尿液中的exRNA是有用的生物标志物

麻省总医院的研究人员发现，尿液中的细胞外RNA（exRNA）可能是两种最常见的肌营养不良症的生物标志物，这些分子可无创地为患者和医生提供药物治疗信息。结果发表在《Nature Communications》，首次表明，尿液中的exRNA可用于监测非直接影响泌尿系统的疾病。

“方便、无痛和相对低成本的检验可以促进药物开发，绕过侵入多处肌肉组织的生物活检，”文章通讯作者神经内科教授Thurman Wheeler说。“尿液exRNA监测预测超前于目前临床表现出来的肌肉功能，告知医患所需的药物剂量，并尽可能地提早确定是否需要调整剂量，这对于现有的侵入性肌肉活检来说是不可能的。”

有几种类型的肌营养不良，表型都是进行性肌肉无力和肌肉量减少。杜氏肌营养不良（DMD）是最常见的，症状通常始于5岁以下。强直性肌营养不良（DM）是成年人最常见的发病形式，有DM1和DM2两种表型，每种由不同基因突变引起。在DMD中，突变影响抗肌萎缩蛋白（dystrophin）基因，DM1相关突变是DMPK，DM2则是CNBP基因，后两种都涉及多核苷酸重复，导致RNA分子异常加工。

DM1突变影响RNA剪接（从RNA分子中去除非编码片段）。一个基因通常可以产生几种不同蛋白，其差异来自不同的RNA剪接模式。DM1突变干扰几种蛋白质的RNA剪接，肌肉活检RNA剪接变异版本分析已被用于诊断患者疾病严重程度，在动物模型中也用来指示潜在治疗是否可及它们的分子靶标。最近针对DM1药物的临床试验仅限于成人患者，部分原因是出于需要反复进行肌肉活检的关系。

血液和尿液等体液中的微囊泡携带和运输exRNA，内容物包含信使、非编码和微RNA，并可以反应突变、缺失等分子变异。科学家们已经在患者血液中发现了一些肌营养不良相关RNA和蛋白质生物标志物。从受DM1影响的骨骼肌和心肌组织中提取exRNA似乎不太可能，但是流经这些组织的exRNA通过肾过滤系统进入尿液以后，是如此容易接近。

因此，Wheeler团队试图对来自血液和尿液的微囊泡进行分析以筛查关联DM1突变的exRNA。

在这项研究中，他们总共确定了10种不同的转录本在DM1患者体内交替剪接，其中大多数与患者肌肉中的一样。根据这10种转录本的复合生物标志物，可以100%准确地区分DM1患者和其他未受影响的对照组。他们采集了DM1患者几个月内的尿液样本，结果重复性很高，可以准确地反应疾病状态和治疗反应。

随着液体活检RNA剪接分析方法进步，研究人员发现，与尿液和血液中的exRNA相比，尿液细胞中的总RNA剪接模式并不适合做为生物标志物，它们无法区分DM1患者和对照组。同时，一些尿液exRNA转录本的剪接模式可以反映DM1症状的严重性，特别是一些无临床症状的DM1突变携带者，他们尿液中的exRNA剪接模式介于有症状的患者和不受该疾病影响的对照志愿者。

目前，用于治疗DMD的一组药物正在进行评估，6名未经治疗的DMD患者的尿液exRNA可以准确地反应每位患者的特定基因突变，两名接受了eteplirsen（一种FDA批准的诱导跳过靶外显子的DMD药物）治疗时，尿液中的exRNA指标显示，药物正在抵达其分子靶点，该证据不曾通过肌肉活检验证。

“尿液exRNA是鉴定RNA剪接变异版本的一种有价值的新方法，它有助于将基因变异与几种疾病症状关联，并且是以无创式的方法，”哈佛医学院神经学助理教授Wheeler说。“这些发现支持了尿液、血液或脑脊液内的exRNA作为生物标志替代物的研究。”