Sci Reps l 血浆来源的外泌体 tRF-3004a 作为结直肠癌的诊断生物
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2026-02-27 10:19:41
今天分享一篇生信文章“Plasma-derived exosomal tRF-3004a as a diagnostic biomarker for colorectal cancer”，这篇文章发表在Sci Rep期刊上，影响因子为3.9。
作者使用 tRF explorer 数据库分析了结直肠癌（CRC）及其邻近正常组织的 tRF 和 tiRNA 序列数据，阈值为|log2FC|>1.5 和 P < 0.05。分析结果显示，在 CRC 组织中存在一种新的与 CRC 相关的 tsRNA，tRF-3004a，其显著上调（log2FC = 2.75, P < 0.05）。tsRNAs 是通过 tRNA 上特定的切割位点产生的片段，并根据这些切割模式被分类为 tiRNAs 和 tRFs。其中，tiRNAs 包括 5’-tiRNA 和 3’-tiRNA，而 tRFs 包括 tRF-1、tRF-3、tRF-5、tRF-2 和 i-tRF。通过 tRFdb和 GtRNAdb等数据库，作者发现 tRF-3004a 是一个 17 核苷酸的片段，来源于 tRNA-Gln-CTG-1-1（TCTCGGTGGAACCTCCA）。Lu 等人 22 进行的二次分析表明，来自血浆外泌体的 tRF-3004a 在 CRC 患者中上调（log2FC = 3.16, P < 0.05）。 因此，作者推测血浆来源的外泌体 tRF-3004a 可能可以作为结直肠癌的潜在液体活检生物标志物。
tRF-3004a 的特征。(A) 基于 tRF explorer 数据库的 CRC 和邻近正常组织中 tsRNA 表达谱的火山图。(B) 基于 tRF explorer 数据库的 CRC 和正常组织中 tRF-3004a 的表达水平。(C) tsRNA 的生物合成和分类。(D) tRF-3004a 来源于 tRNA-Gln-CTG-1-1。(E) GtRNAdb 数据库中的 tRNA-Gln-CTG-1-1 信息。CRC，结直肠癌；tsRNA，tRNA 衍生的微小 RNA；tRF，tRNA 衍生的片段；GtRNAdb，基因组 tRNA 数据库。****P<0.0001。血浆来源的外泌体 tRF-3004a 的方法学评价
血浆外泌体通过沉淀试剂从结直肠癌（CRC）患者和健康对照（HCs）中收集和分离。透射电子显微镜（TEM）显示直径为 30–150 nm 的杯状结构，与典型外泌体的尺寸和形态一致。纳米流式细胞术揭示出单分散的颗粒群，峰值直径约为 80 nm。蛋白质印迹分析证实了外泌体特异性标志蛋白（CD63 和 TSG101）的存在，以及非外泌体蛋白钙网蛋白的缺失。为研究 tRF-3004a 作为结直肠癌新型诊断生物标志物的潜力，作者全面评估了检测方法。该检测方法表现出特异性，具有平滑的扩增曲线和单峰熔解曲线。Sanger 测序证实定量实时聚合酶链反应（qRT-PCR）产物中存在完整的 tRF-3004a 序列。
tRF-3004a 的方法学评价。(A) 代表性透射电子显微镜(TEM)图像显示外泌体的特征性杯状形态。比例尺：200 nm。(B) 使用纳米流式细胞仪测定外泌体尺寸分布。(C) 外泌体特异性蛋白标志物(CD63 和 TSG101)和非外泌体标志物钙网蛋白的 Western blot 分析。(D, E) tRF-3004a 的扩增和熔解曲线。(F) 使用 Sanger 测序确认 tRF-3004a 的 qRT-PCR 产物。TEM，透射电子显微镜；qRT-PCR，定量实时聚合酶链反应；TSG101，肿瘤易感性基因 101。CRC 患者血浆来源外泌体 tRF-3004a 水平及其与临床病理参数的相关性
作者评估了来自结直肠癌（CRC）患者队列（n = 123）和健康对照（HCs）（n = 79）血浆样本中血浆来源外泌体 tRF-3004a 的表达水平。qRT-PCR 分析显示，患者 tRF-3004a 表达水平显著高于健康对照。随后，作者研究了 tRF-3004a 表达与 CRC 患者临床病理参数之间的相关性。根据 tRF-3004a 的中位表达值，作者将 123 名 CRC 患者分为高表达组（>2.282，n = 62）和低表达组（≤2.282，n = 61）。作者发现 tRF-3004a 表达与淋巴结转移（P = 0.008）、肿瘤-节点-转移（TNM）分期（P = 0.005）、神经/血管侵袭（P < 0.001）和 CEA 水平（P = 0.036）呈显著正相关，但与性别、年龄、肿瘤大小、结肠或直肠位置、T 分期或 CA19-9 水平无关。这些发现表明 CRC 患者血浆来源外泌体 tRF-3004a 的上调及其与疾病进展的关联
