陳思敏, 唐詩(shī)宇, 張智彬, 王秋曉, 關(guān)麗娜, 唐學(xué)貴
川北醫(yī)學(xué)院肛腸疾病研究所,四川 南充 637000
消化道和盆腔腫瘤易發(fā)生肝轉(zhuǎn)移,這是腫瘤惡性發(fā)展的關(guān)鍵步驟,也是導(dǎo)致原發(fā)性腫瘤治療失敗的主要原因之一[1]。多數(shù)結(jié)直腸癌早期診斷率較低,常在發(fā)生肝轉(zhuǎn)移后才出現(xiàn)臨床癥狀,導(dǎo)致患者預(yù)后不良。因此,早期肝轉(zhuǎn)移的診斷和治療對(duì)原發(fā)性腫瘤的控制具有重要意義。轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成為腫瘤細(xì)胞的血行擴(kuò)散提供支持性的微環(huán)境,肝竇內(nèi)皮細(xì)胞在腫瘤細(xì)胞肝轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用[2]。微小RNA-10b(microRNA-10b,miR-10b)在許多惡性腫瘤中表達(dá)上調(diào),促進(jìn)適宜腫瘤細(xì)胞遠(yuǎn)處定植的轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成,從而介導(dǎo)腫瘤細(xì)胞發(fā)生肝組織特異性定植和轉(zhuǎn)移[3]。癌源性外泌體在肝轉(zhuǎn)移過(guò)程中發(fā)揮信號(hào)傳導(dǎo)的作用,為驗(yàn)證miR-10b與結(jié)直腸癌患者肝轉(zhuǎn)移的關(guān)系,筆者收集154例結(jié)直腸癌患者的血液樣本,提取循環(huán)血外泌體并檢測(cè)外泌體miR-10b的表達(dá)情況及去甲基化狀態(tài),評(píng)估其作為肝轉(zhuǎn)移診斷和監(jiān)測(cè)早期轉(zhuǎn)化治療反應(yīng)性的生物標(biāo)志物的可能性?,F(xiàn)報(bào)道如下。
1.1 一般資料 選擇2019年1—12月收治的結(jié)直腸癌同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移患者75例為肝轉(zhuǎn)移組,其中,男性52例,女性23例;年齡范圍39~76歲,年齡(57.28±10.64)歲。選取同時(shí)期在我院確診為結(jié)直腸癌且未合并任何臟器轉(zhuǎn)移患者75例為未轉(zhuǎn)移組(局灶性結(jié)直腸癌患者,臨床病理分期Ⅰ~Ⅲ期),其中,男性48例,女性27例;年齡范圍32~78歲,年齡(56.31±12.43)歲。兩組的性別、年齡等一般資料比較,差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05),具有可比性。本研究經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn),患者或家屬均簽署知情同意書(shū)。
1.2 納入與排除標(biāo)準(zhǔn) 納入標(biāo)準(zhǔn):患者經(jīng)病理學(xué)診斷,確診為原發(fā)性結(jié)腸癌或直腸癌患者;經(jīng)CT引導(dǎo)下穿刺病理和(或)超聲、CT或 MRI資料隨訪(fǎng)證實(shí),肝轉(zhuǎn)移組為同時(shí)性肝轉(zhuǎn)移癌患者,且具有可測(cè)量的肝轉(zhuǎn)移灶,未轉(zhuǎn)移組為未合并任保臟器轉(zhuǎn)移患者;血液樣本采集時(shí)均未接受過(guò)放療、化療、免疫治療、靶向治療或手術(shù);肝轉(zhuǎn)移灶被評(píng)估為初始不可切除且接受轉(zhuǎn)化治療者,包括西妥昔單抗-FOLFOX4或西妥昔單抗-FOLFIRI一線(xiàn)化療方案。排除標(biāo)準(zhǔn):原發(fā)性肝細(xì)胞癌、肝硬化患者或合并其他部位惡性腫瘤患者;合并其他器官轉(zhuǎn)移者;預(yù)計(jì)生存時(shí)間<3個(gè)月者。
1.3 研究方法
