面向癌症与认知的新颖诊断：聚焦增殖与调控的"智能"机制通路

《Current Issues in Molecular Biology》：Novel Diagnostics for Cancer and Cognition: An Eye on “Smart” Mechanistic Pathways of Proliferation and Regulation

全球人口老龄化程度不断加深，预计到2050年，80岁以上个体将超过4.5亿。由此导致涉及癌症与认知功能的非传染性疾病（NCDs）增多，对全球个体造成影响，并给医疗卫生专业人员带来重大临床挑战。癌症与认知功能丧失的早期检测及疾病结局监测能力至关重要，因而需要超越总疾病负荷评估的新型"智能"诊断手段。此类诊断可监测机制性增殖与调控细胞通路，在具备诊断价值的同时，为开发创新治疗策略提供额外途径。涉及Wnt信号通路、Wnt1诱导信号通路蛋白1（WISP1）、Sirtuins及非编码核糖核酸（RNA）的细胞通路，为基于癌症与痴呆潜在疾病机制开发创新诊断提供了极具前景的机遇。这些诊断通路彼此之间存在复杂的相互关系，可改变生物学与临床结局，可呈差异性表达，并可能需要借助人工智能与机器学习平台进行组合评估。未来研究需要在具有特定合并症的临床亚人群中开展评估，并需进行深入验证与标准化以实现临床转化。

1. 1.
   引言

全球各国家人口预期寿命均在延长，预计超过80%的老年个体将居住于低收入与中等收入国家；在高收入国家，60岁以上人口占30%。当前60岁以上个体数量已超过5岁以下儿童。到2050年，60岁以上个体将超过20亿，80岁及以上个体将超过4.5亿。多种因素促成世界人口老龄化与寿命延长，包括医疗卫生服务可及性提高（尤其在农村人群）、营养与体力活动指导更为广泛、环境毒素暴露减少与卫生条件改善、食品生产安全性提高与病原体减少，以及用于疾病早期检测和疾病进展监测的新诊断技术的扩展。

随着人口老龄化加剧，非传染性疾病（NCDs）相应增加。NCDs为慢性疾病，包括癌症、痴呆、肺部疾病、心血管疾病、糖尿病（DM）、自杀、肾脏疾病、生殖障碍、创伤及肌肉骨骼疾病。近75%的NCDs发生于低收入与中等收入国家，相当数量（可能接近50%）的死亡发生于70岁以下个体。总体而言，NCDs每年导致超过4500万例死亡，几乎相当于全球非大流行相关死亡的四分之三，影响各年龄段个体，并可由血管疾病伴高血压与血脂升高、代谢性疾病、细颗粒空气毒素、缺乏体力活动以及烟草与酒精暴露所促发。在影响个体生活方面具有高度重要性的NCDs中，癌症与认知功能丧失应被视为最前沿的疾病。

1. 2.
   癌症与认知障碍日益增加的挑战

作为NCD，癌症可影响全身各系统，是全球第二大死亡原因，导致六分之一死亡，即每年至少1000万例死亡。肺部、乳腺、结肠与直肠、前列腺、皮肤及胃部癌症是最常见的新发癌症类型。与NCDs的危险因素类似，细颗粒空气毒素、体力活动有限、烟草与酒精使用、肥胖、代谢性疾病及营养不良均可为肿瘤发生的危险因素。此外，物理致癌物暴露（如电离辐射）与生物致癌物暴露（如乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒、人类免疫缺陷病毒、人乳头瘤病毒感染，以及可能的严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）与冠状病毒病2019（COVID-19）感染）可促成全球至少10%的癌症。癌症患者照护的经济负担对所有国家均构成重大挑战，估计到2050年将达全球国内生产总值（GDP）的0.55%，即25万亿美元。仅在美国，直接支出每年可超过2400亿美元，另有每年210亿美元的生产力与工资损失。

