循环微RNA生物标志物 |
肺癌是世界上最常见的癌症形式之一，也是与癌症相关的死亡原因。据估计，2012年，LC在欧洲造成449000例病例和388000例死亡，在美国造成214000例病例和168000例死亡。由大多数肿瘤，LC的总体5年生存率不到20％是在晚期被诊断出来的，而在IA期被诊断出肿瘤的患者的5年生存率约为70％。早期发现恶性肿瘤可以显着降低LC死亡率。在潜在的筛查方法中，研究表明，痰液检查和胸部X线检查无法有效降低LC死亡率。低剂量计算机断层扫描筛查似乎对高风险吸烟者有希望，但假阳性率高，成本效益仍然是主要问题。基于在体液中检测到的分子标记进行有效的非侵入性癌症筛查的可能性近来已成为一个主要研究领域。miRNA是短的非编码RNA，它们通过影响靶信使RNA的稳定性和翻译速率来调节基因表达。研究表明，循环的miRNA在肿瘤发展过程中变得失调，因此导致癌症患者的miRNA异常。评估miRNA在血清/血浆中的诊断功效的临床研究揭示了miRNA生物标记物用于非侵入性癌症筛查的潜力，并且已经鉴定出许多与LC相关的miRNA候选物/面板。在这篇综述中，肿瘤基因检测网提供了已发表文章的系统而全面的摘要，这些文章调查了用于LC检测的循环miRNA候选物。报告miRNA和miRNA面板的研究特征以及诊断性能指标，以概述该领域的现状，并提出未来研究的研究问题。鉴于所报告的种族之间的miRNA图谱具有异质性，该评论集中于来自西方人群的研究。
根据预定义的协议进行了系统的审查。报告遵循PRISMA声明。进行了系统的文献检索，以鉴定评估与LC相关的循环miRNA的研究。搜索PubMed和ISIWebofScience数据库以查找符合肿瘤基因检测网纳入和排除标准并于2017年8月11日之前发布的相关文章。搜索使用以下关键字组合完成：。根据标题和摘要的阅读情况，对潜在的合格研究进行了初步筛选，并使用了以下排除标准：非英文文章；非原创文章；非肺癌研究；非人类研究；不基于血清或血浆样本；不相关没有全文文章。第二轮筛选涉及阅读全文。在这一点上，以下研究被排除在外：使用疾病控制的研究，没有报告有关诊断性能的关键数据的研究，以及非西方人口研究。
两名评论者独立地从符合上述纳入和排除标准的研究中读取和提取数据。作者之间讨论和解决了任何分歧。从每项研究中，肿瘤基因检测网提取了有关第一作者，发表年份，国家，研究设计，基本人群特征，生物样本类型，miRNA测量方法，靶向的miRNA标记和诊断性能指标。带有P的单个miRNA-值>0.05被丢弃。如果未报告统计数据但有原始数据，则通过统计软件R计算纳入研究的平均或中位数年龄和男性比例。通过miRBase数据库合并了不同的miRNA名称。根据诊断准确性研究的质量评估，这是最推荐的诊断准确性评估工具，对其中每篇文章的质量进行评估，并使用软件ReviewManager完成。在QUADAS-2中评估了四个域的偏倚风险：患者选择，指标测试，参考标准以及流程和时机。还评估前三个域的适用性。
最初的搜索使用上述搜索词生成了1227篇文章，PubMed的458篇，WebofScience的769篇。其中，首先删除了258个重复项。然后，根据上述排除标准，对969篇文章进行了标题和摘要审查，总共排除了881篇文章。选择余下的88篇文章进行全文阅读，其中71篇文章被删除：使用疾病控制的14篇文章，未报告敏感性，特异性或AUC值的16篇文章，以及在非西方国家的41篇文章。最后，在2011年至2017年之间发表了17项评估血清或血浆中循环miRNA对LC检测的诊断性能的研究有资格进行此系统评价。研究质量评估由两名审核员独立完成。通过调查人员之间的进一步讨论解决了任何最初的不一致之处。纳入的研究绝大多数是高质量的，没有发现偏倚的高风险或高适用性问题，但是在某些研究中，在患者选择和指数测试中存在偏倚的风险不明确和适用性不明确的问题。