1.3.1 血清樣本獲取及處理 兩組患者在入院時(shí)采集外周血樣4 ml,收集血清樣本后立即通過(guò)離心法提取外泌體,并在-80℃下儲(chǔ)存在無(wú)RNase的Eppendorf管中直到使用。此外,取無(wú)外泌體血清標(biāo)本設(shè)為陰性對(duì)照組。
1.3.2 提取外泌體 待血清樣本冷凍兩個(gè)月后,4℃下復(fù)溶,3 000 r/min離心15 min,丟棄細(xì)胞碎片。使用ExoQuick Exosome沉淀試劑(美國(guó)System Biosciences公司)從血清樣本中分離出外泌體。用透射電子顯微鏡(美國(guó)FEI公司)觀(guān)察外泌體形態(tài)。進(jìn)行納米粒子跟蹤分析(nanoparticle tracking analysis,NTA),得到所有樣品中的外泌體粒徑。用免疫印跡法檢測(cè)外泌體標(biāo)志蛋白Alix、熱休克蛋白(heat shock protein,HSP)70、HSP90、Tsg101蛋白表達(dá)情況。一抗購(gòu)自美國(guó)System Biosciences公司。
1.3.3 提取外泌體總RNA 采用miRCURYTMRNA提取試劑盒(丹麥Exiqon公司)提取外泌體總RNA,用200 μl去離子水重懸外泌體,加入60 μl裂解液,室溫下孵育3 min。12 000 r/min離心3 min。加入異丙醇,將樣品裝載到分離柱上,用去離子水洗脫3次。通過(guò)Agilent 2100生物分析儀(美國(guó)Agilent公司)和RNA 6000 Pico試劑盒(美國(guó)Agilent公司)對(duì)分離的RNA質(zhì)量進(jìn)行測(cè)定。
1.3.4 實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)法測(cè)定外泌體miR-10b表達(dá) 使用qScript microRNA cDNA合成試劑盒(美國(guó)Quanta Bio Sciences公司)將150 ng總RNA反轉(zhuǎn)錄為cDNA。首先,加入poly A加尾反應(yīng)試劑,37℃ 60 min,70℃ 5 min。對(duì)于第一鏈cDNA合成反應(yīng),培養(yǎng)條件為42℃下20 min,85℃下5 min。使用PerfeCTa SYBR Green SuperMix(美國(guó)Quanta BioSciences公司)在以下條件下進(jìn)行實(shí)時(shí)熒光定量聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng):1次循環(huán),95℃ 2 min;40次循環(huán),95℃ 5 s,60℃ 15 s,70℃ 15 s。所有反應(yīng)均以一式三份的方式進(jìn)行。miR-10b的表達(dá)水平使用小分子U6作為內(nèi)源性參考基因進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化。每個(gè)miRNA的相對(duì)表達(dá)用2-ΔΔCt方法計(jì)算。miRNA引物購(gòu)自美國(guó)Quanta BioSciences公司。所有實(shí)驗(yàn)引物均由Primer Blast 網(wǎng)站設(shè)計(jì)。miR-10b的正義鏈引物序列為5′-CCA GAG GTT GTA ACG TTG TCT-3′,反義鏈引物序列為5′-TGC ATC GAC CAT ATA TTC CCC T-3′,產(chǎn)物大小101 bp。小分子U6的正義鏈引物序列為5′-GCA GAC CGT TCG TCA ACC TA-3′,反義鏈引物序列為5′-AAT TCT GTT TGC GGT GCG TC-3′,產(chǎn)物大小149 bp。
