Nature Communications：刘芝华/陈洪岩/苏建忠团队发表食管鳞癌lncRNA转录图谱并揭示其在临床诊断的潜力

食道癌（EC）是一种严重威胁人类健康的消化系统恶性肿瘤，分为食管腺癌（EAC）和食管鳞状细胞癌（ESCC）两种组织学亚型。中国ESCC的发病率较高，约占总EC病例的90%。ESCC早期症状并不明显，多数患者确诊时已是中晚期，其预后较差、5年生存率较低。目前，内镜筛查和早期干预是降低ESCC发病率和死亡率的有效方法。但目前内窥镜筛查多在中国的高风险地区进行。因此，亟需开发可靠的生物标志物以应用于ESCC的早期检测和筛查。

长度超200个核苷酸的长链非编码RNA（lncRNA）被认为是转录调控、染色质重组和转录后调控的关键介质，其表达谱范围广、肿瘤特异性高及在循环体液中稳定性强，在筛选肿瘤诊断和预后标志物方面具有独特优势。但目前仍缺乏对ESCC从组织到体液活检的lncRNA诊断生物标志物进行系统、全面的研究。

近日，中国医学科学院北京协和医学院刘芝华、陈洪岩团队与温州医科大学苏建忠团队合作，在Nature Communications上发表了题为“The transcriptional landscape and diagnostic potential of long non-coding RNAs in esophageal squamous cell carcinoma”的文章。研究团队基于ESCC患者配对肿瘤和邻近正常组织的全转录组数据鉴定了6个lncRNA诊断特征（MLMRPscore），并在多中心跨平台队列中验证了其有效性，MLMRPscore在区分ESCC与正常对照方面表现优良。此外，该研究还发现了5个具有非侵入性诊断潜力的lncRNA，其显示出优于或与当前临床血清学标志物相当的诊断准确性。

文章发表在Nature Communications

研究团队开展了一项多中心、跨平台的lncRNA生物标志物在ESCC诊断中的临床发现和验证研究（图1）。在发现阶段，对来自山西肿瘤医院的93例ESCC患者（SCH发现队列）进行了全基因组筛选，以确定候选lncRNA生物标志物。通过整合多个lncRNA生物标志物，研究团队开发了一个恶性肿瘤风险概率模型“MLMRPscore”，以识别SCH发现队列中的ESCC。在验证阶段，利用不同的多中心和跨平台回顾性队列评估、检测了MLMRPscore的诊断性能，包括三个内部队列（SCH验证队列、CAMS组织队列和CAMS血浆队列），以及4个外部队列（You队列、TCGA-GTEx队列、2个Li队列）。

图1. 研究设计流程图。

为鉴定与ESCC相关的lncRNA，研究团队分析了SCH发现队列中93名ESCC患者的配对肿瘤和邻近正常组织的全基因组lncRNA表达图谱（图2），鉴定出2103个差异表达的lncRNA（DElncRNA）。经RF-RFE算法分析、微阵列平台验证，研究团队共确定了6种lncRNA生物标志物，即AP003548.1、PGM5-AS1、ADAMTS9-AS1、MIR503HG、LINC01082和LINC03016。相对于邻近的非癌症组织，在ESCC中，MIR503HG过表达，其余5个lncRNAs表达下调。此外，与6种lncRNA生物标志物共表达的mRNA在许多已知的癌症相关途径中富集。

上述结果证明了6种lncRNA生物标志物在ESCC发病机制中的生物学相关性，并强调了其作为ESCC诊断检测方法的潜力。

图2. 与ESCC相关的lncRNA生物标志物。

为建立一个临床通用的基于lncRNA的恶性肿瘤概率模型以评估ESCC发生的风险概率，研究团队整合了上述6个lncRNA生物标志物，构建了一个多lncRNA诊断特征（MLMRPscore）。经内部SCH队列验证，MLMRPscore在区分ESCC和非癌组织方面表现出优异的性能，AUC为1.0。

接下来，研究团队使用RT-qPCR检测了CAMS队列15对ESCC和邻近非癌组织中6个lncRNA的表达水平，验证了MLMRPscore的性能。与SCH发现及验证队列检测的表达模式一致，在ESCC组织标本中，5个lncRNA显著下调，一个lncRNA显著上调。MLMRPscore的AUC为0.978、灵敏度为93.33%，特异性为93.33%。这些结果证实了MLMRPscore在组织标本中性能稳健、诊断潜力优越。

图3. 用于ESCC的多lncRNA诊断特征（MLMRP score）的开发和验证。

为独立验证MLMRPscore，研究团队在四个不同平台的完全盲性外部队列中检测MLMRPscore的诊断性能。结果显示，MLMRPscore能良好区分四个队列中的ESCC组织样本和匹配正常对照，其AUC分别为0.968、0.951、0.997和1.0。与内部验证队列相同，6个lncRNA生物标志物在外部验证队列显示出一致的失调表达模式。上述多中心跨平台的验证研究再次显示了MLMRPscore可靠、强大的诊断功效。

图4. MLMRPscore的独立验证结果。

早期肿瘤诊断对于降低死亡率和改善ESCC预后至关重要。因此，研究团队将患者分为I期、II期（早期）和III期、IV期（晚期），并评估了MLMRPscore的早期诊断性能。结果显示，MLMRPscore在区分早期I和II ESCC病例与正常对照方面也显示出优异的诊断性能。在内部队列中，MLMRPscore的AUC为1.000、0.973；外部队列中，AUC为1.000、0.944、0.999及1.000。这些发现共同证明，MLMRPscore可作为一种有前途的早期诊断工具。

为探索基于组织的lncRNA生物标志物的无创潜力，研究团队检测了CAMS队列中6个lncRNA生物标志物的表达水平，发现其中有5个显示出一致的表达失调模式。通过将这5个lncRNA生物标志物与常规肿瘤标志物（SCC-Ag、CEA和CYFRA21-1）的诊断性能进行比较，发现lncRNA生物标志物在识别ESCC或皮内瘤变患者方面表现出更优越或相当的诊断准确性。上述结果表明，lncRNA生物标志物可能具有作为ESCC早期检测的非侵入性工具的潜力。

图5. lncRNA生物标志物在血浆队列中的表现。

最后，为评估lncRNA生物标志物的临床益处，研究团队进行了DCA曲线分析，以确定将lncRNA生物标志物纳入临床决策是否利大于弊。分析结果显示，在一定阈值概率范围内，lncRNA生物标志物净受益更高。这些结果表明，与对所有病例进行干预或不干预相比，lncRNA生物标志物有可能通过降低物理伤害和误诊的风险，提供更大的临床获益。

图6. lncRNA生物标志物比现有筛选方法具备实质性的优势。

综上所述，研究团队利用系统、多中心、跨平台的临床生物标志物发现和验证框架，开发了一个稳定而强大的多lncRNA诊断特征（MLMRPscore），能够准确识别ESCC患者，包括临床队列中的早期肿瘤，并在不同的独立队列中对其进行了验证。基于MLMRPscore的5种循环lncRNA在识别ESCC和EIN患者方面表现出稳健的性能，为未来无创ESCC检测方法奠定了基础。

参考文献：

Zhou, M., Bao, S., Gong, T. et al. The transcriptional landscape and diagnostic potential of long non-coding RNAs in esophageal squamous cell carcinoma. Nat Commun 14, 3799 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-39530-1