近年来,液体活检因其低侵入性和可实现频繁或连续采样,受到广泛关注。这种技术能够持续跟踪肿瘤进展及治疗反馈。细胞外囊泡(Extracellular Vesicles, EV)则是一种由细胞释放的膜结构,含有脂质、蛋白质和RNA等多种成分,能够真实反映活体细胞状态,逐渐成为生物标志物研究的重点。有研究表明,EV中miRNA生物标志物的诊断性能普遍优于单一生物标志物,且在血浆中其诊断价值略高于血清。针对前列腺癌,研究发现10种尿液miRNA可作为早期检测工具。此外,有关EV长链RNA的研究显示,血液中EV的长链RNA表达谱能够有效区分健康者与胰腺导管腺癌患者。
传统研究多采用短读长测序技术分析cfRNA,但由于这一方法读长较短,解析全长转录本异构体和复杂RNA加工事件的能力非常有限。相比之下,cfRNA中细胞外囊泡RNA的完整性更佳、长度更长,因此利用长读长RNA测序技术直接对EV RNA进行全长转录本测序,有望发现更多新型RNA异构体,从而实现更高效、准确的临床应用价值。来自美国加州大学圣克鲁兹的Daniel Kim研究小组认识到长读长测序的优势,开始聚焦于血液EV RNA的检测,验证其在疾病诊断中的潜在作用。他们发现,基于DNA的液体活检方法可能会错过癌症早期阶段,早期诊断能促进及时治疗并降低死亡率。
该研究小组利用COMPLETE-seq RNA流程,从血浆中提取EV RNA,采用高特异性的膜亲和材料和硅胶膜柱法进行处理。他们结合纳米孔长读长技术与短读长技术进行测序,从而全面了解EV RNA转录组。研究结果指出,重复RNA序列在血液中数量丰厚,能够作为特定疾病的诊断生物标志物,其成果已在Nature Biomedical Engineering期刊发表。COMPLETE-seq RNA流程中,首先从血浆中提取EV RNA,并将其反转录为cDNA以进行文库准备,接着进行短读长和长读长测序,最后分析基因差异表达和cfRNA长度。分析结果显示,所有胰腺癌患者样本中都有大量来自重复序列的游离RNA,大部分来源于SINE元件。
研究小组还利用癌症基因组图谱(TCGA)中食道癌的测序数据和GTEx联盟的健康样本来挖掘癌症特异性食道RNA特征,发现数百个重复衍生转录本在食道癌中高度特异性富集,表明重复RNA序列具有作为疾病特异性诊断生物标志物的潜力。以往研究认为血浆cfRNA多为短且降解,而该研究小组通过全长cDNA纳米孔测序,对比胰腺癌患者与对照组的cfRNA,结果显示与传统观点截然不同。这项研究显示的长读长测序数据揭示了mRNA长度可达1,337 nt(中位数456 nt)、lncRNA 970 nt(中位数303 nt)、LINE 1,002 nt(中位数258 nt)及SINE 368 nt(中位数185 nt)等,说明纳米孔长读长测序技术揭示了长链、多腺苷酸化的RNA分子的存在,其中不仅包括lncRNA。
该研究中,健康对照与胰腺癌患者的血液样本经过分离、处理和提取,结果表明采用exoRNeasy(QIAGEN)试剂盒提取得到的EV RNA具有高完整性,无降解发生。exoRNeasy系列试剂盒能够支持高达4 mL的血清/血浆、16 mL尿液和32 mL细胞培养上清的处理。这一高效的细胞外囊泡RNA分离方案可直接在柱上完成裂解,结合QIAGEN经典的硅胶膜技术有效提取高纯度总RNA,适用于包括mRNA、长链非编码RNA和miRNA在内的多种小RNA检测分析。若仅需分离EV,可选择exoEasy MaxiKit,无需超速离心或沉淀,仅需25分钟即可完成细胞外囊泡特异性分离。
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