就痴呆而言，认知功能丧失目前是全球第七大死亡原因，每年新增1000万例。到2050年，预计超过1.55亿个体患有痴呆，包括阿尔茨海默病（AD）。散发性AD最为常见，通常发生于65岁以后，可占痴呆个体的70%。相比之下，家族性AD（FAD）涉及全球约200个家族，通常发生于55岁之前，涉及21号染色体（淀粉样前体蛋白（APP）基因）、14号染色体（早老素1（PSEN1）基因）及1号染色体（早老素2（PSEN2）基因）的基因突变。导致痴呆的其他神经退行性疾病包括多发性硬化（MS），这是一种影响全球超过300万个体的脱髓鞘疾病，在超过65%的患者中导致注意力、回忆与记忆缺陷。AD与MS的危险因素也可与NCDs及癌症的危险因素重叠，包括代谢稳态丧失伴DM、心血管疾病、缺乏体力活动、酒精与烟草消费、脑创伤及肥胖。与癌症照护类似，认知功能丧失的经济成本显著，20年内全球直接成本估计超过2.5万亿美元，包括生活质量下降与生产力显著降低在内的总经济负担可能超过9万亿美元。

癌症与认知功能丧失在照护及限制疾病进展方面均给医疗卫生专业人员带来高难度挑战。当前癌症治疗包括手术治疗、化疗应用、放疗、干细胞移植、激素应用、免疫检查点抑制剂治疗及嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）治疗。对于痴呆与认知功能丧失，治疗范围广泛，可包括控制微血管疾病的血管疾病管理、伴DM疾病的代谢稳态维持、使用胆碱酯酶抑制剂延缓记忆丧失、改善营养与运动方案，以及可监测AD与MS体力活动的生物传感器。近期获美国食品药品监督管理局（FDA）批准的免疫治疗应用可限制AD患者脑内淀粉样蛋白（Aβ）蓄积；新的疾病修饰治疗（DMTs）可减少复发缓解型MS的复发；未来考虑减少脑内tau蓄积，以影响AD与MS患者。

然而，当前癌症与认知功能丧失的治疗可能无法治愈，且并非没有顾虑。癌症治疗可导致并发症，包括伴恶心呕吐的胃肠道应激、免疫系统抑制导致的感染易感性、脱发、贫血、疲乏、视力丧失、周围神经病变、肝衰竭、心血管与肺毒性、不育及认知损害。在认知保护治疗方面，针对AD脑部的免疫治疗药物增加脑水肿、微出血及淀粉样蛋白相关影像学异常的发生风险。MS使用DMTs也可能导致机会性感染与自身免疫并发症。鉴于涉及癌症与认知功能丧失的疾病呈进展性病程所带来的挑战，以及当前治疗可能出现毒性结局，早期疾病评估与密切监测疾病进展对这类疾病个体的照护至关重要。因此，能够评估与监测机制性增殖与调控细胞通路的新型诊断，为增强癌症与认知功能丧失的现有照护方案提供了令人期待的 prospects。这些通路在具备诊断价值的同时，为开发创新治疗策略提供了额外途径。

1. 3.
   通过机制性增殖与调控细胞通路的创新诊断

当前癌症诊断（如游离循环肿瘤DNA（ctDNA））及认知障碍（如AD与MS，可包括神经丝轻链与磷酸化（p）-tau217）可提供关于总疾病负荷的重要信息，但可能缺乏识别潜在细胞通路及用于处理疾病发生与疾病进展的潜在机制性来源靶点的能力。此外，近期获美国FDA批准的AD生物标志物仅被批准用于评估与检测个体脑内Aβ蓄积，而不用于预测、预后或治疗监测用途。未来研究可能扩展此类生物标志物的效用。诊断性生物标志物依据其应用可提供多方面信息：可提供诊断信息（如疾病发生），或在用于评估治疗方案时提供预后或治疗信息。采用监督细胞增殖与调控的机制性细胞通路的诊断可被视为"智能"诊断，因其超越了可能仅评估总疾病负荷的传统诊断。依赖机制性细胞通路可为评估疾病发生、疾病进展、治疗疗效提供创新途径，并为开发新治疗策略提供前景。涉及Wnt信号通路、Wnt1诱导信号通路蛋白1（WISP1）、Sirtuins及非编码核糖核酸（RNA）的细胞通路，为基于癌症与认知功能丧失潜在疾病机制开发创新诊断提供了极大热情与新途径。

