康成tRF測(cè)序應(yīng)用于Biomarker研究

南京醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院腫瘤科副主任醫(yī)師殷詠梅教授長(zhǎng)期從事消化道腫瘤和乳腺腫瘤的內(nèi)科治療，近來，其實(shí)驗(yàn)室利用tRF&tiRNA測(cè)序，發(fā)現(xiàn)在曲妥單抗敏感和耐受的乳腺癌細(xì)胞中，tRNA來源的小非編碼RNA分子tRF&tiRNA表達(dá)差異顯著。其中tRF-30-JZOYJE22RR33和tRF-27-ZDXPHO53KSN在Trastuzumab（曲妥單抗，一種抗乳腺癌藥物）耐受的臨床病人中明顯上調(diào)。結(jié)合臨床信息分析顯示，這兩個(gè)tRF表達(dá)上調(diào)的曲妥單抗耐藥乳腺癌病人與更差的無進(jìn)展生存期具有明顯的相關(guān)性，預(yù)示著這兩個(gè)tRF可作為潛在的不良預(yù)后的生物標(biāo)志物。該研究成果發(fā)表在2018年8月的Cellular Physiology and Biochemistry（IF：5.104）。（tRF&tiRNA測(cè)序由康成生物提供技術(shù)服務(wù)）
 

研究背景 

       約20%-25%的乳腺癌病人中人上皮生長(zhǎng)因子受體-2（HER-2）表達(dá)上調(diào)，且HER-2與不良預(yù)后相關(guān)。曲妥單抗是一個(gè)HER-2的單克隆抗體，可明顯提高乳腺癌病人的生存期。但大多數(shù)病人在接受曲妥單抗治療后，會(huì)產(chǎn)生抗性，因此尋找HER-2陽性的乳腺癌患者產(chǎn)生曲妥單抗耐藥性的分子機(jī)制已成為迫切需求。 

       研究發(fā)現(xiàn)，在特定的細(xì)胞或組織中或者在細(xì)胞受到脅迫等特定條件下，由核酸酶（如 Dicer、血管生成素ANG等）在 tRNA 的環(huán)上剪切，產(chǎn)生的小片段 RNA，根據(jù)切割位置不同可分為tRNA halves(tiRNA)和tRNA-derived fragments(tRFs)。已有多篇文章報(bào)道，tRF&tiRNA可以作為mRNA或蛋白sponge調(diào)控mRNA穩(wěn)定性、蛋白翻譯，從而影響細(xì)胞周期，細(xì)胞增殖，細(xì)胞凋亡，影響腫瘤發(fā)生發(fā)展，同時(shí)由于tRF的穩(wěn)定性高、特異性好，也可以作為無進(jìn)展生存期的指標(biāo)和預(yù)后生物標(biāo)志物。對(duì)于tRF&tiRNA的研究已經(jīng)成為small RNA領(lǐng)域的熱點(diǎn)。 

研究思路

       作者先檢測(cè)了人乳腺癌細(xì)胞系SKBR3和JIMT-1對(duì)曲妥單抗?jié)舛群妥饔脮r(shí)間的應(yīng)答，發(fā)現(xiàn)SKBR3比JIMT-1對(duì)曲妥單抗更加敏感。然后抽取正常乳腺細(xì)胞系HBL-100，癌細(xì)胞系SKBR3和JIMT-1細(xì)胞的總RNA進(jìn)行測(cè)序，共檢測(cè)到了6309個(gè)tRNA片段。經(jīng)數(shù)據(jù)分析，其中998個(gè)tRNA片段超過兩倍差異。然后作者挑選與HBL-100和SKBR3相比，JIMT-1最明顯的5個(gè)上調(diào)和1個(gè)下調(diào)的tRFs進(jìn)行原樣本qPCR驗(yàn)證，與測(cè)序結(jié)果相符。

       最后，作者擴(kuò)大臨床樣本qPCR驗(yàn)證，檢測(cè)了28個(gè)曲妥單抗敏感的臨床病人和29個(gè)具有抗性的臨床病人，結(jié)果顯示在具有抗性的病人中tRF-30-JZOYJE22RR33和tRF-27-ZDXPHO53KSN表達(dá)上調(diào)。受試者工作特征曲線（ROC）和無進(jìn)展生存曲線分析顯示，高表達(dá)的tRF-30-JZOYJE22RR33和tRF-27-ZDXPHO53KSN是兩個(gè)較好的不良預(yù)后標(biāo)志物。 

技術(shù)路線

結(jié)果展示

 

圖1. 高通量測(cè)序檢測(cè)在HBL-100，JIMT-1和SKBR3中差異表達(dá)的tRFs，經(jīng)生信分析，

其中有998個(gè)差異表達(dá)的tRFs

圖2. qPCR驗(yàn)證6個(gè)差異顯著的tRFs，與測(cè)序結(jié)果相符

圖3. qPCR驗(yàn)證敏感和耐藥病人血清來源的tRFs，結(jié)果顯示tRF-30-JZOYJE22RR33 和 tRF-27-ZDXPHO53KSN明顯下調(diào)



圖4. ROC曲線和無進(jìn)展生存期曲線顯示tRF-30-JZOYJE22RR33 和 tRF-27-ZDXPHO53KSN

可作為曲妥單抗耐藥性的潛在Biomarker

研究意義

本研究運(yùn)用tRF&tiRNA測(cè)序發(fā)現(xiàn)在HER-2陽性的曲妥單抗耐藥的細(xì)胞株中，有998個(gè)tRFs表達(dá)存在兩倍以上差異。研究顯示，tRF-30-JZOYJE22RR33和tRF-27-ZDXPHO53KSN在曲妥單抗耐藥的過程中具有重要的作用。tRF-30-JZOYJE22RR33和tRF-27-ZDXPHO53KSN高表達(dá)的病人，從曲妥單抗的治療中獲益更少，預(yù)示著這兩個(gè)tRFs可以作為曲妥單抗耐藥病人潛在的分子標(biāo)志物和干擾靶標(biāo)進(jìn)行臨床治療。 

原文出處

tRNA-Derived Fragments as Novel Predictive Biomarkers for Trastuzumab-Resistant Breast Cancer. Cellular Physiology and Biochemistry.2018.