1.3.5 miR-10b基因啟動(dòng)子甲基化檢測(cè) 利用EZ DNA甲基化金試劑盒(美國(guó)Zymo公司)用亞硫酸氫鈉轉(zhuǎn)化500 ng基因組DNA樣本。使用正向和反向生物素化引物(美國(guó)Sigma公司)擴(kuò)增感興趣區(qū)域。選擇代表miR-10b的探針,與相應(yīng)的miRNA表達(dá)呈最高的負(fù)相關(guān)。miR-10b甲基化引物序列:正義鏈引物序列為5′-GTA TTG TAT AGT GTT GAG GTG TTG G-3′,反義鏈引物序列為5′-ATC CAA ACT AAC CTC TCC ATT CCA C-3′。miR-10b非甲基化引物序列:正義鏈引物序列為5′-TAA GTA TTG TAT AGT GTC GAG GCG T-3′,反義鏈引物序列為5′-ATC CGA ACT AAC CTC TCC GTT CCG C-3′。按照試劑盒說(shuō)明書(shū)(美國(guó)Zymo Research公司)采用PyroMark Q24系統(tǒng)(德國(guó)Qiagen公司)進(jìn)行焦測(cè)序,包括甲基化和非甲基化DNA對(duì)照。
1.4 治療方法 根據(jù)國(guó)家癌癥綜合網(wǎng)絡(luò)[4]制定的指南,所有肝轉(zhuǎn)移患者接受西妥昔單抗-FOLFOX4或西妥昔單抗-FOLFIRI。FOLFOX4方案為:奧沙利鉑靜脈輸注85 mg/m2,靜脈輸注四氫葉酸鹽400 mg/m2,靜脈輸注5-氟尿嘧啶400 mg/m2;連續(xù)泵送5-氟尿嘧啶3 000 mg/m2超過(guò)46 h。FOLFIRI方案為:靜脈輸注伊立替康180 mg/m2,靜脈輸注四氫葉酸鹽200 mg/m2,靜脈輸注5-氟尿嘧啶400 mg/m2;連續(xù)泵送5-氟尿嘧啶3 000 mg/m2超過(guò)46 h。每個(gè)療程14 d。每天靜脈輸注西妥昔單抗500 mg/m2,每個(gè)療程14 d。共完成4個(gè)療程。所有患者均在化療前1周內(nèi)和化療結(jié)束后2~3周內(nèi)進(jìn)行CT/MRI檢查。
1.5 療效評(píng)價(jià) 主要研究終點(diǎn)是達(dá)到客觀(guān)緩解的患者比例[5]。完全緩解指所有靶病變消失;部分緩解指基線(xiàn)病變的最大直徑總和減少至少30%;疾病進(jìn)展指基線(xiàn)病變的最大直徑之和至少增加20%或出現(xiàn)新的病變。對(duì)于化療后未達(dá)到客觀(guān)緩解,也未觀(guān)察到疾病進(jìn)展證據(jù)者,視為穩(wěn)定的疾病狀態(tài)。
2.1 外泌體的形態(tài)特征、NTA分析及標(biāo)志蛋白表達(dá) 通過(guò)透射電鏡觀(guān)察外泌體,結(jié)直腸癌患者血清外顯體多呈圓形、雙層膜囊泡狀結(jié)構(gòu);根據(jù)NTA分析,所描述的粒徑分布呈鐘形曲線(xiàn),表明在90 nm處有1個(gè)峰值。經(jīng)免疫印跡法分析證實(shí),與陰性對(duì)照組比較,未轉(zhuǎn)移組與肝轉(zhuǎn)移組血清外泌體相關(guān)標(biāo)記物Alix、HSP70、HSP90、TSG101均高表達(dá),說(shuō)明提取的囊泡具有外泌體的典型特征,可用于后續(xù)研究。見(jiàn)圖1~2。
圖1 從結(jié)直腸癌患者血清中分離的外泌體特征(a.透射電鏡圖像顯示外體的特征結(jié)構(gòu),直徑約為90 nm;b.NTA測(cè)量的血清外顯體的大小分布,在90 nm處有1個(gè)峰值) 圖2 血清外泌體標(biāo)記物Alix、HSP70、HSP90和TSG101表達(dá)水平
2.2 兩組患者血清外泌體中miR-10b相對(duì)表達(dá)量 肝轉(zhuǎn)移組患者血清外泌體miR-10b為(1.34±0.35),顯著高于未轉(zhuǎn)移組的(1.00±0.17),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖3。
圖3 兩組患者血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量
2.3 血清外泌體miR-10b對(duì)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的診斷價(jià)值 用ROC曲線(xiàn)對(duì)血清外泌體miR-10b用于肝轉(zhuǎn)移診斷的效能進(jìn)行評(píng)價(jià)。ROC曲線(xiàn)下面積(area under curve,AUC)為0.787(95%可信區(qū)間0.713~0.860,P<0.001)。血清外泌體miR-10b診斷肝轉(zhuǎn)移的敏感度及特異度分別為91.50%、65.50%。見(jiàn)圖4。
