食管癌高发区人群癌前病变的外周血中miRNAs筛查标志物研究

Esophageal squamous cell carcinoma (ESCC) is a complex and malignant tumor, and is one of the major cancers threatening human health. The early detection is critical for the cancer treatment and the patient survival. Circulating miRNAs is very stable and shows relatively specific expression profile in different diseases, it has potential to serve as a new kind of screening biomarker for ESCC. In the previous study, we have found the different expression panel for miRNAs in the ESCC tissue and adjacent tissue; in this project, the candidate miRNAs were validated blindly in the plasma of ESCC, dysplasia and healthy population by qRT-PCR at a case-control and a cohort study in ESCC high-risk area. Logistic regression model was used to estimate the parameters, and ROC curve was used to assess the accuracy of the miRNAs panel model. Meanwhile, we will compare the diagnosis accuracy of miRNAs panel to the other serum biomarkers, such as CEA、CA19-9、SCCA. At last, we will also conduct functional analyses by means of specialized algorithms, molecular biology techniques, and cell experiment to dissect its roles and regulatory networks in esophageal carcinogenesis. We intend to provide both early screening and prevention evidences for understanding the plasma miRNAs, as a biomarker of ESCC.

食管癌早期发现是其防治研究中的瓶颈问题。研究表明，外周血中miRNAs的差异表达与肿瘤发生风险相关。本课题组前期研究发现食管癌与其癌旁组织间有38个显著差异表达的miRNAs，这些差异表达的miRNAs在食管癌和癌前病变的外周血中的特异性及其在食管癌发生中的生物学功能，目前尚不清楚。本研究拟采用人群为基础的病例对照研究设计，用qRT-PCR技术盲法验证食管癌、异型增生和健康对照人群外周血中候选miRNAs的表达水平，探讨其与食管癌及癌前病变的关联；用Logistic回归构建筛检模型，ROC曲线评价模型的诊断价值；采用回顾性队列研究验证模型的外部真实性；并与血清中CEA、CA19-9、SCCA比较筛检效率；用生物信息学方法预测靶基因，最后从组织和细胞水平深入探讨特异miRNAs在食管癌发生中的作用机制。旨为食管癌早期筛查和人群筛查技术优化及预防效果评价的中间肿瘤标志物等研究提供科学依据。

食管癌是最常见的消化道恶性肿瘤之一，早期筛查和癌变预警是食管癌防治中的关键，然而目前仍然缺少灵敏、可靠的分子标志物。外周血miRNAs有可能成为理想的新型肿瘤分子标志物，尤其是在重要的食管癌癌前病变外周血中的诊断价值，目前未见报道。本项目利用高通量miRNAs芯片实验对52例食管鳞癌患者以及52例性别（1:1）、年龄（±5岁）匹配的健康对照者血清中的miRNAs差异表达谱进行初筛。随后基于我国食管癌高发现场的研究队列，进一步通过病例对照研究设计，用qRT-PCR技术验证7个候选miRNAs在100例食管鳞癌患者、100例异型增生患者和100例健康对照人群血清中的表达水平。结果显示，与健康对照者相比，miR-16-5p（P<0.001）、miR-197-5p（P<0.001）miR-320c（P<0.001）、miR-486-5p（P<0.001）在食管鳞癌患者的血清中表达上调，miR-16-5p（P<0.001）、miR-197-5p（P<0.001）、miR-320c（P<0.001）、miR-451a（P=0.002）、miR-486-5p（P<0.001）、miR-92a-3p（P=0.028）和miR-638（P<0.001）在异型增生患者的血清中表达上调。基于血清中miRNAs的表达水平，利用logistic回归模型及留一法交叉验证法构建食管鳞癌及癌前病变的筛查模型，食管鳞癌筛查模型ROC曲线下面积为0.856（95% CI：0.794-0.905）；异型增生筛查模型ROC曲线下面积为0.842（95% CI：0.778-0.893）。miRNAs表达谱筛查模型具有较高的诊断效能，诊断价值优于单独miRNA及传统的血清标志物CEA、CA199。另外，双荧光素酶基因报告实验的结果表明， miR-16-5p对HMGA2（P=0.001）和FBXW7（P=0.007）的荧光表达有明显的抑制作用。本研究基于我国食管癌高发现场的研究队列，利用高通量miRNAs芯片及qRT –PCR技术筛选ESCC及其癌前病变的血清miRNAs差异表达谱，在此基础上构建了ESCC及其癌前病变的筛查模型；并且通过双荧光素酶基因报告系统验证了miR-16-5p对于FBXW7基因和HMGA2基因的靶向调控作用，这对于食管鳞癌高危人群的早期筛查及精准预防具有重要意义。