17项研究中有两项是巢式病例对照研究，是在对预期队列进行随访期间发现事件病例，对照是来自相同队列的无病个体和基线时收集的血液样本进行了分析。其他15项研究是病例对照研究，其中癌症诊断后采集了血液样本。17项研究，11种评价单个miRNA，其中两个进行了独立验证。14个研究评估miRNA的面板的诊断性能，其中六个进行了独立验证。上的每个研究的详细信息，包括病例和对照的数量，平均值或中值年龄，男性比例，标本类型，组织学亚型，肿瘤分期和诊断指标。另外，显示了用于检验病例与对照之间每个单独的miRNA差异或AUC值的统计显着性的P值。
癌症病例和对照的中位数分别为58和53。七个研究血清中检测的miRNA和10中的等离子体。总体而言，包括17项评估血清或血浆中35种循环miRNA标记和19种miRNA的研究。所有17项研究均使用qRT-PCR定量了miRNA的水平，这是过去5年中最常用的miRNA检测和定量方法。进行的一项研究仅使用数字PCR定量miRNA水平。最纳入研究的用于单个miRNA建立面板，而两个研究的所有miRNA的表达值之间施加比和一个研究施加差异表达的miRNA对建立面板。
总共有109种循环miRNA对LC诊断具有统计学意义，其中至少有两项研究报告了30种miRNA。面板中还包括大多数已鉴定的miRNA，只有9个miRNA不属于任何面板。最小的面板仅包括两种miRNA和最大面板包括34种miRNA。所有报告的miRNA和miRNA面板的诊断性能概述。A.对于单个miRNA，报告的敏感性和特异性分别为78.4％和78.7％。报告的miRNA面板灵敏度和特异性的中位数分别为83％和84.9％。灵敏度≥80％和特异性≥80％的miRNA和miRNA面板的更详细表示。B。总体而言，miRNA面板的诊断性能似乎优于单个miRNA。
17项研究的六招募任何组织学亚型的LC的情况下，10个研究招募仅非小细胞肺癌患者和只有一项研究具体评估腺癌LC例。对于亚组分析，七项研究进行了组织学特定分析和5周的研究进行阶段特异性分析。在具体的组织学分析，若干研究中观察到差的敏感性，特异性，或AUC值在不同组织学亚型，ADC和鳞状细胞癌，对于相同的miRNA或miRNA面板。这表明miRNA在LC的不同组织学亚型中可能发挥不同的作用，但未鉴定到组织学特异性的miRNA，因为miRNA的诊断性能显示出不同组织学亚型之间的差异有限。在特定阶段的分析中，多项研究表明，miRNA或miRNA面板在LC晚期的诊断效力似乎比LC早期要好。但是，相对于AUC的差异很小。
在这17项研究中，有两项研究在前瞻性背景下评估了miRNA面板。在计算机断层扫描筛选试验中得出并验证了一组15种miRNA，可预测2年内的LC发生率，其敏感性和特异性分别为80％和90％。在同一项试验的独立样本中，验证了一组24种miRNA，其中包括研究小组中的15种miRNA，以及研究中发现的另外9种miRNA，其敏感性和特异性分别为87％和81％。在两项研究中，构建面板的算法均基于miRNA比率，该比率是在所有在血浆中一致表达的研究miRNA之间进行计算的。“比率法”具有与普通miRNA标准化相同的鲁棒性，但可以减少普通标准化方法引入的潜在偏倚。至少有两次报告了30种miRNA，其中miRNA‐21是报告最多的，其次是miR‐155，miRNA‐126，miRNA‐486，miRNA‐17和miRNA‐142‐3p。但是，较高的报告频率并不能自动带来最佳的诊断效果。例如，miRNA-21的中位敏感性为88.2％，但其中位特异性相对较低，仅为44.9％。
在这17项研究中，有13项研究描述了血液中miRNA失调的方向，而四项研究没有关于miRNA失调的信息。在至少两项研究中报告的30种miRNA中，不同miRNA的总体失调方向并不总是一致的，也就是说，对于6种miRNA，描述了矛盾的结果。但是，在每项相应的研究中，一致报道了几种miRNA，例如miR-21和miR-126，具有相同的失调方向，而与组织学亚型，阶段或样品类型无关。在研究中，miRNA在任何组织学亚型的整体LC病例与对照之间均无显着差异，但在特定组织学亚型的LC病例与对照之间却表现出差异表达，其中一些甚至包含在miRNA面板中。例如，任何LC病例和对照之间的miR-205水平均无显着差异，但在SCC病例中，其水平明显低于对照。此外，仅let-7c，miR-1267，miR-206，miR-519a，miR-520f，miR-543和miR-720仅显示NSCLC病例与对照组之间无显着差异；但是，这些miRNA已整合到24-miRNA面板中，并有助于产生0.92的AUC值。
