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[研究背景和目的]胃癌是我国最常见的消化道恶性肿瘤之一,其发病率和病死率均居恶性肿瘤前列。临床上胃癌病例以进展期为多见,胃癌的早期诊断较为困难。目前,对胃癌的诊断主要依赖于对有症状人群进行胃镜检查及病理活检。但胃镜检查是侵入性的有创检查,且价格相对昂贵,受试者顺应性差,不适合作为胃癌大规模筛查的方法。而临床上常用的肿瘤标志物如CEA、CA72-4、CA19-9和CA12-5等对胃癌筛查和诊断的敏感性和特异性均较弱。所以筛选并找到可靠的、创伤小的、而且便于临床应用的胃癌肿瘤标志物具有较高的临床意义及实用价值。
微小RNA(microRNA,简称miRNA)是生物体内源性长度约为20-23个核苷酸的非编码小RNA。其功能主要是通过抑制靶基因mRNA的翻译,参与调控个体发育、细胞增殖、凋亡和分化等生命活动。研究表明,miRNA与肿瘤的发生、转移、耐药等病理进程密切相关。实验证实,外周血中存在miRNAs,并具有很好的稳定性、肿瘤相关性和组织特异性。因此,外周血miRNA的表达谱可构成识别癌症与其他疾病的“指纹”,可用于肿瘤的筛查诊断、分型分类、疗效预测及预后判断等领域。
为此,本研究收集胃癌病人和健康对照者的血浆标本,通过miRNA芯片技术,以筛选胃癌可能相关的差异miRNAs。进一步采用实时荧光定量RT-PCR方法对差异miRNAs进行进一步的筛选和验证,以期发现血浆中敏感性和特异性均较高的胃癌诊断的miRNA分子标志物,作为候选的胃癌筛查和诊断方法。
[材料和方法]第一部分:收集20例胃癌病人术前和20例健康对照者的血浆标本,抽提血浆中的总RNA。采用miRNA芯片,检测胃癌病人和健康对照者血浆中miRNA的表达谱,比较并筛选出具有显著差异的miRNAs。第二部分:收集30例胃癌病人术前、术后7天和30例健康对照者的血浆标本,通过qRT-PCR的方法,检测血浆中差异miRNAs的表达。筛选胃癌病人术前与健康对照者间、胃癌病人术前与术后间均有显著差异的miRNAs进入大样本的验证。第三部分:收集胃癌病人180例、胃癌前病变病人20例、结直肠癌病人20例和健康对照志愿者80例的血浆样本,分别检测各组中由第二部分筛选出的差异miRNAs在血浆中的表达。分析胃癌病人血浆中miRNAs表达与胃癌临床病理特点的相关性,利用ROC曲线比较它们对胃癌诊断的AUCs,并与传统的肿瘤指标比较它们对胃癌判断的敏感性、特异性和准确性。
[结果]在miRNA芯片筛选的959个人类miRNAs中,通过比较胃癌病人和健康对照者血浆中miRNA的表达谱,发现44个miRNAs有显著差异,其中37个miRNAs显著上调,7个miRNAs显著下调。利用这44个差异miRNAs进行聚类分析,能较好地将胃癌病人和健康对照者区分开。设定2倍差异表达为cut-off值,差异最显著的5个上调的miRNAs(miRNA-199a-3p、miRNA-26b、miRNA-151-5p、let-7f和let-7a)和2个下调的miRNAs(miRNA-198和miRNA-720)进入下一步的定量RT-PCR筛选。
在5个上调的miRNAs中,与健康对照比较,胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p(P=0.002)和miRNA-151-5p(P=0.002)的表达量显著升高。行胃癌切除术后血浆中miRNA-199a-3p和miRNA-151-5p的表达均较手术前有显著下降(P<0.05)。而血浆中miRNA-26b(P=0.615)、let-7f(P=0.692)、let-7a(P=0.429)和下调的miRNA-198(P=0.725)及miRNA-720(P=0.661)的表达量在胃癌病人和健康对照组间无显著差异。因此,筛选出miRNA-199a-3p和miRNA-151-5p进入下一步的大样本验证。
大样本的验证中,180例胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p的表达量分别较健康对照者(P<0.001),胃癌前病变者(P=0.004)和结直肠癌病人(P=0.004)显著升高。经单因素分析,胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p的高表达与肿瘤浆膜侵犯(P<0.001)、N2-3淋巴结转移(P=0.014)和StageⅢ和Ⅳ(P=0.003)显著相关。并且,随着胃癌TNM分期的进展,血浆中miRNA-199a-3p的表达也相应逐步升高。虽然胃癌病人血浆中miRNA-151-5p的表达也分别较健康对照者(P=0.001),胃癌前病变者(P=0.014)和结直肠癌病人(P=0.019)显著升高。但其表达与肿瘤浆膜侵犯、淋巴结转移和TNM分期均无显著相关。
血浆中miRNA-199a-3p的表达对胃癌判断的ROC曲线下面积(AUC)为0.837,显著高于miRNA-151-5p的0.625(P<0.001)和联合肿瘤指标检测的0.681(P=0.001)。当血浆miRNA-199a-3p表达的cut-off值为12.15时,其对胃癌判断的敏感性为80%,特异性为75%,准确性为78%。当血浆miRNA-151-5p表达的cut-off值为2.65时,其敏感性为61%,特异性为57%,准确性为58%。而联合肿瘤指标检测的敏感性为40%,特异性为76%,准确性为51%。
35例早期胃癌病人血浆中miRNA-199a-3p的表达显著高于健康对照者(P=0.012)。而胃癌前病变者和健康对照者间血浆miRNA-199a-3p的表达无显著差异(P=0.196)。血浆中miRNA-199a-3p的表达对早期胃癌判断的AUC为0.808,显著高于miRNA-151-5p的0.593(P<0.001)和联合肿瘤指标检测的0.549(P<0.001)。当血浆中miRNA-199a-3p表达的cut-off值为13.06时,其对早期胃癌判断的敏感性、特异性为和准确性分别为76%、74%和75%。
[结论]miRNA芯片筛选出的血浆中差异miRNAs构成的miRNA表达谱能将胃癌病人与健康对照者较好地区分开。miRNA-199a-3p在胃癌病人的血浆中显著上调,其表达与胃癌的侵袭、淋巴结转移和TNM病理分期显著相关。血浆miRNA-199a-3p可作为敏感性和特异性均较好的候选的胃癌诊断标志物。