液体活检是一种通过简单抽血就能检测出癌症迹象的测试。与传统的活检不同，传统活检需要取出一块组织，而液体活检通常会寻找癌细胞在血液中循环所携带的 DNA 片段中的突变或修改变化。虽然液体活检是一种有前景的、非侵入性的检测和监测癌症进展的方法，但在疾病早期阶段，它们的灵敏度和准确性并不高。芝加哥大学的研究人员现在开发了一种更灵敏的液体活检测试，该测试使用 RNA 而不是 DNA 来检测癌症。使用患有结直肠癌患者的血液样本，该测试能够以 95%的准确率检测出疾病的早期阶段，大大优于目前市场上可用的非侵入性检测方法。早期诊断的挑战肿瘤细胞死亡时，会分解并释放遗传物质颗粒进入血液。标准的液体活检依赖于这种游离的 DNA，即循环游离 DNA（cfDNA），来检测癌症。然而，在疾病早期阶段，即肿瘤细胞仍在生长和活跃之时，血液中的 cfDNA（游离细胞 DNA）含量并不多。“这对于早期诊断来说是一个重大挑战。因为肿瘤细胞释放到血液中的 DNA 量根本不够。”芝加哥大学化学系约翰·T·威尔逊杰出服务教授兼生物化学与分子生物学系教授查伦·何博士说道。“这对我们以及其他人进行结肠癌的早期诊断都构成了挑战，所以我们决定转而研究 RNA。”该研究的资深作者是何博士，其发表于《自然·生物技术》杂志的论文题为《血浆中微生物源细胞自由 RNA 的修饰可区分结肠癌样本》。RNA 是一种遗传密码的过渡形式，它复制并执行来自 DNA 的指令，以产生细胞所需蛋白质。分析 RNA 是衡量基因活动的良好指标，因为 RNA 的存在意味着细胞正在忙碌地进行各种活动并合成蛋白质。在此次研究中，研究生程伟·朱和李生·张（博士）——曾在何博士的实验室工作过，现为香港科技大学的教员——开始探索利用循环游离 RNA（cfRNA）而非 cfDNA 来诊断和检测癌症的可能性。然而，测量血液中 RNA 分子的简单含量并不总是可靠的，因为其含量会因样本采集的时间和处理方式的不同而有很大差异。何博士的实验室专门研究 RNA 修饰的生物学功能，即对 RNA 分子进行的化学变化，这些变化会改变其活性。因此，在此次研究中，研究人员专注于分析血液样本中的 RNA 修饰水平，因为无论 RNA 的含量有多少，其水平始终保持相对稳定。例如，如果一个 RNA 转录物被修饰了 30%，那么无论是在 100 个还是 1000 个拷贝中测量，这个百分比都是相同的。检测微生物组的变化研究团队与来自胃肠病学家兼长期合作伙伴马克·比森内特（医学博士）的样本进行了合作，马克·比森内特是芝加哥大学医学系的副教授。他是来自结直肠癌患者的样本提供者。令他们惊讶的是，他们不仅能够测量人类细胞中 cfRNA 的变化，而且还能够检测到肠道微生物的 RNA。在消化系统内，数以亿计的细菌与我们共生，而在癌性肿瘤存在的情况下，它们的活动也会发生变化。借鉴植物方面的先前研究，何博士及其团队知道 RNA 的修饰水平反映了生物体的状态：生物体越活跃，对某些 RNA 的修饰就越多，以维持这种活跃状态。在结直肠癌样本中也观察到了同样的模式。“我们发现，微生物释放的 RNA 在癌症患者和健康个体之间存在显著差异，”何博士说。“在肠道中，当肿瘤生长时，附近的微生物群落必须因这种炎症而重新调整。这会影响到附近的微生物。”微生物群落的更新速度也比人体细胞快得多，更多的细胞更频繁地死亡，并将 RNA 片段释放到血液中。这意味着，一种检测微生物 RNA 变化情况的测试能够比依赖人类肿瘤细胞释放的 DNA 的测试更早地检测出可能的癌变活动。检测粪便中 DNA 或 RNA 含量的商业测试在癌症晚期阶段的准确率约为 90%，但在早期阶段的准确率则低于 50%。而这种基于 RNA 变化的新测试总体上准确率几乎达到 95%，并且在癌症的最早阶段也能准确检测出。”贺博士说：“这是 RNA 变化首次被用作癌症的潜在生物标志物，与 RNA 含量相比，它看起来更加可靠和灵敏。能够在这些早期阶段检测出癌症是前所未有的。”