在这份系统的文献综述中，肿瘤基因检测网鉴定了17项评估血清和血浆miRNA标记物对西方人群LC检测的诊断性能的研究。建议总数为109的循环miRNA具有检测LC的潜力。大多数研究都将单独的miRNA标记物作为面板，并且基于多个miRNA的面板通常表现优于单个标记物。发现了两个有前途的miRNA小组，并在预期队列中进行了验证。值得注意的是，这两种研究建立面板时专门应用于miRNA的比例。少数研究也探讨了组织学和阶段特定的诊断表现。但是，关于AUC的差异非常有限。
总体而言，所研究的循环miRNA和miRNA面板对LC检测的诊断性能似乎非常有前途，在大多数情况下灵敏度和特异性之和远超过100％。甚至有3个单独的miRNA和11个miRNA面板，其敏感性和特异性均超过80％。一些miRNA面板甚至显示出非常好的诊断性能。在血浆中使用了由miR-19b和miR-183组成的检测组，以检测LC的任何组织学亚型，报道的敏感性和特异性分别达到95％和95％。此外，使用血浆miR-21，miR-486-5p，miR-126和miR-210组成检测肺腺癌的检测方法，其灵敏度为92％，特异性为97％。在高危人群中，某些miRNA检测组甚至在诊断前1-2年似乎可用于预测LC发生率，敏感性和特异性均超过80％。但是，纳入的大多数研究都是病例对照研究，病例确诊后需进行血液采样，并且样本量相对较小。然而，最重要的是，许多看似最有前途的标记和检测组并未经过独立验证，并且报告的诊断性能指标可能过于乐观。因此，将来的验证是必不可少的。这种验证最好应在前瞻性队列研究的背景下进行。
尽管尚未完全阐明血液和其他体液中miRNA的起源，但miRNA在不同疾病和病理过程中具有特定的特征，并且在LC和其他常见癌症等多种疾病的诊断和预后中显示出巨大潜力，炎症和自身免疫性疾病。随着越来越多的与LC报道关联的miRNA的，低度不同的研究中肺癌特异性miRNA的重叠的已成为应用的miRNA用于LC的检测的主要问题。在该评价中包括的109种miRNA中，至少有两项研究仅报道了30种miRNA，而与miR-21一致地证明癌症患者中的水平有所上升不同，有些miRNA报道了相反的表达模式，例如miR-155，miR-182，miR-203，miR-205，miR-25和miR-566，尽管其中一些显示出对LC检测的良好诊断性能。
报道的miRNA生物标志物异质性的原因之一是研究人群的差异。不同的肿瘤组织学亚型或LC箱子阶段似乎显示至少部分地改变在血，miRNA谱，其可能是由于不同的角色一些miRNA可在肿瘤起始玩在组织学上不同的肿瘤微环境中的表达和进展。观察到34-miRNA小组在特定的特异性水平下，敏感性随着癌症分期的进展而暂时增加和4-miRNA检测组。但是，纳入研究的特定阶段分析仅基于极少数病例。此外，研究表明，其他人群特征也会影响miRNA标记物的鉴定。甚至其他良性疾病，例如慢性阻塞性肺疾病，哮喘和结核病，也会改变血液中的miRNA谱图，并使某些研究参与者不适合进行控制。因此，在本系统的审查，肿瘤基因检测网选择了西方人群和与疾病对照排除研究，以减少因上述因素包括miRNA的异质性。
样品制备是影响潜在标记候选物鉴定的重要分析前因素。由于与血浆和血清相比，细胞miRNA的浓度相对较高，因此建议在血液处理过程中进行第二次高速离心或过滤步骤。这将有助于从血浆或血清馏分中除去潜在的残留细胞和细胞碎片，以最小化样品可能导致结果的错误解释的血细胞污染的可能性。但是，纳入的研究中只有极少数应用了这种高速离心步骤。样品的溶血是另一个可能导致miRNA发现变异的因素。类红细胞特异的miRNA，例如miR-15b，miR-16，miR-141，miR-451和miR-486，它们在溶血样品中的水平最高可增加50倍。包括17项研究中，仅三个研究报告已经在数据处理期间获取的样品溶血考虑。尽管血浆和血清都是用于分析循环miRNA的可接受的样品类型，并且已观察到血浆和血清之间的miRNA浓度高度相关，但从不同样品类型获得的miRNA图谱之间存在差异，这可能解释了样品的异质性。在使用血浆样品的研究和使用血清样品的研究之间报道了miRNA生物标志物。与血浆样品相比，据报道血清样品中的miRNA浓度较高，但多样性较小，这表明凝血过程可能会影响循环miRNA的数量和种类。此外溶血是更可能的样品制备，期间影响等离子体的miRNA谱和血浆中使用的某些类型的抗凝剂，例如肝素和EDTA，也可能影响qPCR定量的miRNA的丰度。
