文獻閱讀:RNAseq在臨床應用的可能和挑戰(上)

原始論文:Byron, S. A., Van Keuren-Jensen, K. R., Engelthaler, D. M., Carpten, J. D., & Craig, D. W. (2016). Translating RNA sequencing into clinical diagnostics: opportunities and challenges. Nature Reviews Genetics, 17(5), 257–271. doi:10.1038/nrg.2016.10

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篇文章Translating RNA sequencing into clinical diagnostics: opportunities and challenges,鉅細彌遺地把RNAsequencing的應用與相關的疾病相連結,並且闡述其在臨床上的潛力,其主要分三大部分來談論RNAseq,第一部分先講利用RNAseq可以探討用來看哪些東西(轉錄變異transcript variant、non-codingRNA等),第二部份則是針對RNAseq在感染疾病的診斷和追蹤的應用,第三部份則是談論將RNAseq技術實際整合進目前的臨床情境中可能面臨的validation和法規問題。

 第一部分介紹從RNAseq可以用來看各式aberrant transcription

  • mRNA expression profile是最基本用RNAsequencing想看的,而其在臨床上實際的應用相對於DNAsequencing 可以有更多的空間,因為其可以看到動態的基因表現狀況,可用來監測、診斷疾病的狀態,如OncotypeDx 21-gene expression assay,其可以用在乳癌病患之基因檢測,用來預測癌細胞切除手術後復發的機率,或是化療及放射線治療的反應、AlloMap則是用來看心臟移植病患的急性細胞排斥,這項基因檢測服務非常完整,其臨床試驗結果還發表在NEJM上,主要使用11個基因作為signature來預測風險,收受檢體後2-3個工作天就有報告,除此之外,其他基因檢測如免疫系統的監測Adaptive Biotechnology,其主要看T-cell receptor的變異,不過也自己研發用來分析RNAseq的分析工具immunoSEQ。(雖然上述公司所發展的基因檢測商品並非直接使用RNAseq)
  • gene fusion所造成的transcripts異常,可用來區分癌細胞的subtype,不過最常見得還是在血液疾病,其中急性骨髓白血病(AML)最具有代表性,其在t(8;21)(q22;q22) translocation造成的AML1-ETO嵌合,在攝護腺癌細胞中也發現有TMPRSS2-ERG的嵌合現象,跟疾病預後相關。
  • alternative transcripts(由splicing或是structural variant造成)在發育疾病、神經退化疾病或是癌症中有角色存在,如AR-V7在頑固型攝護腺癌、EGFRvIII在glioblastoma、乳癌的BRCA1/BRCA2。
  • 特殊的RNA種類隨者技術的改善和推陳出新,開始有人研究nc-RNA或是extracelluar RNA在疾病中可用來診斷的機會。
    • extracellular RNA 是在biofluid中的胞外RNA,其被體內細胞分泌出後由extracellular vesicles 或是RNA-binding protein及lipoprotein。去量測exRNA的好處是其可以由血液中獲取(及最近很火俗稱的blood biopsy),但其lack of tissue specificity是目前的問題所在,因為所有的細胞都可能分泌出exRNA,而目前有科學家使用抽取特定組織間液的方式來解決這問題。而exRNA可以用來檢測或是追蹤癌症進展,ExoDx Lung 是今天2016年一月發表的商業基因檢測商品,其可以由血液檢體中檢測肺癌病人是否有EML4-ALK fusion transcripts或是T790M。

第二部分則介紹將RNAseq使用在感染疾病的追蹤、診斷上,如RNA-virus相關的疾病登革熱、A肝、D肝、SARS等等,在感染疾病的追蹤上則可以利用RNAseq來做metagenomic的應用,看是哪種type的感染或是其可能的傳播路徑。

第三部份則是介紹實際將RNAseq導入臨床應用,撇開本身實驗及分析RNAseq結果的困難度外,最重要的是相關法規,如執行RNAseq的醫院實驗室要怎麼管理和通過驗證,都算有其難度。

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