這趟旅程始於 T3p，一種在乳癌中檢測到的小 RNA 分子。但在正常組織中則不然。當它在 2018 年首次被描述時，它看起來異常引人注目。最初的發現是經過六年的努力，在主要類型的癌症中鑑定出類似的孤兒非編碼 RNA (oncRNA)。系統地確定哪種類型導致該疾病。並測試它是否可以透過簡單的血液檢查來幫助追蹤患者。
在我們新發表的研究中，我們描述了這項工作如何透過分析大型癌症基因組資料集來取得進展。開發機器學習模型 在小鼠進行大規模功能實驗，並最終使用血液樣本在近 200 名乳癌患者中證實了這些 RNA 的臨床相關性。
癌症特異性 OncRNA 無所不在。
第一個重要發現是這種現像不僅限於乳癌。透過檢查癌症基因組圖譜中 32 種癌症類型的小 RNA 定序數據，我們鑑定出了大約 26 萬個癌症特異性小 RNA。我們將這些分子稱為 oncRNA，它們出現在所分析的每種癌症類型中。
它們的分佈不是隨機的。不同的癌症類型表現出不同的 oncRNA 表現模式。例如，與乳癌相比，肺癌表達一組不同的 oncRNA。當使用這些格式時，在 938 個獨立的腫瘤組上進行測試時，機器學習模型能夠以 90.9% 的準確率對癌症類型進行分類。分類準確率仍維持在 82.1% 的較高水準。
每種類型的癌症也有差異。原發性乳房腫瘤表達與管腔腫瘤不同的 oncRNA 模式。這表示可能尚未完全定義的其他子類型。這些發現表明 oncRNA 反映了癌細胞狀態的基本面向。 oncRNA 存在和不存在的模式充當“數字分子條碼”，在多個層面捕獲癌症身份，包括腫瘤類型、亞型和細胞狀態。
一些 OncRNA 積極促進腫瘤生長
雖然oncRNA作為一種強大的生物標記物，但我們也想了解其中一些是否對癌症進展有直接影響。我們特別詢問癌細胞是否可以利用這些新生的 RNA 分子來活化致癌途徑。
為了測試這一點，我們創建了一個包含來自乳腺、結腸、肺部和前列腺腫瘤的大約 400 個 oncRNA 的篩選文庫。使用慢病毒載體將這些 RNA 引入癌細胞。在一半的病例中，我們增加了另一半的 oncRNA 表現。我們使用“Tough Decoy”構建體來減少表達。然後將修飾後的細胞植入小鼠體內，以確定哪些 oncRNA 促進腫瘤生長。
大約 5% 的 oncRNA 在異種移植小鼠模型中產生明顯的生物效應。兩種乳癌 oncRNA 正在接受更仔細的檢查。觸發上皮-間質轉化的一件事。這是癌症進展和轉移的關鍵步驟。其他促進細胞增殖的活化的 E2F 標靶基因在細胞自主模型中均顯著加速腫瘤生長並增強轉移定植。
當我們審查患者的腫瘤資訊時，我們發現表達這些相同 oncRNA 的腫瘤表現出相似的路徑變化。在 TCGA 樣本和實驗模型中觀察到一致的生物學模式讓我們對這些發現更有信心。
癌細胞將 OncRNA 釋放到血液中。
也許最重要的臨床發現是癌細胞主動將大量這些 oncRNA 釋放到血液中。追蹤這些循環 RNA 可以深入了解患者對治療的反應。
我們分析了 9 種組織類型中 25 個癌細胞系的遊離 RNA，發現大約 30% 的 oncRNA 是主動分泌的。為了確認臨床相關性，我們研究了參加新輔助 I-SPY 2 化療試驗的 192 名乳癌患者的血清樣本。在治療之前和之後收集血液樣本。我們計算了總 oncRNA 負荷的變化（ΔoncRNA 底部）。
事實證明，單次測量可以提供非常豐富的資訊。化療後殘留 oncRNA 水準較高的患者總存活期差近 4 倍。即使在考慮了病理完全緩解和殘留癌症負擔等標準臨床指標後，這種關聯仍然顯著。
這是我們最雄心勃勃的目標。儘管我們知道可以在血液中檢測到 oncRNA，但不確定它們是否在真實患者樣本中提供有意義的資訊。僅從 1 mL 血清中檢測到如此強的訊號是出乎意料的。
追蹤微小殘留疾病的新方法。
這些發現凸顯了重要的臨床挑戰。使用遊離 DNA 等標記物追蹤乳癌中的微小殘留疾病是很困難的。這是因為腫瘤通常只釋放少量 DNA 到血液中，尤其是在早期階段。基於 RNA 的監測可能具有優勢，因為癌細胞主動分泌 RNA，而不是被動分泌 DNA。
OncRNA 研究的下一步是什麼？
重要的生物學和臨床問題仍然存在：功能性 oncRNA 如何發揮作用？它們與蛋白質或其他 RNA 相互作用嗎？能否在治療決策中追蹤 oncRNA 變化作為即時指導？它是否有助於及早發現復發或改善患者分層？回答這些問題將需要更廣泛的研究和更大規模的未來臨床試驗。
同時，oncRNA 在血液中產生癌症特異性訊號的發現仍在轉化中，即將走向臨床應用。我們正在與生物技術公司 Exai Bio（Hani 是聯合創始人）合作開發基於 oncRNA 的診斷方法。該公司建立了人工智慧模型並收集了廣泛的數據集。改善癌症檢測和分類
轉化研究取決於許多貢獻者。當電腦分析數以萬計的樣本時，我們很容易忘記每個人都代表著一個自願參與研究、捐血並希望自己的參與能夠幫助他人的人。透過仔細、嚴謹的科學來表彰這些貢獻是對我們整個團隊的激勵。
我們相信 oncRNA 代表了一類新認識的癌症衍生分子。它既是疾病的驅動因素，也是生物標記。透過公開此資源。我們希望加快進展並開闢癌症生物學研究的新途徑。