1. 4.
   Wnt信号通路与Wnt1诱导信号通路蛋白1（WISP1）

涉及Wnt信号通路与Wnt1诱导信号通路蛋白1（WISP1）的增殖与调控诊断通路，在聚焦特定疾病的细胞机制方面可提供额外优势。作为富含半胱氨酸的糖基化分泌蛋白，Wnt信号蛋白涵盖无翅（wingless）通路（包括β-catenin），并监督细胞发育、存活、代谢、增殖及氧化应激等通路，这些通路可导致肿瘤发生以及神经元功能。在这些通路中，氧化应激是影响癌症进展与认知衰退的重要通路。氧化应激源于活性氧（ROS）的产生，涉及过氧化氢、过氧亚硝酸盐、一氧化氮、单线态氧及超氧自由基。在细胞水平，ROS释放可导致线粒体功能障碍、细胞衰老、炎症、程序性细胞死亡、干细胞丧失及昼夜节律功能障碍。在肿瘤发生过程中，多数情形下氧化应激可限制癌细胞生长。增加ROS的制剂可导致癌细胞死亡。涉及经氧化应激激活的铁死亡的程序性细胞死亡通路可限制癌症进展。在马波沙星作用下，通过氧化应激抑制代谢通路与耗竭多胺可导致乳腺癌细胞丧失。ROS释放增加时伴线粒体损伤诱导凋亡性细胞死亡可阻断宫颈癌细胞生长。然而，部分研究提示RNA甲基化组依赖的基因表达控制可影响氧化还原依赖通路，使氧化应激促成癌细胞固有耐药。在认知疾病中，氧化应激可导致神经递质丧失、线粒体完整性损害及突触可塑性破坏、海马退化导致记忆丧失、细胞炎症以及Aβ与tau毒性。处于潜在开发阶段的依达拉奉与促红细胞生成素（EPO）衍生物等制剂可能限制氧化应激与缺血性黏膜损伤。作为抗氧化剂发挥作用的米托醌（MitoQ）可限制线粒体氧化应激、阻断受损线粒体动力学并减少伴细胞衰老的老化。

最终，氧化剂与抗氧化剂比值是决定氧化应激与ROS生物学效应的关键因素。若抗氧化系统（包括过氧化氢酶、维生素B、K、C、D与E、超氧化物歧化酶及谷胱甘肽过氧化物酶）被压垮，则氧化应激可导致细胞破坏。除通过氧化剂与抗氧化剂系统监督氧化还原平衡外，其他因素也可影响氧化应激的细胞结局。ROS的短暂释放或降低水平以及微量矿物质可促进细胞增殖与氧化应激耐受。辅酶β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺）水平升高可增强sirtuin通路以促进抗氧化通路并阻断氧化应激，其临床结局可能改善认知。性别也可能引入危险因素，使女性在代谢性疾病期间较男性经历更多氧化应激、炎症与细胞因子释放。此外，体内特定组织（如肌肉骨骼系统）具有细胞能量应激通路，可提供对氧化应激的更高耐受，从而使体内肿瘤发生或神经退行性变呈现差异水平，可能更直接影响某些组织。鉴于氧化应激通路在全身作用多变，ROS释放也可能具有诊断性质，用以形成针对特定疾病氧化应激通路与细胞通路（如涉及线粒体的通路）的生物标志物谱。

在考察化疗药物导致认知衰退通路的实验研究中，Wnt信号通路可促进记忆改善并促进神经元存活，从而预防氧化应激、细胞损伤及凋亡性程序性细胞死亡。癌细胞中的Wnt信号可介导间充质细胞转化及癌细胞群体增殖。在脑胶质母细胞瘤中，Wnt信号可监督胶质瘤干细胞增殖，最终控制胶质瘤发生、复发与预后。开发限制Wnt信号的porcupine（PORCN）抑制剂可阻止胶质母细胞瘤生长。PORCN是一种内质网驻留的膜结合O-酰基转移酶，将棕榈油酰脂质基团连接至Wnt蛋白，使Wnt蛋白得以分泌并结合细胞表面受体。结直肠癌细胞依赖Wnt信号维持层粘连蛋白，后者是癌细胞进展与转移性疾病细胞外基质的基础。慢性乙醇消费可导致Wnt通路激活，增加肝细胞增殖与肿瘤发生。Wnt信号还可促进膀胱癌细胞、头颈部鳞状细胞癌、黑色素瘤、胃肠道癌症、转移性疾病及神经病理性癌痛的进展。有趣的是，Wnt信号家族某些成员（如Wnt7a而非Wnt1）可限制巨噬细胞吞噬能力，从而促进肿瘤生长。