圖4 血清外泌體miR-10b診斷肝轉(zhuǎn)移的ROC曲線(xiàn)
2.4 兩組患者血清外泌體miR-10b啟動(dòng)子甲基化狀態(tài)差異 肝轉(zhuǎn)移組患者血清外泌體miR-10b基因啟動(dòng)子甲基化率為30.7%(23/75),低于未轉(zhuǎn)移組的74.7%(56/75),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖5。肝轉(zhuǎn)移組患者中,甲基化患者血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量為(1.04±0.16),顯著低于未甲基化患者的(1.47±0.32),差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)圖6。
圖5 兩組患者血清外泌體miR-10b甲基化狀態(tài)
圖6 肝轉(zhuǎn)移組miR-10b甲基化與未甲基化患者miR-10b表達(dá)情況
2.5 肝轉(zhuǎn)移組患者一線(xiàn)化療反應(yīng)情況 所有患者均完成4個(gè)療程的化療方案,無(wú)患者完全緩解,34例患者部分緩解,24例患者出現(xiàn)疾病進(jìn)展,17例患者疾病穩(wěn)定。將肝轉(zhuǎn)移患者分為治療有效組(部分緩解,34例)與無(wú)效組(疾病穩(wěn)定、疾病進(jìn)展,41例)。治療有效組患者血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量為(1.06±0.16),低于無(wú)效組的(1.57±0.28);治療有效組甲基化率為52.9%(18/34),高于無(wú)效組的12.2%(5/41),差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。
2.6 肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)率影響因素分析 經(jīng)多因素Logistic回歸分析,多發(fā)轉(zhuǎn)移灶、肝葉侵犯、血清外泌體miR-10b甲基化是影響肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)率的獨(dú)立因素(P<0.05)。見(jiàn)表1。
表1 肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)率影響因素分析
2.7 血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量對(duì)肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療獲得客觀(guān)緩解的早期預(yù)測(cè)價(jià)值 用ROC曲線(xiàn)對(duì)血清外泌體miR-10b用于肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)率的預(yù)測(cè)效能進(jìn)行評(píng)價(jià), AUC為0.950(95%可信區(qū)間0.902~0.999,P<0.001)。血清外泌體miR-10b預(yù)測(cè)肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療后獲得客觀(guān)緩解的敏感度及特異度分別為93.50%、87.50%。見(jiàn)圖7。
圖7 血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量預(yù)測(cè)肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)率的ROC曲線(xiàn)
