基因芯片筛选发现大肠癌早期诊断分子标志物[创新技巧]

大肠癌是人类最常见的恶性肿瘤之一，其发病率位居全球恶性肿瘤第三位。2006年国家卫生部的统计数据显示，我国大肠癌死亡率已位居恶性肿瘤第五位，其发病率在40岁开始上升，至60-75岁时达到高峰。发病率呈逐年上升趋势。对大肠癌的早期诊断有助于大肠癌的治疗，减少病死率。

早期诊断包括两方面含义：早期发现和早期确诊。目前，大肠癌的确诊主要依靠结肠镜和内镜病理细胞学检查。内镜检查不仅能直观地发现大肠粘膜早期病变，并且能借助活检对病变区域进行组织学评价。但是在活检标本中，腺体的不典型增生和腺体癌变不易区分，二者的根本区别是癌细胞的侵袭行为，但内镜活检取材组织小，有时早期癌只能观察到异型性而无癌细胞的侵袭表现。因此，肠镜+活检的诊断方式对于大肠癌的早期确诊还是存在一定的局限性。

针对这种情况，科学家们开始寻找肿瘤分子标志物，希望能从分子水平上进行大肠癌的早期诊断。microRNA是一类21-23nt的小分子RNA，很多研究表明在肿瘤组织中存在microRNA的特异性表达。在本文中，科学家们利用Agilent microRNA芯片筛选、RT-PCR验证等方法找到了3个microRNA的组合，这一组合能对大肠癌进行早期诊断，诊断成功率达89%。相关研究成果发表在2012年4月的《Gut》杂志上。其中microRNA基因芯片技术服务由上海伯豪生物技术有限公司/生物芯片上海国家工程研究中心完成。

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研究人员首先收集了133例大肠癌样品，利用激光显微捕获技术（laser capture microdissection，LCM）切取组织样品中的上皮细胞，随后提取总RNA，利用Agilent的microRNA芯片检测样品中microRNA的表达情况。

图1：激光显微捕获大肠癌细胞
A：正常细胞；B：腺瘤；C：癌组织。
1：H&E染色（20倍放大）；
2：LCM前Hematoxylin染色；
3：LCM后Hematoxylin染色；
4：切割下的上皮细胞。

随后，科学家们利用三个经典的分类算法（prediction analysis of microarray, genetic algorithm-SVM 和 one-loop Naïve Bayesian）来建立大肠癌早期诊断的数学模型。找到了14个microRNA的组合，该组合区分腺瘤和大肠癌的准确率达94.1%。并在91个FFPE样品中用RT-PCR的方法对这14个microRNA的表达进行了验证。最后选出3个microRNA的组合，该组合区分腺瘤和大肠癌的准确率达94%（AUC=0.968）。

Logit(p) = 5.7428- 1.5219*(miR-375) + 0.7039*(miR-424) + 1.0336*(miR-92a)

 
图2：芯片结果聚类图

最后，利用这3个microRNA的组合来对58个FFPE样品进行早期诊断，发现准确率达89%（AUC=0.918）。

综上所述，科学家们利用基因芯片的技术手段筛选到了3个microRNA的组合，这一组合对大肠癌的早期诊断准确率达89%以上。这一成果对于大肠癌的及时发现和治疗有重大意义。

原文：

Wang S, Wang L, Bayaxi N, et al.. A microRNA panel to discriminate carcinomas from high-grade intraepithelial neoplasms in colonoscopy biopsy tissue. Gut (2012).doi:10.1136