Циркулирующие экзосомальные мРНК для ранней диагностики светлоклеточного почечноклеточного рака

BMC Medicine том 20, Артикульный номер: 270 (2022) Цитировать эту статью

1407 Доступов

3 цитаты

1 Альтметрика

Подробности о метриках

До сих пор не существует доказанных опухолевых биомаркеров для ранней диагностики светлоклеточного почечно-клеточного рака (ccRCC). Это исследование было направлено на выявление новых биомаркеров скПКР на основе профилирования экзосомальной мРНК (эмРНК) и разработку сигнатур на основе эмРНК для раннего выявления скПКР.

Было набрано четыреста восемьдесят восемь участников, в том числе 226 локализованных сПКР, 73 пациента с доброкачественными образованиями почек и 189 здоровых людей из контрольной группы. Секвенирование циркулирующей эмРНК было выполнено в 12 ccRCC и 22 здоровых контрольных группах на этапе открытия. ЭмРНК-кандидаты были оценены на 108 ccRCC и 70 здоровых контрольных группах на этапах тестирования и обучения. Сигнатуры на основе эмРНК были разработаны с помощью логистического регрессионного анализа и проверены на дополнительных когортах из 106 сПКР, 97 здоровых людей из контрольной группы и 73 доброкачественных лиц.

Пять эмРНК: CUL9, KMT2D, PBRM1, PREX2 и SETD2 были идентифицированы как новые потенциальные биомаркеры ccRCC. Далее мы разработали раннюю диагностическую сигнатуру, включающую KMT2D и PREX2, и дифференциально-диагностическую сигнатуру, включающую CUL9, KMT2D и PREX2, для обнаружения ПКР. Ранняя диагностическая характеристика продемонстрировала высокую точность в различении ccRCC от здорового контроля: площади под кривой рабочей характеристики приемника (AUC) составили 0,836 и 0,830 в когортах обучения и проверки соответственно. Дифференциально-диагностический признак также показал высокую эффективность в различении ccRCC от доброкачественных образований почек (AUC = 0,816), включая солидные образования (AUC = 0,810) и кистозные образования (AUC = 0,832).

Мы установили и подтвердили новые сигнатуры на основе эмРНК для раннего выявления ccRCC и дифференциальной диагностики неопределенных опухолей почек. Эти сигнатуры могут быть многообещающими и неинвазивными биомаркерами для выявления ccRCC и, таким образом, улучшать прогноз пациентов с ccRCC.

1. Секвенирование циркулирующей экзосомальной РНК выявило новые потенциальные биомаркеры светлоклеточного почечно-клеточного рака (ccRCC).

2. Ранние диагностические признаки, включающие KMT2D и PREX2, показали высокую точность дифференциации сПКР от здоровых людей.

3. Дифференциально-диагностический признак, включающий CUL9, KMT2D и PREX2, показал высокую эффективность в различении сПКР от доброкачественных образований почек.

4. Эти сигнатуры могут быть многообещающими и неинвазивными биомаркерами для обнаружения ccRCC.

Отчеты экспертной оценки

Почечно-клеточный рак (ПКР) развивается из эпителиальных клеток почечных канальцев и составляет более 90% злокачественных опухолей почки [1]. Заболеваемость ПКР неуклонно растет во всем мире, причем более высокие темпы роста наблюдаются в развивающихся странах и более высокие в развитых странах [2]. Ранний ПКР является органо-ограниченным с 5-летней выживаемостью более 90%. Однако если ПКР поражает местные органы или распространяется на отдаленные расстояния, лечение опухоли весьма сложное, а прогноз неблагоприятный [3]. Светлоклеточный ПКР (ccRCC) является наиболее распространенным подтипом, на него приходится около 75% впервые диагностированных ПКР [1]. Таким образом, точное раннее выявление ccRCC имеет большое значение для лечения ПКР. К сожалению, до сих пор не существует доказанных опухолевых биомаркеров для ранней диагностики сПКР.

Экзосомы представляют собой небольшие внеклеточные везикулы диаметром 40–150 нм, секретируемые клетками и содержащие такие молекулы, как нуклеиновые кислоты, белки, липиды, аминокислоты и метаболиты, и играют важную роль в клеточной коммуникации и регуляции физиологических и патологических процессов. тело человека [4]. Что еще более важно, липидная двухслойная мембранная структура экзосом устойчива к действию экзогенных протеаз и РНК-ферментов, что приводит к образованию более стабильных веществ, таких как информационные РНК (мРНК), микроРНК (миРНК) и функциональные белки [5, 6]. Экзосомы опухолевого происхождения, несущие различные молекулы, могут стать многообещающим неинвазивным методом обнаружения рака [7].

2 or < 0.5, FDR < 0.05, Additional file 2: Table S3) were identified. The heatmap illustrated the expression levels of the representative ccRCC-associated emRNAs (Additional file 1: Fig. S2A). Seven top upregulated emRNAs and related to ccRCC or/and multiple malignant tumors, including CUL9, ATM, ARID1A, KMT2D, PBRM1, PREX2, and SETD2, were selected as candidate biomarkers for further testing. Then, we tested the expression levels of these seven candidate emRNAs by RT–qPCR in an additional cohort of localized ccRCCs (n = 16) and healthy controls (n = 20). ATM and ARID1A were excluded because they showed no difference between the ccRCC group and the healthy group (Additional file 1: Fig. S2B). Finally, the remaining 5 emRNAs (CUL9, KMT2D, PBRM1, PREX2, and SETD2) that were upregulated in ccRCCs were included for training and validation (Additional file 1: Fig. S2B)./p> 3 cm in size but only 67–82% of tumors 2–3 cm in size, suggesting that there may be more false-negative results in the detection of tumors < 3 cm in size using ultrasound [22]. On the other hand, computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) are more sensitive and specific than ultrasound for the detection of RCC. However, due to the low cost-effectiveness and radiation dose, it is unlikely that CT or MRI should be recommended for population screening [23]. Moreover, CT or MRI examination often detects some other incidental findings that may lead to overdiagnosis of a variety of uncertain visceral masses. Therefore, creating a cost-effective, accurate, feasible, and low-risk screening modality for ccRCC should be taken into account./p> 2 or < 0.5, FDR < 0.05) emRNAs in ccRCC were identified. The seven top upregulated emRNAs that were also related to ccRCC or/and multiple malignant tumors were selected as candidate biomarkers for further training and validation (see details of ‘The selection strategy of candidate biomarkers’ in Additional file 3: Supporting information). In the test phase, the expression levels of the candidate emRNAs were evaluated in localized ccRCCs (n = 16) and healthy controls (n = 20) by RT–qPCR. In the training phase, the expression levels of the significant emRNAs identified in the test phase were evaluated in another cohort of localized ccRCCs (n = 92) and healthy controls (n = 50) by RT–qPCR. A stepwise logistic regression analysis was used to identify the significant predictors and establish an emRNA-based ccRCC signature to differentiate ccRCCs from healthy controls. The signature was then validated in an additional cohort of localized ccRCCs (n = 106) and healthy controls (n = 97). In addition, we evaluated the diagnostic performance of the candidate emRNAs in distinguishing ccRCCs from patients with benign renal masses. In this phase, patients with benign renal masses (n = 73), including solid renal masses (n = 47) and cystic renal masses (n = 26), were included (the detailed clinical characteristics are summarized in Additional file 2: Table S1). Likewise, we applied stepwise logistic regression analysis to identify the significant predictors and establish an emRNA-based signature to differentiate ccRCCs from patients with benign renal masses, including solid and cystic masses./p>