Nature Medicine：癌症诊断的“独行侠”——RNA测序如何凭一己之力改写游戏规则

解码生命：当“食谱大全”遇上“主厨的当日菜单”

要理解RNA测序的独特之处，我们不妨先来打个比方。想象一下，我们细胞的DNA就像一部包罗万象的《传世食谱大全》。这本书记录了制作人体这道复杂“菜肴”所需的所有配方，每一个基因就是一个配方。而癌症，则源于这本书里出现的各种错误，例如某个字母印错了的单核苷酸变异 (Single Nucleotide Variant, SNV)；配方中多了一行或少了一行字的插入和缺失 (Indel)；以及更复杂的错误，比如把“红烧肉”的配方和“冰激凌”的配方错误地拼接在了一起，形成了一个全新的、怪物般的“融合菜谱”——这就是基因融合 (Gene Fusion)。

传统的DNA测序，就是要通读这本厚厚的《食谱大全》，找出这些错误。对于找错字（SNV）和找增删行（Indel），它非常在行。但对于寻找“融合菜谱”（基因融合），DNA测序却常常碰壁。为什么呢？因为基因融合的断裂点通常发生在基因的“非编码区”，也就是内含子（intron）区域。在我们的《食谱大全》里，内含子就像是配方之间大量的空白页、注释等“非核心内容”，想在这里精确地找到两个不同配方被错误“粘合”的点，无异于大海捞针。

而RNA，则扮演了一个完全不同的角色。如果说DNA是《传世食谱大全》，那么RNA就是“主厨当天正在使用的菜单卡片”。细胞在制造蛋白质时，会把需要的配方（基因）“抄写”到RNA这张卡片上，并巧妙地把所有“非核心内容”（内含子）都去掉，只保留最关键的“制作步骤”（外显子）。这个过程被称为剪接（splicing）。这时，RNA测序的优势就显现出来了。当一个“红烧肉-冰激凌”的融合基因被激活时，它会被转录成一个同样融合的RNA。RNA测序能立刻发现这个奇怪的组合，信号非常清晰。因此，理论上，RNA测序是检测基因融合的“天选之子”。

真实世界的考验：RNA测序能否应对“疑难杂症”？

为了验证靶向RNA测序的真实战斗力，研究团队进行了一项规模空前的临床实践。在2017年8月至2023年11月的六年间，他们总共为2,310名癌症患者进行了靶向RNA测序检测。

这个队列的构成极具挑战性，堪称“真实世界”的缩影。患者年龄跨度巨大，从刚出生的婴儿到90岁的耄耋老人，中位年龄仅为13岁；肿瘤类型纷繁复杂，涵盖了中枢神经系统（Central Nervous System, CNS）肿瘤、各种实体瘤以及血液系统肿瘤。最关键的是，在所有样本中，高达76%来自于福尔马林固定石蜡包埋（formalin-fixed paraffin-embedded, FFPE）的组织。这种保存方法对RNA的破坏性极大，从中提取高质量的RNA本身就是一项技术挑战。

面对如此苛刻的条件，这项靶向RNA测序技术的表现如何呢？结果令人振奋。在2,310个样本中，最终只有110个样本（4.8%）因RNA质量不足而检测失败。这意味着，即使面对大量经过“摧残”的FFPE样本，该技术的成功率也高达95.2%。这强有力地证明了，这项技术足够稳健，能够应对临床实践中各种不完美的样本，已经做好了进入临床“主战场”的准备。

RNA侦探的破案卷宗：它究竟发现了什么？

当RNA测序这位“侦探”深入到2000多个肿瘤样本中后，它带回了一份详尽的“破案报告”，其内容的丰富程度远超预期。

首先，这项测试的“性价比”极高。在所有成功测序的案例中，高达87%的病例提供了有价值的分子信息。这其中，74%的病例检测到了明确的致癌变异，而另外13%的病例则提供了“有意义的阴性结果”（pertinent negative），这同样非常重要，能够帮助医生排除特定诊断，转向其他可能性。

过去，人们对RNA测序的印象可能还停留在“基因融合检测专家”，但这项研究彻底颠覆了这一观念。在所有检测到致癌变异的肿瘤中，仅有32%的病例只含有基因融合，而高达40%的病例只含有SNV或Indel，另有5%的病例则同时含有多种类型的变异。为了验证其准确性，研究团队将103个同时拥有RNA测序和DNA测序结果的病例进行直接比较，发现两种技术在检测致癌变异方面的一致性高达93.3%！

更有趣的是，RNA测序还有一个独门绝技——解读剪接位点突变（splice site mutation）。DNA测序能发现剪接位点上的突变，但无法知道破坏程度；而RNA测序则能直接展示“剪歪”后的畸形RNA分子，提供功能性证据。例如，在一个病例中，一个位于TP53基因的突变导致了整个外显子4在RNA中被跳过；在另一个病例中，一个位于NF1基因的突变激活了一个隐藏的“备用”剪接位点，导致RNA中多了一段不该有的序列。对于这类变异，RNA测序给出的不是“可能”，而是“确定”的答案。

