同的腫瘤標志物能提高胃癌早期診斷的陽性率[55],也可以準確地判斷胃癌的遷移和侵襲、預后等。因此迫切需要開發(fā)出常規(guī)的、無創(chuàng)的、具有高度組織器官特異性的外泌體RNA生物標志物,以早期診斷胃癌并指導治療,提高患者的生存率及改善預后。今后對于胃癌外泌體RNA生物標志物的研究可從以下方面發(fā)展:通過大規(guī)模的臨床試驗尋找并且驗證高特異度及高敏感度的外泌體RNA生物標志物;找到針對癌癥不同病理類型的更加特異的外泌體RNA生物標志物;聯(lián)合檢測不同的胃癌生物標志物對胃癌進行診斷等。