纳米孔直接RNA测序发现癌症的“指纹”以提高早期检测

根据今天发表在《分子细胞》杂志上的一项研究，不同类型的癌症具有独特的分子“指纹”，在疾病的早期阶段可以检测到，并且可以在几个小时内通过小型便携式扫描仪以接近完美的精度进行检测

巴塞罗那基因组调控中心（CRG）的研究人员的发现为创建新的非侵入性诊断测试奠定了基础，这些测试可以比目前更快、更早地检测不同类型的癌症

这项研究以核糖体为中心，核糖体是细胞的蛋白质工厂。几十年来，核糖体被认为在人体内具有相同的蓝图。然而，研究人员发现了一层隐藏的复杂性——在不同组织、发育阶段和疾病之间存在差异的微小化学修饰

“我们的核糖体并不完全相同。它们专门存在于不同的组织中，并携带反映我们体内发生的事情的独特特征，”该研究的主要作者、CRG的研究员、ICREA研究教授Eva Novoa说。“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特殊类型的RNA分子组成，称为核糖体RNA（rRNA）。rRNA分子是化学修饰的靶标，影响核糖体的功能。诺沃亚博士补充道：“95%的人类RNA是核糖体RNA。它们在我们的细胞中非常普遍。”

研究人员在包括大脑、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。”。“这就像每个组织都会在标签上留下自己的地址，以防其细胞最终被失物招领。”

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，尤其是在肺和睾丸中。米伦科维奇博士说：“癌症细胞是‘低修饰的’，这意味着它们不断失去一些化学标记。”他补充道：“我们认为这可能是一个强大的生物标志物。”肺癌直到发展到晚期才被诊断出来。Milenkovic博士说：“在这里，我们可以比平时更早地检测到它，这可能有一天会帮助患者争取宝贵的时间。”

这项研究之所以成为可能，是因为一种名为纳米孔直接RNA测序的新技术，它允许直接分析rRNA分子及其所有修饰。“它使我们能够在自然环境中看到修饰，”Novoa博士说。100000名依赖Phys.org获取每日见解的订阅者。注册我们的免费通讯，每天或每周获取重要突破、创新和研究的最新消息。

“科学家们通常会去除核糖体RNA，因为他们认为这是多余的信息，会妨碍我们的实验。几年后，我们从垃圾场收集了这些数据，并将其转化为金矿，尤其是在捕获化学修饰信息时。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，该机器实时捕获和扫描RNA分子

从长远来看，研究人员希望创造一种诊断方法，可以在血液中循环RNA中检测癌症的指纹。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，在该方法可用于临床益处之前，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。”

尚待探索的一个大问题是，为什么癌症的修饰会首先发生变化。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，研究人员可以确定负责添加或删除修饰的机制，从而可能导致逆转有害变化的新方法

诺沃亚博士说：“我们正在慢慢但肯定地解开这种复杂性。”。她总结道：“我们开始理解细胞的语言只是时间问题。” More information: Ivan Milenkovic et al. Epitranscriptomic rRNA fingerprinting reveals tissue-of-origin and tumor-specific signatures, Molecular Cell (2024). DOI: 10.1016/j.molcel.2024.11.014. www.cell.com/molecular-cell/fu … 1097-2765(24)00919-5

Journal information: Molecular Cell