Advanced Science：南大/药大团队首次证实，基于红细胞的新型液体活检可用于早期肺癌筛查和诊断

来源：奇点糕 2023-02-09 15:35

哺乳动物红细胞（RBC）是一类没有细胞核或线粒体的细胞，是氧气、二氧化碳和细胞代谢副产物的运输载体[1]。在哺乳动物红细胞成熟过程中，红系前体细胞在线粒体的辅助下将细胞核排出细胞外，产生无核网织红细胞，网织红细胞成熟后被释放到血液循环中，通过清除线粒体和其他细胞器进一步成熟为红细胞[2-3]。

有文献报道，某些存在脾脏功能缺陷的患者循环红细胞中存在含有DNA的包涵体，这种包涵体被称为Howell-Jolly小体（HJBs），HJBs的形成是红系发育异常过程的结果，大多数HJBs含有着丝粒区DNA，只有少数HJBs的DNA来自常染色质[4-5]。但成熟红细胞是否含有DNA及DNA的种类尚不明确。

近日，南京大学医学院的陈奇涵及中国药科大学生命科学与技术学院梁宏伟团队在Advanced Science上发表了重要研究成果。

他们发现，人类成熟红细胞中含有的长片段DNA在健康人群和患者间存在显著差异，这也是首次发现基于红细胞的新型液体活检技术可用于早期肺癌和恶性肿瘤[6]。

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既往研究表明，红细胞不仅可以通过自身表面的Toll样受体9（TLR9）与细胞游离mtDNA和致病DNA结合，调节机体功能，还能在肿瘤进展和转移中发挥重要作用[7-8]。

鉴于此，研究团队猜想，红细胞中或许含有来源于肿瘤细胞的物质。

于是，研究团队首先对成熟红细胞中是否含有DNA这一问题进行了研究。从健康供者的新鲜全血中分离出红细胞后，研究团队通过镜下观察和流式细胞术检测了红细胞的纯度，并确认得到的样本中无单核细胞、T细胞掺杂。

接着，研究团队使用4 ,6-二脒基-2-苯基吲哚（DAPI）对红细胞中的DNA进行染色后发现，红细胞中不仅存在DNA，且DNA充满了整个红细胞内部。当研究团队使用原子力显微镜（AFM）观察红细胞中的DNA时发现，在红细胞DNA中存在多个中位长度为数千bps的DNA片段，且这一现象为成熟红细胞特有。

红细胞DNA的性质和特征

随后，研究团队利用二代测序获得了这些DNA信息，结果发现，超过98.72%的DNA片段来源于人类基因组，且这些DNA片段覆盖了核基因组（平均90.02%）和线粒体基因组（100%）的大部分区域。

研究团队还发现，DNA在红细胞之间分布不均匀，此外，DNA片段在每条染色体上的分布存在一些较明显的缺失。

接着，研究团队进一步探索了不同健康状态下（健康人群、肺部有良性结节的以及有恶性肿瘤的患者）红细胞内DNA的表达情况。

研究共收集了20份新鲜血液样本，其中健康献血者3例，肺良性小结节患者6例，肺癌患者11例。结果发现，健康献血者的红细胞DNA在全基因组中分布非常均匀，而大多数良性结节或癌症患者的红细胞DNA拷贝数存在明显差异，且在多个样品中均观察到多个区域存在缺失。

大多数良性结节或癌症患者的红细胞DNA拷贝数存在明显差异

由于红细胞DNA拷贝数变异（CNV）在不同组别样本中显示出明显差异，研究团队进一步探索了红细胞DNA是否可以被用来筛查肺癌患者。

基于20个样本共筛选出4202个组间CNV差异显著的区域，进行聚类后明显形成了三个组。其中18个样本均在聚类后被准确分组，也就是说，红细胞DNA可以有效区分健康人群、良性结节和肺癌患者。