近年来，m6A是当今生命科学领域最前沿最热门的研究方向之一，它是哺乳动物体内最普遍的一种mRNA修饰，在癌症的发生发展中具有非常关键的作用。随着测序技术的不断进步，关于m6A的研究文章在各大高分杂志层出不穷。今天要给大家分享的是一篇关于m6A靶向miRNA 在泛癌中的诊断和预测价值的文章，文章发表在《Molecular Cancer》（IF: 27.401）上。

血清中的m6A靶向microRNA 用于癌症检测

数据组成和研究思路

数据组成：这项研究中所用到的数据来自于GEO数据库（GSE164174、GSE113740、GSE137140、GSE139031、GSE122497、GSE112264、 GSE113486、 GSE106817、 GSE124158、 GSE73220），包含12中癌症和正常个体的14965份血清样本，分别是胃癌（GC，n = 1417）、肝细胞癌、肺癌（LC，n = 1573）、胶质瘤（n = 185）、食管癌（ESCA，n = 566）、前列腺癌（PRAD，n = 809）、膀胱癌（BLCA，n = 392）、卵巢癌（OV，n = 338）、SARC=肉瘤486）、乳腺癌（BRCA，n = 1285）、结直肠癌（CRC，n = 242）和胰腺癌（PAAD，n = 197）以及正常对照（n = 7087）。

研究思路：

本文的研究思路大致可以分为三部分（参见A流程图）：

背景介绍

癌症的早期诊断一直以来都是一大研究热点，无创、低成本、诊断效果好的癌症标志物仍是临床上需要解决的一大问题。m6A 修饰水平的改变与肿瘤的发生、发展密切相关，研究表明，外周血中m6A的修饰水平变化对多种癌症具有潜在的诊断价值。同时，m6A引起的miRNA异常已被证实在肿瘤转移和进展中起重要作用。基于以上认识，本文作者认为开发外周血中基于m6A靶向miRNA的新型诊断标志物可能成为大规模癌症筛查的潜在治疗策略。

结果

1. 血清中候选m6A靶向miRNA的鉴定

既然要研究m6A靶向miRNA的作用，那么第一步肯定筛选m6A靶向miRNA和非m6A靶向miRNA，研究人员从血清miRNA队列中提取了总共228个m6A靶向miRNA用于进一步分析。为了探究这些miRNA所涉及的生物学过程和作用，研究人员首先对这些miRNA进行GO富集分析，结果发现这些m6A靶向miRNA主要富集在一些与癌症、免疫和RNA修饰相关的通路中，例如RNA代谢、miRNA加工，TGF-β受体信号通路、WNT通路和T细胞活化的途径等（B）。然后研究人员进一步分析了这些miRNA在癌症和正常样本中的表达情况，结合差异分析和LASSO回归最后确定了18个候选m6A 靶向miRNA，以用于后续构建癌症诊断模型。与正常样本相比，这18个候选miRNA在癌症样本中显著上调（C）。利用这些miRNA对癌症和正常样本进行无监督层次聚类分析，可以发现癌症和正常样本之间区分很明显（D）。PCA分析结果也进一步验证了这18个候选 m6A靶向miRNA在癌症和正常对照组之间具有完全不同的表达模式（E）。

虽然这些miRNA在癌症和正常样本中的差异表达明显，但它们对于癌症和正常样本的诊断效果又如何呢？于是研究人员对每个候选miRNA单独用于诊断癌症和正常的诊断性能进行了分析，结果显示，单个miRNA的AUC范围从0.676到0.940，结合ROC曲线说明这些miRNA对癌症和正常对照样本具有一定的区分能力（F和G）。这些候选miRNA的预测性能在验证队列中也得到了很好的验证。上述结果表明，这些候选m6A靶向miRNA具有作为检测癌症的生物标志物的潜力。