读心术：RNA如何洞悉基因的“喜怒哀乐”？

除了识别基因序列的“对”与“错”，RNA测序还能做一件DNA测序完全做不到的事——量化基因的表达水平。基因也是有“情绪”的，有些致癌基因在肿瘤中会变得异常“亢奋”（高表达），而一些抑癌基因则会变得非常“消沉”（低表达）。RNA测序就像一种“读心术”，可以直接测量出每个基因的“情绪状态”。

研究团队发现，当基因组中发生拷贝数扩增时，其RNA表达量通常也会水涨船高。研究发现，CDK4、MYCN等基因在被证实存在扩增的肿瘤中，其RNA表达水平显著高于正常样本。反之，当抑癌基因发生纯合性缺失时，其RNA表达量就会趋近于零。这意味着，RNA测序可以通过分析基因表达的“异常值”，来间接推断可能存在的拷贝数变异。在一个病例中，研究人员观察到MYC基因的RNA表达量异常高，怀疑存在基因扩增，后续通过其他技术验证，果然发现该肿瘤细胞中含有超过10个拷贝的MYC基因。这种“隔山打牛”的推断能力，为诊断提供了宝贵的额外线索。

从实验室到病床边：RNA测序如何改变患者的命运？

一项技术无论多么巧妙，其最终价值都要在临床实践中得到体现。那么，这项靶向RNA测序技术，究竟为患者带来了什么实质性的改变呢？

最令人震撼的结果是，在这项研究中，共有48名患者的诊断因为RNA测序的结果而被修正或完全改变。其中，有37人更是收到了一个全新的诊断。这不仅仅是学术上的修正，它直接关系到患者的治疗方案和预后判断。

例如，有7位被初步诊断为低级别胶质瘤的患者，RNA测序发现他们的肿瘤中存在H3K27M突变，这是弥漫性中线胶质瘤的标志，一种恶性程度极高的肿瘤，治疗策略因此发生根本性转变。另一个肾脏肿瘤病例，最初诊断为肾母细胞瘤，而RNA测序发现了BCOR-ITD变异，这是肾透明细胞肉瘤的“身份证”，从而指导了正确的化疗方案选择。

除了提供诊断信息，RNA测序的另一个核心任务是寻找可靶向的（targetable）变异。研究结果显示，在院内可追踪的277位存在靶向变异的患者中，医生为其中的38%（104人）考虑了靶向治疗，而在这104人中，高达92%（94人）最终接受了靶向治疗。这表明，一旦RNA测序找到了明确的靶点，其转化为实际治疗的效率非常高，其中最常见的是MAPK通路抑制剂和酪氨酸激酶抑制剂（TKI）。

一箭多雕：RNA测序引领的诊断新范式

这项历时六年、覆盖数千名患者的真实世界研究，为我们描绘了一幅激动人心的未来图景。它告诉我们，单一的靶向RNA测序检测，完全有潜力成为癌症分子诊断的“一站式解决方案”，其优势是全方位的：

卓越的融合检测能力：在检测基因融合这一“传统强项”上，它依然是王者，其灵敏度和特异性远超DNA测序。考虑到在儿童癌症中，高达39%的病例是由基因融合驱动的，这一点尤为重要。

可靠的SNV/Indel检测能力：研究证明，它在检测点突变和小的插入缺失方面，与DNA测序的准确性高度一致，打破了“RNA测序不适合检测SNV”的旧有观念。

独特的功能性解读：它能直接展示剪接突变的后果，并量化基因表达水平，为诊断提供DNA测序无法给出的功能性信息和额外线索。

简化的诊断流程：过去，患者可能需要进行多项检测，流程繁琐。而一个RNA测序，有望将这些步骤合而为一，大大缩短了从诊断到治疗的时间。

节约宝贵的组织样本：对于微小的活检组织，将多种检测合一，意味着可以最大限度地减少组织消耗，避免因样本不足而无法完成所有必要检测的窘境。

强大的实践稳健性：它在处理降解严重的FFPE样本时表现出的高成功率，使其能够无缝对接到全球绝大多数医院的现有病理工作流程中，极大地增强了其可及性。

总而言之，这项发表在《自然·医学》上的研究，不仅仅是展示了一项新技术的成功，更是在倡导一种癌症诊断的新范式——一种更高效、更全面、更经济、更贴近临床需求的范式。随着技术的不断成熟，我们有理由相信，这位癌症诊断的“独行侠”——靶向RNA测序，将在未来的精准医疗时代，扮演越来越重要的角色，为更多癌症患者带来希望的曙光。