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目的:本研究希望建立基于微滴式数字PCR(droplet digital polymerase chain reaction,ddPCR)检测血浆外泌体环状RNA(circular RNA,circ RNA)的操作平台,验证基于二代测序(next-generation sequencing,NGS)技术筛选出的差异表达的结直肠癌肝转移(colorectal cancer liver metastasis,CRLM)相关的血浆外泌体circ RNA,探究血浆外泌体circ RNA作为结直肠癌肝转移诊断标志物的临床意义,并结合其他标志物,构建基于血浆外泌体circ RNA的结直肠癌肝转移的临床诊断模型。方法:(1)血浆外泌体中差异环状RNA的筛选:入组6例原发结直肠癌患者(primary colorectal cancer,p CRC)和6例结直肠癌肝转移患者,利用二代测序技术和生物信息学分析,筛选出差异表达的血浆外泌体circ RNA并用实时荧光定量逆转录PCR(quantitative reverse transcription-polymerase chain reaction,q RT-PCR)小样本初筛,选定血浆外泌体circ RNA以进行后续研究。(2)利用微滴式数字PCR检测结直肠癌血浆外泌体环状RNA:选取150例p CRC患者与150例CRLM患者临床血浆样本,用试剂盒法提取外泌体RNA,应用透射电镜,蛋白质免疫印迹(western blot,WB)实验、纳米粒径追踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)验证外泌体,用核酸外切酶(ribonuclease R,RNase R)消化实验验证circ RNA存在。利用ddPCR技术大样本检测血浆外泌体Circ_0001296的表达情况,采用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)分析血浆外泌体Circ_0001296鉴别p CRC和CRLM的价值,确定最佳临界值,ROC曲线下面积(area under the ROC curve,AUC)评价诊断效能,并结合临床病理因素进行分析。同时把结直肠癌患者分为结肠癌组和直肠癌组,分别做了ROC曲线来评估血浆外泌体Circ_0001296在各组对鉴别原发肠癌和肝转移的诊断价值,确定最佳临界值。(3)基于血浆外泌体Circ_0001296的结直肠癌肝转移的临床诊断模型的构建:收集患者临床指标CEA、CA19-9、CA125和TK1,比较单项指标对结直肠癌肝转移的诊断价值。进行Logistic回归确定CRLM的独立危险因素,构建基于血浆外泌体Circ_0001296的结直肠癌肝转移的临床诊断模型,按同样的方法构建基于血浆外泌体Circ_0001296的结肠癌肝转移和直肠癌肝转移的临床诊断模型。结果:(1)本研究中共检测到207个在p CRC和CRLM之间的表达差异倍数达到2倍以上的circ RNA,其中在CRLM患者中上调的有123个,下调的有84个。结合我们前期实验结果经q RT-PCR检测发现Circ_0001296和Circ_0007059这两个基因在CRLM患者中高表达。(2)(1)血浆外泌体的鉴定:经透射电镜,WB和NTA验证,本实验提取的微囊泡符合外泌体相关特征。Circ RNA的鉴定:提取的外泌体Circ_0001296可耐受RNase R的消化,验证了环状结构。(2)ddPCR检测结果:与p CRC患者相比,CRLM患者血浆外泌体Circ_0001296高表达(P<0.05)。血浆外泌体Circ_0001296对于CRLM的诊断效能和最佳临界值的确定:ROC分析血浆外泌体Circ_0001296鉴别p CRC和CRLM的诊断效能为0.807,区分p CRC和CRLM的最佳临界值为46。血浆外泌体Circ_0001296与病理分化程度、淋巴浸润、分期均有显著相关性(均p<0.05)。在结肠癌组血浆外泌体Circ_0001296区分原发性结肠癌和结肠癌肝转移的诊断效能为0.816,最佳临界值为48;在直肠组血浆外泌体Circ_0001296区分原发性直肠癌和直肠癌肝转移的诊断效能为0.806,最佳临界值为54。(3)(1)鉴别p CRC和CRLM的各单项临床指标AUC为Circ_0001296(0.807)、CEA(0.749)、CA19-9(0.682)、CA125(0.669)及TK1(0.636),(P均<0.05),以Circ_0001296诊断效能最高,CA19-9的敏感性最高,CA125的特异性最高。(2)基于血浆外泌体Circ_0001296的结直肠癌肝转移的临床诊断模型的构建:Logistic回归分析结果显示这五个指标都是CRLM的独立危险因素(均p<0.05)。做联合诊断的ROC曲线,得到AUC为CEA+Circ_0001296(0.868)、CA19-9+Circ_0001296(0.825)、CA125+Circ_0001296(0.845)及TK1+Circ_0001296(0.826),均高于单项诊断效能。当血浆外泌体circ RNA与CEA、CA19-9、CA125、TK1这四项标志物联合诊断时,诊断效能可以提高到0.900。(3)构建基于血浆外泌体Circ_0001296的结肠癌肝转移的临床诊断模型:Logistic回归分析结果显示血浆外泌体Circ_0001296、CEA是结肠癌肝转移的独立危险因素(均p<0.05),血浆外泌体Circ_0001296联合CEA的结肠癌肝转移的临床诊断模型的诊断效能为0.872。构建基于血浆外泌体Circ_0001296的直肠癌肝转移的临床诊断模型:Logistic回归分析结果显示这五个指标都是直肠癌肝转移的独立危险因素(均p<0.05)。血浆外泌体Circ_0001296联合CEA、CA19-9、CA125、TK1这四个标志物的直肠癌肝转移的临床诊断模型的诊断效能为0.902。结论:本研究是首次利用ddPCR对结直肠癌血浆外泌体circ RNA进行较大样本检测的研究。我们的研究结果表明血浆外泌体Circ_0001296能有效区分p CRC和CRLM患者,外泌体环状RNA可以作为结直肠癌肝转移的非创性诊断标志物。我们还构建了基于血浆外泌体Circ_0001296的结直肠癌肝转移的临床诊断模型,对鉴别p CRC和CRLM具有良好的诊断价值。