2. 构建用于癌症诊断的m6A-miRNAs模型

基于上述的18个候选m6A靶向miRNA，研究人员采用支持向量机（SVM）算法构建了用于癌症诊断的特征模型（即m6A-miRNAs signature）。从A中的泛癌分析可以发现，癌症组中m6A-miRNAs的值明显低于正常样本。之后研究人员又研究了每种癌症类型之间m6A-miRNAs值的差异，观察到HCC患者的m6A-miRNAs中位数最低， PAAD患者的m6A-miRNAs中位数则最高（B）。

前面我们提到过，本文研究人员对每一个候选miRNA都进行了诊断预测评分，效果参差不齐，于是他们进一步对将这18个候选miRNA结合在一起的m6A-miRNAs诊断模型进行诊断预测评分，结果发现，不管是测试集还是验证集，或者是将测试集和验证集结合在一起，该模型的诊断效果要明显优于单个miRNA的诊断效果（C-E）。

之后研究人员为了探究m6A-miRNAs模型和每个候选miRNAs之间的关系，对它们进行了相关性分析，结果显示，m6A-miRNAs的值与每个候选m6A靶向miRNA的表达量之间存在显著的负相关（F），尤其是miR-320b。已有的研究已经证实miR-320b可能在肿瘤转移和预后中发挥关键作用，且miR-320b的上调和高甲基化往往与肿瘤的恶性发展和预后不良相关。

虽然说研究人员的分析说明了m6A-miRNAs的诊断预测效果很不错，但是目前已经报道的用于癌症诊断和预后的miRNA也有不少。那么究竟谁的效果更好呢？m6A-miRNAs模型的效果是否更有优势呢？于是研究人员将m6A-miRNAs模型和已报道的miR-93、miR-122的诊断效果进行了比较，发现m6A-miRNAs模型确实更具有优势（G-H）。

3. m6A-miRNAs signature在不同临床条件和癌症类型中的诊断性能

因为考虑到研究队列中包含有乳腺癌、卵巢癌以及前列腺癌等与性别密切相关的癌症，研究人员又对m6A-miRNAs模型的诊断性能进行性别方面的评估，结果并没有观察到m6A-miRNAs在男性和女性患者的诊断性能方面存在显著差异，而且无论男女，其效果都很不错（A）。同样地，该模型的诊断性能也不受年龄因素的影响（B）。于是研究人员进一步研究了m6A-miRNAs在区分癌症类型方面的能力。尽管m6A-miRNAs在从所有癌症和非癌症混合样本中区分每种癌症类型方面的能力不如单独区分每种癌症和正常样本的能力，但m6A-miRNAs总体仍然表现出非常高的灵敏度（C）。

在D和E中，研究人员根据癌症类型总结了m6A-miRNA signature的诊断性能，包括 AUC、特异性、敏感性和准确性，发现它在胃癌早期诊断中表现出了显著的优越性（F）。此外，研究人员还分析了m6A-miRNA signature在区分HCC患者和慢性肝炎/肝硬化患者中的能力，发现效果也很显著，并不受不受慢性肝炎\肝硬化的影响（G-H）。因此，研究人员推测，m6A-miRNAs signature的诊断性能可能不受慢性疾病的影响。

小结

本研究通过泛癌分析揭示了血清中m6A靶向miRNA在癌症早期诊断的价值，利用回归分析构建了诊断预测模型并在不同的队列中加以评估和验证。

通读全文可以发现这篇20多分的文章研究思路其实并不复杂，就是一个数据挖掘的纯生信泛癌分析文章，全文最大的亮点莫过于作者巧妙的将研究热点m6A与miRNA结合在一起以及算法的应用。研究m6A的人很多，研究miRNA的人也不少，但是将这两者结合在一起再构建回归模型用以癌症的临床诊断又是一大创新点。

参考文献

Zhang B, Chen Z, Tao B, Yi C, Lin Z, Li Y, Shao W, Lin J, Chen J. m6A target microRNAs in serum for cancer detection. Mol Cancer. 2021 Dec 20;20(1):170. doi: 10.1186/s12943-021-01477-6. PMID: 34930277; PMCID: PMC8686344.