在神经系统中，就认知表现而言，Wnt信号可减少氧化应激并预防Aβ毒性所致细胞损伤。在认知丧失与衰老的细胞及动物模型中，Wnt信号为监督记忆的海马功能所必需，并可预防凋亡性细胞丧失。氯化锂等药物可激活Wnt信号，促进海马细胞神经发生并限制Aβ与tau毒性，如在AD期间。在AD与记忆丧失动物模型中，Wnt信号丧失导致疾病进展，伴磷酸化tau蛋白水平升高。衰老动物模型的实验研究提示，影响认知衰退的进行性衰老可受Wnt信号活性耗竭影响。此外，肌肉骨骼系统衰老与Wnt信号丧失也可能促成伴AD的脑认知丧失。脑内小胶质细胞存活可为神经元细胞提供保护并维持认知，其需要Wnt信号通路与髓系细胞触发受体2（TREM2）共同激活。Wnt信号还可通过肠道微生物组改变细胞增殖，最终可导致认知改善。

WISP1又称CCN4，是Wnt信号的下游靶点，为CCN家族6种分泌型细胞外基质蛋白之一。WISP1可调节多种细胞功能，涉及干细胞增殖、细胞代谢、氧化应激、程序性细胞死亡、发育及细胞存活。作为分泌蛋白，WISP1可通过旁分泌信号导致膀胱癌细胞增殖。WISP1可导致炎性细胞因子产生增加、免疫检查点阻断耐药及上皮-间充质转化基因表达增加，伴晚期实体瘤增殖，但可能与早发性癌症的生存改善相关。侵袭性乳腺癌患者的致癌转化与WISP1水平升高相关。WISP1通过涉及胰岛素样生长因子1的相互作用，可促进上皮-间充质细胞转化并导致卵巢癌进展。WISP1表达促进结直肠癌、胃癌、食管鳞状细胞癌及肝细胞癌生长。通过增强血管生成通路，WISP1可导致肿瘤发生，如骨肉瘤。

在认知功能方面，WISP1通过与被认为与雷帕霉素机制性靶点（mTOR）相连的通路预防Aβ与氧化应激毒性，可预防神经元细胞凋亡、协助脑内小胶质细胞功能、阻断凋亡性神经元细胞损伤、影响髓鞘修复并调节自噬通路。WISP1可通过在脑出血期间及脑创伤期间维持血脑屏障而有助于认知功能。然而，WISP1可与代谢功能障碍（如妊娠期DM）、炎症与肥胖相关，并可能改变认知功能，在DM期间增加脑缺血危险因素。

在机制性细胞诊断方面，儿科B细胞急性淋巴细胞白血病（B-ALL）的临床研究（如有则注明敏感性与特异性数据）提示，包含Wnt信号抑制剂组分与WISP1的四基因间充质基质细胞特征可区分活动性B-ALL间充质基质细胞与非癌性间充质基质细胞，可作为补充性微环境（曲线下面积（AUC）0.883（95%置信区间（CI）=0.783–0.966））以监测独立于白血病母细胞的疾病进展。该研究依赖缓解期患者（n=29）、复发患者（n=6）及健康供者（n=16），采用差异表达、随机森林特征排序、共识聚类及基因本体、京都基因与基因组百科全书、基因集富集分析。涉及β-catenin的Wnt信号表达增加提示肿瘤进展及垂体腺瘤发生。在前列腺癌样本中，WISP-1表达增加与前列腺腺癌、原发性黑色素瘤、低级别胶质瘤及肾乳头状细胞癌的无生化复发生存相关，这可能与晚期疾病中可发生的炎性细胞因子产生增加及免疫检查点基因表达相关。尽管WISP1在部分癌症中如何发挥免疫调节与晚期疾病作用有时尚不清楚，但在胃癌中，WISP1水平升高被认为作为增殖因子发挥作用并指示疾病进展，且可识别癌症危险因素增加，如伴肥胖及伴DM代谢性细胞功能障碍的合并症。在神经系统中，DM神经病变临床与动物实验模型中上调的Wnt信号蛋白指示周围神经变性进展。此类周围神经系统研究中枢神经系统认知功能相关。在痴呆与轻度认知障碍患者中，通过人工智能（AI）与机器学习（ML）平台使用网络分析与通路富集分析评估的Wnt信号蛋白随认知丧失发展而表达增加，可能与免疫反应增强、血管细胞损伤及细胞外基质重组相关。此外，在AD患者中，Wnt信号通路基因表达代表皮质萎缩，右侧颞叶、顶叶与枕叶皮质受影响程度大于左侧半球皮质，提示Wnt信号也可能在机制上显著影响部分个体的语言功能。