本研究旨在探討外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量和甲基化狀態(tài)與結(jié)直腸癌患者肝轉(zhuǎn)移的關(guān)系,以評(píng)價(jià)其作為肝轉(zhuǎn)移診斷生物標(biāo)志物以及用于預(yù)測(cè)一線(xiàn)化療反應(yīng)性的臨床效能,從而有助于了解miR-10b在結(jié)直腸癌患者發(fā)生肝轉(zhuǎn)移中的作用及為肝轉(zhuǎn)移的早期診斷提供新的線(xiàn)索和依據(jù)。本研究顯示,與未轉(zhuǎn)移組患者比較,肝轉(zhuǎn)移組患者血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量升高,同時(shí),基因啟動(dòng)子甲基化率降低。此外,本研究納入的肝轉(zhuǎn)移患者均選擇西妥昔單抗-FOLFOX4或西妥昔單抗-FOLFIRI作為一線(xiàn)化療方案,完成4個(gè)療程化療后,治療有效組(獲得完全緩解或部分緩解)患者的治療前血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量低于無(wú)效組,基因啟動(dòng)子甲基化率較高;且經(jīng)多因素Logistic回歸分析,血清外泌體miR-10b基因啟動(dòng)子甲基化是影響肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)率的獨(dú)立預(yù)測(cè)因素。
腫瘤轉(zhuǎn)移是腫瘤惡性發(fā)展的關(guān)鍵步驟,也是導(dǎo)致原發(fā)性腫瘤治療失敗的主要原因之一。多數(shù)癌細(xì)胞,特別是消化道腫瘤、盆腔腫瘤等,會(huì)優(yōu)先定植和轉(zhuǎn)移至肝。肝轉(zhuǎn)移癌的發(fā)生率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于原發(fā)性肝細(xì)胞癌[6]。許多惡性腫瘤早期診斷率較低,常在肝轉(zhuǎn)移后出現(xiàn)臨床癥狀,導(dǎo)致治愈率低。因此,早期肝轉(zhuǎn)移的診斷和治療對(duì)原發(fā)性腫瘤的控制具有重要的臨床意義。肝轉(zhuǎn)移的進(jìn)展包括轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成和腫瘤的侵襲。轉(zhuǎn)移前生態(tài)位的形成為腫瘤細(xì)胞的擴(kuò)散提供一個(gè)支持性的微環(huán)境,包括炎癥、免疫抑制、血管生成、血管通透性、淋巴管生成和器官向性等[7]。轉(zhuǎn)移前生態(tài)位形成的一系列事件為腫瘤細(xì)胞的血行轉(zhuǎn)移和定植準(zhǔn)備適宜的微環(huán)境,并支持這些轉(zhuǎn)移細(xì)胞的植入和存活。原發(fā)性腫瘤釋放的循環(huán)因子對(duì)于激發(fā)腫瘤細(xì)胞的轉(zhuǎn)移潛能以及特異性靶器官定向轉(zhuǎn)移具有重要作用[8]。在這一階段,內(nèi)皮屏障被血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子、活性氧、炎癥因子或花生四烯酸代謝產(chǎn)物的誘導(dǎo)所破壞[9]。然而,這一階段很難在臨床上評(píng)估。
血清外泌體因包含豐富的特異性蛋白、編碼RNA、小分子非編碼RNA等,參與腫瘤細(xì)胞肝轉(zhuǎn)移過(guò)程。miR-10b在多種類(lèi)型惡性腫瘤轉(zhuǎn)移過(guò)程中扮演著重要角色。缺氧誘導(dǎo)因子-1ɑ能夠上調(diào)miR-10b表達(dá),進(jìn)而促進(jìn)食管鱗狀細(xì)胞癌細(xì)胞的增殖和轉(zhuǎn)移過(guò)程[10]。啟動(dòng)子低甲基化引起的miR-10b-3p表達(dá)上調(diào)有助于食管鱗狀細(xì)胞癌的進(jìn)展,包括細(xì)胞增殖、克隆形成、侵襲、轉(zhuǎn)移等。