CRC 患者血浆来源外泌体 tRF-3004a 水平。(A) CRC 患者（n = 123）和健康对照者（n = 79）的血浆来源外泌体 tRF-3004a 表达水平。(B) 有淋巴结转移（n = 55）和没有淋巴结转移的 CRC 患者（n = 68）。(C) I-II 期（n = 67）和 III-IV 期（n = 56）CRC 患者。 (D) 有神经/血管侵犯（n = 62）和没有神经/血管侵犯的 CRC 患者（n = 61）。 (E) CRC 患者手术前和手术后（n = 20）。 (F) CRC 患者与健康对照者术后血浆来源外泌体 tRF-3004a 表达水平的比较。CRC，结直肠癌；HCs，健康对照者； **P < 0.01； ***P < 0.001； ****P < 0.0001； ns，无显著差异； P-值采用 t 检验、Mann–Whitney U 检验和 Wilcoxon 符号秩检验计算。
随后，作者根据临床病理参数对患者进行分层，以进一步分析每个亚组中 tRF-3004a 的表达差异水平。作者发现，与无淋巴结转移的患者相比，淋巴结转移性结直肠癌患者的血浆来源外泌体 tRF-3004a 表达水平显著升高。此外，III-IV 期结直肠癌患者的 tRF-3004a 表达水平显著高于 I-II 期患者。此外，神经/血管侵袭性结直肠癌患者的 tRF-3004a 水平也有所增加。此外，20 例结直肠癌患者术后血浆样本显示，术后 tRF-3004a 水平显著降低，最终恢复至与健康对照无显著差异的水平（P = 0.3016）。这些发现表明，血浆来源外泌体 tRF-3004a 是结直肠癌诊断的一种有前景的生物标志物。血浆来源的外泌体 tRF-3004a 在结直肠癌中的诊断意义
为评估血浆来源的外泌体 tRF-3004a 对结直肠癌的诊断价值，作者对 tRF-3004a、CEA 和 CA19-9 进行了 ROC 分析。结果表明，tRF-3004a 的表达水平能有效区分结直肠癌患者和健康对照者，曲线下面积（AUC）为 0.819（95% CI 0.763–0.875）。该 AUC 值高于 CEA 的 0.681（95% CI 0.608–0.754）和 CA19-9 的 0.658（95% CI 0.584–0.732）。此外，当这些生物标志物（tRF-3004a、CEA 和 CA19-9）联合诊断时，AUC 达到峰值 0.867（95% CI, 0.819–0.916）。该联合检测的最佳截断值为 0.703，敏感性为 0.707，特异性为 0.987。血浆来源的外泌体 tRF-3004a 是结直肠癌诊断的新型生物标志物，其与其他已建立的结直肠癌标志物结合可显著提高诊断效率。
血浆来源外泌体 tRF-3004a 在结直肠癌患者中的诊断价值。(A) 血浆来源外泌体 tRF-3004a 在结直肠癌患者中的诊断价值。(B) 用于区分结直肠癌患者和健康对照者的 tRF-3004a、CEA 和 CA19-9 的独立或联合 ROC 曲线。ROC，受试者工作特征；CEA，癌胚抗原；CA19-9，糖类抗原 19-9。下游预测血浆来源的外泌体 tRF-3004a
为探究 CRC 进展背后的潜在分子机制，作者使用 tsRNA 靶点预测工具（tRFtarget 和 tRFtar）来识别 tRF-3004a 调控的假想基因。作者的分析在数据库中发现了 82 个共同靶基因。随后的 Gene Ontology（GO）功能富集分析显示，这些靶基因涉及多种生物学过程，包括病毒过程、细胞因子介导的信号通路、转录调节复合物、膜微结构域、转录共调节活性以及 DNA 结合转录因子结合。此外，Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes（KEGG）通路富集分析表明，tRF-3004a 的靶基因主要富集在癌症、细胞凋亡和人类乳头瘤病毒（HPV）的关键通路中。
对已鉴定 tRF-3004a 的生物信息学分析。(A) 潜在靶基因。(B) 潜在靶基因的 GO 富集分析。(C) 潜在靶基因的 KEGG 通路分析 23。GO，基因本体论；KEGG，京都基因与基因组百科全书。
总结
在本研究中，作者观察到结直肠癌患者的血浆来源外泌体 tRF-3004a 水平显著升高。此外，tRF-3004a 的表达增加与结直肠癌患者的多种临床病理特征显著相关。