1. 5.
   Sirtuins

作为调控通路，sirtuins可作为诊断通路，聚焦癌症与认知功能丧失的潜在疾病机制。Sirtuins存在于全身组织，可集中于胰腺、脾、心脏、肝、肾、骨骼肌、脂肪细胞及脑，是酵母沉默信息调节因子2（Sir2）的7种哺乳动物同源物的一部分，包括SIRT1、SIRT2、SIRT3、SIRT4、SIRT5、SIRT6及SIRT7。Sirtuins可监督多种通路，包括氧化应激、炎症、线粒体动力学、程序性细胞死亡及肠道微生物组增殖。就其对癌症与认知功能的影响而言，SIRT1、SIRT3、SIRT6及SIRT7可在炎症、感染因子活性、氧化应激及细胞增殖期间发挥重要作用。作为组蛋白去乙酰化酶，sirtuins（如沉默交配型信息调节2同源物1（S. cerevisiae）（SIRT1））通过将乙酰基从ε-N-乙酰赖氨酸氨基酸转移至DNA组蛋白来控制细胞能量储存与细胞转录。烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）生成烟酰胺单核苷酸（NMN）以产生辅酶β-烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD⁺），后者是SIRT1所需底物。烟酰胺（维生素B₃（烟酸）的酰胺形式）是NAD⁺前体，可与SIRT1协同改善细胞存活、限制氧化应激并减少炎症，从而改善认知。烟酰胺可由SIRT1通过将组蛋白乙酰赖氨酸残基转移至NAD⁺的ADP-核糖部分而产生。此外，SIRT1与烟酰胺之间存在调控机制。烟酰胺可通过涉及miR-34a的非编码核糖核酸（RNA）抑制SIRT1。此外，烟酰胺可通过NAD⁺在sirtuin C口袋中结合sirtuins，以非竞争性方式抑制SIRT1。Sirtuins（如SIRT1）可为有效端粒（TL）延长所必需，后者可减少衰老过程并导致细胞增殖增强。细胞衰老受TL功能与完整性监督，后者由shelterin、CTC1-STN1-TEN1（CST）及端粒体蛋白复合物控制。随年龄增长，TL完整性受损，低于500碱基对。此时，细胞衰老导致炎症发生、氧化应激、细胞能量储存丧失、线粒体功能损害、细胞死亡、肿瘤发生及认知丧失。

在与癌症相关的通路中，sirtuin抑制可导致肿瘤进展停止。胶质瘤细胞中SIRT1活性下调可抑制胶质瘤细胞迁移、增殖并阻断血管生成。SIRT1抑制剂sirtinol可能有助于预防肿瘤生长并诱导凋亡，如成人T细胞白血病-淋巴瘤。抑制SIRT1与SIRT2活性可抑制非小细胞肺癌生长，而阻断SIRT3与SIRT7可阻止胰腺癌生长。SIRT1活性为雌激素诱导的乳腺癌生长所必需，阻断SIRT1可消除肿瘤生长与发育并导致凋亡性细胞死亡。化疗诱导的周围神经病变可由氧化应激与线粒体功能障碍介导，后者通过SIRT1活性丧失介导。通过烟酰胺通路调节SIRT1活性可促进细胞凋亡并限制癌细胞增殖，如宫颈癌。

就认知而言，维持sirtuin活性可导致认知表现改善、氧化应激减少及Aβ毒性预防。通过导致SIRT1激活并预防神经退行性过程的化合物可预防神经元细胞丧失。在AD实验动物模型中，通过SIRT1激活可清除脑内Aβ与tau蓄积。在细胞与动物模型中，通过激活SIRT1通路限制铁死亡的程序性细胞死亡，可促进缺氧环境下认知损害的减轻。在血管缺血、胆碱能耗竭、应激所致认知损害的实验细胞、动物及临床模型中，SIRT1激活导致记忆改善、氧化应激减少、炎症通路抑制及凋亡性细胞死亡受限。此外，AD患者中SIRT2活性程度可能影响部分个体的药物治疗结局。SIRT2抑制剂（如AK7）可能改善认知。环境毒素所致认知损害可通过涉及SIRT3激活的通路得以避免，后者可限制线粒体损伤。