通過(guò)建立異種移植瘤模型研究結(jié)果顯示,miR-10b-3p表達(dá)量上調(diào)可促使模型裸小鼠發(fā)生肝轉(zhuǎn)移,其下游靶點(diǎn)包括FOXO3蛋白,因此注射外源性miR-10b-3p拮抗劑可降低裸小鼠腫瘤生長(zhǎng)速度和肝轉(zhuǎn)移風(fēng)險(xiǎn)[11]。有研究表明,miR-10b在轉(zhuǎn)移性結(jié)腸癌細(xì)胞系中表達(dá)上調(diào),抑制miR-10b通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞周期阻滯和凋亡來(lái)阻止癌細(xì)胞的轉(zhuǎn)移和生長(zhǎng)[12]。KLF4是miR-10b的直接靶點(diǎn),miR-10b抑制劑導(dǎo)致E-鈣粘蛋白表達(dá)上調(diào)和細(xì)胞周期蛋白D1下調(diào),沉默KLF4后細(xì)胞周期蛋白D1表達(dá)被部分抑制[13]。本研究證實(shí),肝轉(zhuǎn)移組患者血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量低于未轉(zhuǎn)移組患者,且基因啟動(dòng)子甲基化率降低,兩者具有負(fù)一致性,說(shuō)明肝轉(zhuǎn)移患者血清外泌體miR-10b表達(dá)量下降與基因發(fā)生去甲基化有關(guān)。且有研究證實(shí),血清外泌體比原發(fā)性腫瘤細(xì)胞更早到達(dá)肝,在腫瘤細(xì)胞與其微環(huán)境之間傳遞信息,在轉(zhuǎn)移前生態(tài)位形成中具有重要作用[14]。血清外泌體具有3個(gè)主要特點(diǎn):高靈敏度,外泌體能實(shí)時(shí)反映原發(fā)細(xì)胞的狀態(tài);穩(wěn)定性,外泌體能抵抗循環(huán)的核糖核酸酶和蛋白酶的降解;高濃縮,外泌體可以被釋放到生物液中,為識(shí)別腫瘤患者提供一種無(wú)創(chuàng)的方法[15]。本研究通過(guò)ROC曲線(xiàn)分析證實(shí),血清外泌體miR-10b可用于結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移的臨床診斷。
血清外泌體miR-10b除具有診斷肝轉(zhuǎn)移的潛力以外,還與肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療反應(yīng)有一定的關(guān)系。治療有效組患者血清外泌體miR-10b表達(dá)明顯低于無(wú)效組,說(shuō)明miR-10b與化療藥物反應(yīng)性和耐藥性也有一定的關(guān)聯(lián),miR-10b有望成為預(yù)測(cè)結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移者化療敏感性的潛在指標(biāo),但其在預(yù)測(cè)患者長(zhǎng)期預(yù)后方面的價(jià)值仍有待確定。經(jīng)多因素Logistic回歸分析證實(shí),血清外泌體miR-10b基因啟動(dòng)子甲基化是肝轉(zhuǎn)移患者化療敏感的獨(dú)立影響因素,結(jié)合基因甲基化狀態(tài)是影響miR-10b表達(dá)量下調(diào)的重要原因,故筆者認(rèn)為血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者一線(xiàn)化療的療效有較高的預(yù)測(cè)價(jià)值。
綜上所述,結(jié)直腸癌肝轉(zhuǎn)移患者血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量上調(diào),且其在肝轉(zhuǎn)移的診斷方面具有一定潛力。此外,外泌體也是治療肝轉(zhuǎn)移的理想候選物,外泌體miR-10b基因啟動(dòng)子甲基化是影響肝轉(zhuǎn)移患者轉(zhuǎn)化治療反應(yīng)性的獨(dú)立影響因素,檢測(cè)血清外泌體miR-10b相對(duì)表達(dá)量有望為早期預(yù)測(cè)肝轉(zhuǎn)移患者的化療敏感性提供一定的參考價(jià)值,有助于臨床制定個(gè)體化治療方案。
創(chuàng)傷與急危重病醫(yī)學(xué)2021年4期