作为分析因素的miRNA提取和定量方法的差异也可能影响癌症特异性miRNA的鉴定。研究表明，与其他miRNA提取试剂盒相比，miRNeasy试剂盒具有更好的miRNA提取效率。尽管如此，在纳入研究的提取方法是多样的和仅有少数研究中使用的试剂盒miRNeasy。在过去的几年中，定量实时聚合酶链反应已成为检测miRNA的最常用方法，所有纳入的研究均应用了该方法。值得注意的是，另外还使用了数字PCR，发现与qRT-PCR相比，它检测miRNA拷贝数的灵敏度更高。新一代测序等不断改进的新技术也可能为基于实时PCR的方法提供可行的替代方法，并能够检测新型miRNA以及每个样品中大量miRNA靶标。循环miRNA研究中存在的另一个重要但尚未解决的问题是标准化。目前，尚未建立循环miRNA作为血浆或血清中标准化的合适内源性对照。研究人员甚至将循环miR-16用于此目的，尽管它在癌症患者循环以及溶血样品中的变异性高或表达改变。但是，也有一些方法可用于以最小化实验变异，例如来自其他物种的尖峰式合成miRNA检查miRNA提取和处理过程中的技术变异性，或在实验过程的每个步骤中使用恒定体积的样品以对RNA输入进行某种程度的标准化。
考虑到上述局限性，一些研究试图开发新的生物信息学工具以减少分析偏差。在血清中对非小细胞肺癌诊断介绍差异表达的miRNA对。差异表达的miRNA对miR-15b和miR-27b对区分NSCLC病例和健康受试者的敏感性为100％，特异性为84％。在另一个例子中，在他们的巢式病例对照研究中，使用了miRNA比率而不是血浆中单个miRNA的数量作为标记。这些miRNA比率在高风险吸烟人群中对未来1-2年的LC发展具有良好的预测价值，其敏感性和特异性分别为87％和81％。通常通过将多个单独的miRNA组合在一起来提高miRNA的诊断或预测准确性。目前，大多数研究都建立在基于miRNA的面板上，这些面板显示出与LC具有统计学意义的关联。这可能仅捕获所包含的miRNA标记的主要作用。然而，已知的是，miRNA可与彼此交互这也可以有助于疾病的诊断或预测，通过一些研究所示例，其中的未差异在各个分析表达的miRNA组成部件的miRNA面板。因此，未来的研究应通过对miRNA标记的主要作用和相互作用进行建模来优化标记选择程序。
肿瘤基因检测网的评论表明，循环中的miRNA具有用作LC检测标记物的巨大潜力，并且可能是常规癌症筛查的有希望的候选者。相比之前的评论，肿瘤基因检测网通过纳入所有LC类型的组织学类型采用了更广泛的纳入标准，并且肿瘤基因检测网着重于在西方人群中进行的研究，以减少miRNA谱中异质性的主要来源。尽管以前的评论报道了纳入研究的巨大异质性以及与LC相关的miRNA标记的不一致，但很少有评论探讨异质性的来源。肿瘤基因检测网从多个角度全面研究了异质性，包括研究人群，生物样品类型和处理，miRNA检测方法以及数据归一化和分析。对这些因素的充分关注可能有助于将来对miRNA分析程序进行标准化。特别是，以下实施方式可能有助于减少测量和分析偏差并改善诊断性能：最小化分析前或分析变异性，利用较大的前瞻性研究，改进miRNA检测技术以及开发新的分析方法。将这些发现转化为临床实践和常规的另一个重要步骤是选择和验证真正相关的循环miRNA，以形成具有诊断价值的miRNA面板，甚至与其他类型的生物标记物形成多标记组合。但是，应注意的是，考虑到种族之间miRNA谱的异质性，本综述中报道的miRNA标记均来自西方人群。因此，应谨慎进行这些miRNA标记的一般化，因为本系统综述中总结的发现可能不适用于非西方人群。
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