鉴于sirtuins在癌症与认知功能中的调控作用，sirtuins在涉及机制通路的诊断中发挥同等重要的作用。SIRT1可通过涉及NNMT与NAD⁺的通路指示乳腺癌进展。在前列腺癌中，SIRT1升高可与前列腺癌细胞进展相关，并可能限制程序性细胞死亡通路（如铁死亡）。在急性髓系白血病进展期间，SIRT1表达水平可升高。SIRT3与SIRT7水平降低与胰腺癌患者预后不良及化疗反应失败相关。就代谢稳态丧失所致癌症发生风险增加以及DM所致认知丧失而言，SIRT1与SIRT3水平降低被认为是检测与识别发生DM患者的潜在生物标志物，也是个体营养状况不足的指征。此外，SIRT1与非编码RNA miR-34a-5p组合可提供强区分能力（AUC=0.793；敏感性：80.01%；特异性：78.46%）以检测伴认知损害的DM。恢复SIRT1水平可用作DM期间视网膜损伤有效治疗的监测指标，后者近期可能涉及美国FDA批准的胰高血糖素样肽-1（GLP-1）受体激动剂。此外，青光眼患者眼小梁网组织中SIRT1表达丧失可作为早期检测生物标志物及开发导致神经元疾病的眼压的细胞靶点。在MS中，MS患者临床复发期间外周血单核细胞中SIRT1表达可降低，提示进一步脱髓鞘疾病进展。SIRT1水平的破坏与丧失可能是与昼夜节律功能障碍相关的认知损害发生与进展的早期指标，如AD患者。在认知丧失期间（如涉及顺铂等化疗药物治疗），SIRT1表达丧失可信号皮层脑损伤发生及认知衰退发展。

1. 6.
   非编码核糖核酸（RNA）

就非编码核糖核酸（RNA）（又称微小RNA（miRNA）与环状核糖核酸（circRNA））而言，这些可控制基因表达并作为癌症与痴呆的机制性生物标志物。MiRNAs由19–25个核苷酸组成，监督信使RNA（mRNA）的沉默。近70%的miRNAs存在于中枢神经系统，服务于控制细胞发育、衰老、突触功能及神经元与非神经元存活。MiRNAs最初以称为pri-miRNAs的初级转录本形式存在，含数百个核苷酸，存在于细胞核中，随后由RNA结合蛋白DiGeorge综合征关键区域8（DGCR8）与核糖核酸酶III酶Drosha转变为前体核miRNAs（pre-miRNAs）。此后，pre-miRNAs由转运蛋白Exportin-5（XPO5）转运至细胞质，RNase III内切核酸酶Dicer随后处理pre-miRNAs，去除末端环，形成约22个核苷酸的双链RNA链。最终miRNAs由RNA诱导基因沉默复合物（RISC）处理，后者为Argonaute蛋白复合物的一部分，将双链链装载至Argonaute蛋白复合物（如双链RNA链的3′非翻译区（3′UTR））以生成成熟miRNA。与miRNAs类似，circRNAs也调节基因表达，但具有共价键的环状结构，由约100个核苷酸组成，含顺式与反式调控，并采用miRNA海绵作用调节miRNAs。通过称为反向剪接的过程，circRNAs经外显子环化处理，将RNA结合蛋白与侧翼内含子中的互补序列及远端外显子聚集在一起。下游5′端与上游3′端随后由剪接体融合，导致环状外显子环。其他类型的circRNAs仅由切除的内含子组成，不经正常降解，称为环状内含子RNA（ciRNAs），主要存在于细胞核中。

