tRNA特征对非小细胞肺癌的诊断和预后价值

近日，杂志communications medicine上发表了一篇题为“Liquid biopsy diagnostics for non-small cell lung cancer via elucidation of tRNA signatures”的文章，在这项研究中，作者通过采用基于机器学习的方法，利用来自多个全球NSCLC队列的小RNA测序数据成功识别了一个六tRNA诊断特征，并在独立的血液外泌体数据集中验证了该tRNA特征的诊断性能。此外，三个特征tRNA还显示了独立生存预测的预后价值。功能研究提示特异性tRNA及其相关片段在肿瘤代谢途径中的潜在调节作用。

作者对包含1679个样本的数据集进行了全面分析，整合了1446例组织样本（来自TCGA、GEO等公共数据库）和233例血浆外泌体样本（来自RUSH医学中心）（图a）。主成分分析（PCA）显示，对照组和肿瘤组之间tRNA表达谱存在显著差异（p=2.2×10−16），突出了tRNA作为癌症检测的鉴别标记的潜力（图b）。

通过比对肿瘤样本中与对照组，作者鉴定出由4个上调 （tRNA-Val-CAC-2-1, tRNA-Leu-AAG-2-3， tRNA-Val-CAC-1-5和tRNA-Lys-CTT-3-1）和2个下调（tRNA-Ala-TGC-3-2和tRNA-Asp-GTC-1-1）tRNA组成的标志物。这组标志物在‌组织样本中AUC达0.97（发现数据集）和0.96（验证数据集）（图a，d）；在独立验证集‌外泌体样本中的AUC为0.84（图g），在区分恶性和良性疾病方面有着很高的准确性。总之，6 - tRNA特征已经在多个阶段和数据集上被成功识别和验证，突出了其作为检测NSCLC的可靠特征的潜力。

研究队列人群具有不同年龄、性别、组织学亚型、AJCC病理分期和吸烟史，作者评估了不同类别样本中6 - tRNA特征t得分的稳健性。整合来自TCGA和RUSH数据集的结果显示，t评分在不同年龄人口统计数据中始终表现优异，AUC值为0.86，没有单个年龄组的AUC低于0.83。同样，综合所有可用数据集的数据，t评分在不同性别、组织学亚型和吸烟状况下都具有一致的高诊断性能（图d-h）。对不同AJCC病理分期的t评分在诊断早期（I期和II期）和晚期（III期和IV期）非小细胞肺癌方面具有高诊断性能，每个阶段的AUC值都不低于0.94（图i）。

总之，t评分作为非小细胞肺癌诊断的潜在独立生物标志物，超越了性别、年龄组、组织学亚型、吸烟史和病理分期的差异。

作者鉴定出6个tRNA特征中的3个tRNA-Lys-CTT-3-1、tRNA-Val-CAC-2-1和tRNA-Leu-AAG-2-3显示出显著的预后价值。这三种tRNA的表达升高与更高的死亡风险有关，突出了它们作为肺癌独立预后生物标志物的潜力。tRNA-Lys-CTT-3-1的风险比（HR）为1.37，tRNA-Val-CAC-2-1的风险比为1.33，tRNA-Leu-AAG-2-3的风险比为1.30。整合3个tRNA的评分可独立预测生存（HR=1.44），低风险组中位生存优势约为3年（图d）。

通过与mRNA分子的相互作用，tRNA片段（tRFs）在肿瘤发生的转录后过程中成为重要的调节因子。作者研究发现69个tRFs在恶性和非癌样本中有显著差异表达，其中两个上调的tRF，5 ' -tRF-Val-CAC-2-1和5 ' -tRF-Val-CAC-1-5，是从6-tRNA标志物的衍生片段。5’-tRF-Val-CAC-2-1等片段与母体tRNA表达高度相关（r=0.78）。KEGG通路富集分析发现6条重要通路显著富集，显著富集于代谢通路（如氧化磷酸化、嘌呤代谢），这些通路与患者生存显著相关（如氧化磷酸化HR=1.23）（下图e）。

总之，研究结果表明，tRNA通过加工成tRF并影响mRNA稳定性和翻译调控，在调节非小细胞肺癌肿瘤发生的关键代谢网络中发挥重要作用。

本研究分析了来自多个研究的小RNA测序数据，确定了一个用于非小细胞肺癌诊断的6- tRNA特征。该研究通过多中心、多阶段验证，确立了tRNA标志物在NSCLC诊断和预后中的价值，并阐明了其表观遗传调控机制。在发现队列中实现了0.97的AUC值，在独立验证集中实现了0.84的AUC。该特征有效地区分了癌变样本和良性样本（AUC = 0.85），并且在临床和人口统计学变量中表现一致，即使对于早期肺癌诊断AUC值也超过0.80。此外，三个特征tRNA还显示了独立生存预测的预后价值。功能研究提示特异性tRNA通过加工成tRF在肿瘤代谢途径中的潜在调节作用。未来需结合前瞻性临床试验推动临床应用，同时深化tRNA在肿瘤代谢中的基础研究。