上海
近年來，隨著精準醫療理念的不斷深化，液體活檢技術正逐漸成為癌癥診斷和監測的核心手段之一。循環游離DNA（cfDNA）檢測，尤其是基因突變的檢測已被臨床逐步采納。但在早期癌癥，尤其是結直腸癌（CRC）這類發病隱匿、癥狀不明顯的腫瘤中，cfDNA因含量極低，靈敏度和特異性均受到限制，亟需尋找新的替代生物標志物。
而這一次，研究者的目光被投向了循環游離RNA（cfRNA）這一更為“微弱”的分子上。血漿cfRNA是一類存在于血液中的短片段RNA，普遍認為來源于機體細胞凋亡、組織更新或外泌體釋放。由于cfRNA易被RNA酶降解、含量低、片段短，長期以來它并不被視為液體活檢的理想材料。
但事實上，cfRNA具有明顯優勢：其反映的是轉錄層面的動態變化， 能夠在基因表達失衡早期階段便提供信號 ，比DNA層面的突變或拷貝數變異更靈敏。此外，RNA的修飾模式，如甲基化，在調控穩定性、剪接、翻譯等方面具有核心功能，這類修飾若能被精準檢測，有望成為極具前景的新一代疾病生物標志物。
然而，RNA修飾的高通量檢測一直是個技術瓶頸，尤其在cfRNA這種極低豐度、極短片段的樣本中，常規測序策略幾乎束手無策。
面對cfRNA修飾檢測的難題， 2025年7月8日， 芝加哥大學何川教授 聯合多個 團隊 在Nature Biotechnology上發表了文章Modifications of microbiome-derived cell-free RNA in plasma discriminates colorectal cancer samples，開發出一種新的RNA修飾測序方法——LIME-seq（Low-Input Multiple Methylation Sequencing）(圖1)。
圖1. LIME-seq示意圖
LIME-seq具有三大亮點：
1. 極低起始量需求 ：僅需不到2ng RNA即可開展建庫與修飾測序。
2. 廣譜修飾檢測 ：LIME-seq可以對包括m 1 A、m 1 G、m 3 C、m 2 2 G等多種類型RNA甲基化和其它修飾具有響應。
3. 突變信號為核心 ：借助HIV逆轉錄酶對修飾位點的“讀通”能力，LIME-seq將RNA修飾轉換為可識別的堿基突變信號，進而實現修飾的定位與定量。
此外，LIME-seq還采用了RNA-cDNA雙連接策略，有效避免了傳統建庫過程中對短片段RNA的丟失問題。這一技術突破使得cfRNA甲基化檢測變得現實可行，并具備了高通量、定量和高分辨率三大特征。
令人意外的是，在對36位非癌人群血漿cfRNA的測序中，研究團隊發現 約20–40%的cfRNA序列并不來源于人類基因組，而是來自腸道共生菌 。
這些“非人源”cfRNA主要為30–50 nt的tRNA或rRNA片段，覆蓋了多達幾百種細菌種屬，包括了腸道優勢菌門，如
Bacillales、Enterobacterales、Pseudomonadales等。研究者通過比對實驗室培養菌株RNA樣本，進一步驗證了這些微生物cfRNA在血漿中的真實存在， 排除了樣本污染等干擾因素 。這一發現首次明確： 微生物cfRNA可以被穩定釋放入外周血中，且攜帶著人體微生物組的修飾信息。
為了驗證cfRNA修飾在癌癥檢測中的實際應用潛力，研究團隊對來自27例結直腸癌患者和36例非癌對照者的血漿樣本進行了系統性的LIME-seq分析。結果發現，結直腸癌患者血漿中多種微生物來源的cfRNA甲基化水平顯著升高。基于這些修飾特征，研究人員構建了一個支持向量機（SVM）分類模型，能夠精準地區分癌癥患者與非癌個體，其預測準確性在訓練隊列中達到AUC 0.98的水平。值得強調的是，該模型在0/I期等早期結直腸癌患者中同樣展現出出色的分類能力，表明其應用潛力不僅限于晚期癌癥的檢測。在此基礎上，研究團隊進一步構建了由12個修飾位點組成的cfRNA特征panel，驗證發現，該模型在兩個獨立驗證隊列（共53例樣本）中依舊保持高度穩定的表現。更進一步的分析還揭示，部分關鍵修飾位點在不同癌癥分期中呈現出連續性的動態變化，暗示其有望成為反映腫瘤進展狀態的潛在分子標志物。
研究團隊還嘗試將該策略應用于 胰腺癌樣本 ，在一個小規模隊列中同樣觀察到了微生物cfRNA修飾的差異，提示該策略在 非腸道癌癥中的可推廣性 。這說明，cfRNA修飾不僅可能反映組織病變，也可能反映人體微生物組對腫瘤環境的響應，是“宿主-微生物”雙重信號的理想融合點。
這項研究首次在超過百例受試者的臨床樣本中，系統性地展示了cfRNA修飾圖譜在癌癥早篩中的可行性與有效性。研究不僅揭示了微生物來源的cfRNA廣泛存在于人類血漿中，而且明確了其修飾水平的變化與腫瘤狀態密切相關。相比傳統的RNA表達量檢測，cfRNA修飾更穩定、信號更早，尤其適用于捕捉癌癥早期的微弱生物學變化。通過LIME-seq這一低輸入、高分辨率的新技術，研究團隊建立了基于cfRNA修飾特征的精準識別模型，在結直腸癌乃至其他癌種中均展現出良好的分類能力與潛在應用前景。
未來，cfRNA修飾圖譜，無論來源于宿主還是共生微生物，都可能發展為跨癌種、跨平臺適用的無創檢測工具。同時，這一分子層面的信息還將有助于深入理解腫瘤發生發展過程中，宿主與微生態系統之間的復雜互作機制，為精準診斷與干預提供全新方向。這一新方法也對其它疾病或細菌檢測開拓了新思路。
芝加哥大學何川教授團隊、香港科技大學張理升教授團隊、芝加哥大學醫學院Bissonnette醫生團隊聯合完成。第一作者為芝加哥大學博士生 鞠成威 。
附何川團隊近期部分工作：
（2024）
（2024）
（2024）
（2024）
（2024）
（2024）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2023）
（2022）
（2022）
（2022）
（2022）
（2022）
（2021）
（2021）
（2021）
（2020）
（2020）
（2020）
（2020）
（2020）
（2020）
（2020）
（2019）
（2019）
（2019）
（2019）
（2019）
（2018）
（2017）
（2017）
（2017）
（2016）
（2016）
（2016）
https://doi.org/10.1038/s41587-025-02731-8
制版人： 十一
學術合作組織
（*排名不分先后）
戰略合作伙伴
（*排名不分先后）
轉載須知
【非原創文章】本文著作權歸文章作者所有，歡迎個人轉發分享，未經作者的允許禁止轉載，作者擁有所有法定權利，違者必究。
BioArt
Med
Plants
人才招聘
近期直播推薦
特別聲明：以上內容(如有圖片或視頻亦包括在內)為自媒體平臺“網易號”用戶上傳并發布，本平臺僅提供信息存儲服務。
Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.