在肿瘤发生过程中，非编码RNAs不仅可限制癌症进展，还可根据所影响细胞通路促进细胞生长。MiR-145可通过调节血管生成、化疗耐药、细胞侵袭及上皮-间充质转化限制乳腺癌生长。通过抑制SIRT1与诱导细胞衰老的通路，miR-212可限制前列腺癌生长。相反，miR-96可通过抑制逆转富含半胱氨酸Kazal基序（RECK）促进结直肠癌肿瘤侵袭。通过促进mTOR激活与细胞增殖的miR-592，髓母细胞瘤肿瘤进展，伴细胞侵袭潜能增加及神经元分化相关基因上调。开发特定非编码RNA抑制剂（如针对miR-183）可能为阻断肿瘤生长提供临床效用。MiR-183可通过Wnt信号与mTOR激活促进食管癌与结直肠癌，miR-6834也可能依赖mTOR通路在肝细胞癌中信号传导。

在影响认知的通路中，非编码RNAs在疾病病理中也可能具有双重作用。例如，miR-423-5p与miR-92a-3p血浆水平降低可与AD患者海马体积缩小及认知功能下降相关，但miR-423-5p低水平也可能促进脑内Aβ沉积增加，提示可能需要非编码RNA水平的平衡以实现期望的生物学结局。该研究评估很可能AD患者（n=74）与认知正常个体（n=71），测量64种血浆miRNAs，并进行主成分分析与因子旋转降维，以识别AD相关主成分及与（Aβ）、tau、神经退行性生物标志物与认知相关的关键miRNAs，并通过ML平台进行通路富集分析评估关键miRNAs与AD诊断及认知。这种平衡也可通过调节其他非编码RNAs（如circHDAC9）实现，后者可作为miR-138海绵降低miR-138表达并增加SIRT1表达，以阻断AD与轻度认知功能障碍患者过度Aβ产生。其他非编码RNAs可在AD期间减弱小胶质细胞中的细胞炎症与氧化应激以改善认知功能，并可通过抑制相关非编码RNA通路（如miR-199a-3p）对抗AD中小胶质细胞炎症。可增强特定非编码RNAs（如miR-132）的制剂可能改善AD患者小胶质细胞调节与突触可塑性。需要注意的是，在认知中发挥作用的长因子（如EPO）可通过miRNAs改变氧化应激的影响。EPO在中枢与外周神经系统均发挥作用，限制氧化应激、认知丧失与炎症，并改变肿瘤生长。EPO可通过减少氧化应激与监督miRNA-34a减少认知丧失。EPO还可通过抑制miR-21、miR-214、miR-210及miR-199a预防氧化应激，从而控制炎性细胞。

MiRNAs与circRNAs均可作为机制性诊断生物标志物发挥重要功能。在肝细胞癌中，hsa_circ_0005075可作为肿瘤发生的早期标志物（AUC=0.94，敏感性=83.3%，特异性=90.0%）。miR-218表达丧失可信号胶质瘤细胞侵袭的发生与增殖。miR-183表达增加可指示胃肠道恶性肿瘤的发生与进展以及化疗与放疗耐受的发展。需要注意的是，差异表达的miRNAs以及其他机制性生物标志物也可作为组合生物标志物面板发挥作用，并预测临床结局，类似于单一生物标志物表达所观察到的预测变化，表明这些机制性诊断通路彼此之间可存在复杂关系以改变生物学结局。例如，研究显示需要由3个下调与9个上调miRNAs组成的面板来检测食管癌发生并改善生存（AUC=0.908）。在AD与认知丧失患者中，通过ML平台结合成分与富集分析识别的miR-423-5p与miR-92a-3p血浆水平降低指示海马萎缩、认知不良及脑内Aβ沉积增加（AUC=0.757）。mmu-let-7i-5p、mmu-miR-19a-3p及mmu-miR-451a的改变也与认知丧失及AD潜在发生相关。非编码RNAs miR-4722-5p与miR-615-3p具有作为生物标志物检测AD早期发生的潜力（AUC=0.870，敏感性=0.697，特异性=0.939），其通路与多巴胺突触调节及蛋白磷酸化相关。包含miR-375、miR-17-5、miR-17-5p、miR-106a-5p、miR-125b-5p及miR-125a-5p的其他miRNAs面板可作为谵妄与认知丧失的诊断。对于认知丧失与心境障碍患者，通过AI与ML平台使用AD主成分分析评估的hsa-mir-1224-5p及三种长非编码RNAs（包括LINC00630、AP000766.1及LINC02487）可作为认知丧失的指标。此外，不同机制性生物标志物通路可协同发挥作用以预测临床结局。SIRT1与miR-34a-5p均可出现表达改变（AUC=0.793；敏感性：80.01%；特异性：78.46%），这些改变为检测认知损害及代谢性疾病（如DM）发展所必需。

