登上Cell子刊：热景生物开发基于细胞外囊泡-miRNA的早期肝癌液体活检技术

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

肝癌是全球癌症相关死亡的主要原因，预计到2025年将导致超过100万人死亡。肝细胞癌（HCC） 是最常见的肝癌类型，约占所有原发性肝癌的85%。肝细胞癌患者的生存率非常之低，只有约18%的患者在确诊后能存活超过5年。这种高死亡率在很大程度上归因于缺乏有效的早期诊断策略。

肝细胞癌的预后取决于诊断时的疾病阶段。 对于晚期患者，5年生存率低于5%，而对于早期诊断患者则超过70%。目前，对于有肝硬化和慢性乙型肝炎病毒感染等高危人群的肝细胞癌的筛查和监测的标准方法包括腹部超声检查和血清甲胎蛋白（AFP）测量。之前的研究显示，仅使用超声检查检测早期肝细胞癌的敏感性仅为45%，结合AFP后则上升至63%。此外，肝细胞癌的筛查利用率仍然很低，由于未能坚持进行超声筛查，只有不到20%的高危患者参与了早期检测项目。

因此，迫切需要开发一种创伤小且准确度高的肝细胞癌检测方法。

2024年9月5日，热景生物高琦、军事医学科学院微生物流行病研究所杨瑞馥、首都医科大学附属北京地坛医院金荣华、中国人民解放军总医院第一医学中心赵之明等人在 Cell 子刊Cell Reports Medicine上发表了题为： Five miRNAs identified in fucosylated extracellular vesicles as non-invasive diagnostic signatures for hepatocellular carcinoma 的研究论文 。

该研究介绍了一种从血清中分离岩藻糖基化细胞外囊泡（Fu-EV）的方法——GIyExo-Capture， 并 从分离的Fu-EV中确定了5种miRNA作为肝细胞癌的诊断标志物，从而提供了一种高通量、快速且非侵入性的早期肝细胞癌检测方法。

液体活检（Liquid biopsy） 被认为是早期检测肝癌的一种有前途的方法。它包括分析肿瘤成分，主要是肿瘤细胞和核酸，这些成分由肿瘤释放到血液中。在核酸领域，miRNA是一种单链、小非编码RNA，通常长度为18-22个核苷酸。miRNA在多种癌症，包括肝癌中经常发生异常，参与各种癌症生物学过程，促进肿瘤生长、细胞凋亡、进展、转移和免疫逃避以及药物抵抗。

目前的研究表明，miRNA有望成为人类癌症液体活检的潜在候选者。此外，循环miRNA已被改进为早期检测肝细胞癌的有前途的分子。然而，游离miRNA（cf-miRNA）不仅可以来自肿瘤细胞，还可以来自凋亡细胞和免疫细胞等其他来源，这给基于miRNA的生物标志物的特异性带来了挑战。因此，cf-miRNA来源的潜在异质性可能限制了miRNA作为生物标志物的特异性。

另一种有前途的液体活检方法是检测细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EV） 。EV是直径为40-160纳米的脂质双层膜包裹结构，由大多数细胞分泌，并在体液中稳定循环。EV含有来自其起源细胞的多种生物化学信号，包括遗传物质、蛋白质和脂质。许多研究表明，EV参与细胞间通讯，通过向肿瘤微环境中的目标细胞传递分子货物，促进肿瘤发生和生长。此外，由于其弹性脂质双层膜，EV具有固有稳定性，可以在具有挑战性的肿瘤微环境中持续循环，并在生理条件下维持稳定。这种非凡的生物学稳定性确保了可靠的EV分离和检测，并允许延长标本的储存时间。这些优势使EV成为像肝细胞癌这样的癌症可靠的生物标志物来源。

研究团队认为，EV中携带的miRNA是肝癌初步筛查的极具潜力的候选生物标志物。然而，由于EV的体积小且异质性，导致其难以高效地分离和特异性检测。由于癌细胞来源的EV仅占体液中EV的一小部分，因此实现超高灵敏度和特异性的识别对于推进基于EV的癌症诊断至关重要。

此外，目前开发的多种EV分离和核酸检测的方法仍然存在调整，包括灵敏度和特异性有限，以及纯度和通量问题，这影响了学术研究和实际应用。

因此，开发一种有效的从血清中提取和富集肿瘤来源细胞外囊泡（EV）的方法，是利用EV内容物进行肿瘤筛查的关键挑战。

幸运的是，肿瘤细胞经常产生与正常细胞相比具有独特结构和表达水平的表面聚糖。因此，肿瘤来源EV的膜表面应该显示出显著富集的岩藻糖基化蛋白质，这些蛋白质与EV和其分泌来源的母细胞之间的糖基化结构共享相似性。此外，蛋白核心岩藻糖基化的过度表达是人类肝细胞癌发生和进展的关键事件。

在这项最新研究中，研究团队开发了一种创新的EV分离方法，称为GlyExo-Capture技术，利用凝集素对EV膜上的岩藻糖的亲和力，可以从液体样本中高通量、快速地富集岩藻糖基化的EV（Fu-EV），从而提高基于EV的癌症诊断的潜力。

研究团队对大量来自肝癌、肝硬化和肝炎患者以及健康对照组的临床样本进行了广泛的miRNA转录组分析，以识别能够区分肝癌与非肝癌的EV-miRNA标志物。在识别潜在的生物标志物之后，研究团队在多个独立临床队列中进行验证，从而推进肝癌检测方法的发展。

具体来说，研究团队分析了88例肝细胞癌患者和179例非肝细胞癌对照组的Fu-EV的miRNA谱，从中确定了hsa-let-7a、hsa-miR-21、hsa-miR-125a、hsa-miR-200a和hsa-miR-150这五种miRNA作为肝细胞癌诊断的生物标志物。

这5种miRNA组合在194例肝细胞癌和412例非肝细胞癌对照组的综合队列中显示出卓越的肝细胞癌诊断性能，敏感性为0.90，特异性为0.92，显著优于甲胎蛋白（AFP）和脱γ-羧基凝血酶原（DCP）的性能。值得注意的是，该miRNA模型在早期肝细胞癌（0期和A期）的召回率分别为85.7%和90.8%，识别出88.1%的AFP阴性肝细胞癌病例，并能有效地将肝细胞癌与其他癌症区分开来。总的来说，这项研究提供了一种高通量、快速且非侵入性的早期肝细胞癌检测方法。

论文链接：

https://www.cell.com/cell-reports-medicine/fulltext/S2666-3791(24)00437-3