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重庆医科大学研究人员开发了基于乳腺癌外泌体生物标志物的综合数据库ExoBCD

乳腺癌精确诊断和治疗是改善患者预后的重要策略,依赖于可靠的生物标志物的应用。外泌体作为液体活检和生物标志物的新来源,为乳腺癌的诊疗提供了一条很有前景的途径。来自重庆医科大学检验医学院刘明伟课题组的研究人员开发了一个全面的乳腺癌外泌体数据库ExoBCD (https://exobcd.liumwei.org),确定了一系列生物标志物,为今后的分子机制的探索、生物标志物的发现和临床应用奠定了基础。该论文发表于Briefings in Bioinformatics杂志上(IF=9.101)。

 

图:ExoBCD数据库主界面

乳腺癌是发展中国家和发达国家最普遍的癌症类型之一,也是全世界女性死亡的最大原因。因此,早期诊断和有效、精确的治疗对延长和改善乳腺癌患者的生存质量至关重要。在临床上,有效的肿瘤精准检测依赖于高特异性和合适的生物标记物。基因组筛选方法通常用于识别肿瘤特异性、过度表达的蛋白质或基因突变,可以帮助获得更好的临床结果。然而,对于乳腺癌的诊断和治疗仍然缺乏特异性和敏感性的生物标志物。

外泌体,由多种健康和不健康细胞分泌的小膜泡,包裹生物分子(蛋白质、脂类、mRNAs和miRNAs),介导细胞间的通讯,并选择性地转移包裹组分,在生理和病理条件下发挥各种功能。特别是在人体体液中的富集和高灵敏和高特异性外泌体的大量存在,使外泌体在肿瘤生长转移、肿瘤侵袭、血管生成和免疫逃逸等方面发挥着重要作用。此外,由于外泌体可以用于肿瘤状态的动态监测和疾病发展的实时评估,有望成为精确肿瘤学液体活检的新生物标志物来源,并为乳腺癌的有利诊断和治疗提供了一条有希望的途径。因此,通过对大规模高通量数据、临床数据和相关文献的综合分析,发现可靠的生物标志物,对乳腺癌的诊断和治疗具有重要意义。

外泌体研究领域取得了重大进展,提高了人们对乳腺癌发生和蔓延的认识,促进了生物标志物的发现。比如,研究人员发现抗凋亡蛋白survivin及其亚型在乳腺癌患者血清外泌体中的表达。这种差异表达模式使它们成为乳腺癌诊断或预后的重要生物标志物。miRNA以稳定的形式存在于外泌体中,可能成为恶性肿瘤的潜在生物标志物。研究发现,MDA-MB-231细胞的外泌体中的miR-21和miR-10b,可与正常乳腺癌细胞系MCF10A中PTEN或HOXD10的3’UTR结合,促进乳腺癌细胞的发展和转移。最近的一项研究表明,miR-21和miR-1246在乳腺癌外泌体中选择性富集,在乳腺癌患者血浆中的表达水平显著升高。因此,该论文的作者认为它们可以作为乳腺癌的诊断生物标志物。

尽管乳腺癌的外泌体研究取得了很大的成就,但仍存在许多挑战。第一,由于缺乏系统的认识,对肿瘤进展的调节机制和临床侵袭性表型的更详细的相关性仍不清楚。第二,虽然ExoCarta、Veclipedia、EVpedia、exoRBase和EVmiRNA等数据库已经成果,但完整的外泌体相关信息,如肿瘤分期和亚型、基因表达模式、多分子途径和生存相关的资料很少,阻碍了关键分子的发现和乳腺癌生物标志物的发现。第三,生物学专家或临床医生从大量的文献和数据中挖掘关键分子或生物标志物并进行确证分析是一个复杂、耗时和富有挑战性的过程。

为了克服上述限制,作者开发了一个全面的和基于web的数据库ExoBCD (https://exobcd.liumwei.org)。在该数据库中,共鉴定出3类306个有价值的外泌体分子,包括49个潜在生物标志物(PBs)和257个生物感兴趣的分子(BIM,包括121个mRNAs、172个miRNAs和13个lncRNAs),以及它们的分子特征、生物学实验、基因表达模式、总体存活率、综述文献、肿瘤分期或亚型及临床应用等详细信息。所有这些内容被完全合并成15种注释类型和20907个条目。所有这些内容都直接或间接地来源于950篇有价值的论文研究、4个高质量高通量数据集预测分析和1191例TCGA乳腺癌病例验证,最终证明36个外泌体内的分子(最有价值的包括IGF1R和FRS2)成为乳腺癌预后诊断的潜在生物标志物,并提供了查询界面,方便用户浏览和可视化外泌体分子注释信息。总之,ExoBCD数据库在整合了高通量表达式数据分析和文献调研,提供了一个全面而广泛的资源,具有友好的界面和统计可视化。我们相信ExoBCD将有助于外泌体相关研究和临床生物标志物的发现。

 

参考文献:Wang X, Chai Z, Pan G, et al. ExoBCD:a comprehensive database for exosomal biomarker discovery in breast cancer.Brief Bioinform. 2020; bbaa088.

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