1. 7.
   结论与未来展望

全球预期寿命正在延长，未来30年内预计超过20亿个体将大于60岁，4.5亿个体将大于80岁。随着人口年龄上升，NCDs不断增加，包括癌症与认知丧失（如AD与MS），导致全球个体显著残疾与死亡。这些疾病的经济负担也相当可观，超过GDP的0.55%。当前癌症与认知丧失的治疗给医疗卫生专业人员带来多重挑战，以尽量减少疾病进展，且治疗可导致并发症，尤其在晚期疾病期间。因此，能够聚焦癌症与认知丧失增殖与调控机制通路的新型诊断，可较评估总疾病负荷的生物标志物提供额外优势。此类阐明潜在细胞通路的"智能"机制性诊断可控制疾病发生与进展，提供早期诊断临床信息，并提供对细胞靶点的洞察，可用于开发阻止疾病进展的策略。涉及Wnt信号通路、WISP1、Sirtuins及非编码RNAs的通路为基于癌症与痴呆潜在疾病机制开发创新诊断提供了令人期待的机遇。作为监督细胞发育、存活、代谢、干细胞增殖、氧化应激及程序性细胞死亡的通路，Wnt信号与WISP1可促进细胞增殖、提供免疫检查点阻断耐药，并可能在肿瘤发生期间控制炎性细胞活性。在神经系统中，Wnt信号与WISP1可促进认知功能、限制氧化应激、预防程序性细胞死亡并维持小胶质细胞功能以清除神经元毒素。就诊断与生物标志物能力而言，Wnt信号与WISP1可检测肿瘤发生与认知损害早期发生，并监测可能涉及伴代谢性疾病（如DM）合并症的疾病进展。临床功能与即将发生的残疾（如AD患者语言功能丧失）也可能通过Wnt信号与WISP1结合AI与ML平台实施而获得早期预测特征。

Sirtuins在监督细胞衰老及TL功能与完整性方面发挥核心作用，后者为减少衰老有害影响与认知功能所必需。Sirtuins激活可导致Aβ与tau蓄积清除、氧化应激减少、程序性细胞死亡通路（如凋亡与铁死亡）阻断、线粒体损伤预防、细胞能量稳态维持、化疗诱导的周围神经病变限制及认知功能改善。然而，sirtuin活性抑制为预防肿瘤生长所必需，即使在内分泌促发癌症中也是如此。使用sirtuins作为机制性诊断，可监测癌症与认知丧失的发生、进展及患者预后，如通过SIRT1与SIRT3表达变化。此外，sirtuins提供监测治疗疗效或毒性的能力，如GLP-1激动剂、DMTs及化疗药物，并跟踪个体代谢功能障碍与营养状况。

就非编码RNAs（如miRNAs与circRNAs）而言，肿瘤进展与癌症生长抑制可根据所涉及潜在细胞通路而随之发生。在类似程度上，非编码RNAs可具有双重作用，导致认知损害（如AD及脑内Aβ进行性蓄积），或相反，通过抑制与海绵作用特定非编码RNAs以增加SIRT1表达并减少Aβ沉积。非编码RNAs还提供早期检测恶性肿瘤与认知丧失的能力，其价值与Wnt信号及sirtuins相似。此外，非编码RNAs以及其他机制性生物标志物可在疾病发生或进展期间差异表达，因此有必要使用标志物面板作为临床结局的预测因子。此外，鉴于机制性细胞通路之间的复杂关系，依赖这些通路的诊断可能受益于协同关系（如SIRT1与非编码RNAs），以确定肿瘤发生或认知丧失的早期变化。未来研究将有必要继续推进采用机制通路的新型诊断作用，以识别疾病发生、跟踪疾病进展、评估治疗疗效，并可能为癌症与认知丧失开发创新治疗策略。新工作还需针对这些诊断生物标志物中的每一种，解决生物体液完整性的储存、运输与维护问题，涉及可能因合并症、族裔背景与性别而改变的多个临床人群，以及从尿液、血液与脑脊液等生物体液中提取方法的问题，以开发采用增殖与调控通路的诊断临床部署标准化流程。