唾液：癌症检测的下一个前沿

1950年代末，牙医、美国海军上尉柯克·C·霍尔曼（Kirk C. Hoerman）试图回答一个大胆的问题：前列腺癌患者的唾液是否与健康人的唾液具有不同的特征？它是否含有离口腔如此之远的疾病的痕迹？
没有在精心讨论中浪费更多的唾液，Hoerman和他在伊利诺伊州五大湖海军训练中心牙科研究部门的同事开始工作。他们分析了来自200多名患者和健康对照组的样本，发现未经治疗的前列腺癌患者的唾液显示称为酸性磷酸酶的酶水平显着增加。
1959年，研究人员在《癌症》杂志上写道，研究人员随后做出了有先见之明的反思：观察远离肿瘤起源部位的组织中离散的生化变化可能是有价值的。
60多年后，唾液分析可用于检测不同类型癌症的想法在科学界越来越受欢迎。根据生物医学研究文章搜索引擎PubMed数据库的数据，在专业文献中，包含关键字“诊断”、“癌症”和“唾液”的论文在过去二十年中增长了十倍以上，从2001年的26篇增加到2011年的117篇，2016年的183篇和2021年的319篇。
这种方法的吸引力是显而易见的。虽然癌症可以通过组织活检来诊断，但这需要训练有素的医生挥舞着长针、手术刀、内窥镜或其他工具撬入体内采集样本。液体活检可在血液、尿液、脑脊液、精液或唾液等液体中寻找肿瘤成分的痕迹，是一种侵入性较小的替代方法。其中，收集最简单的样本无疑是唾液。这种方法已经得到了回报：2021 年，美国食品和药物管理局为美国 Viome 公司开发的基于唾液的口腔和喉癌预诊断工具指定了创新设备。（此类指定授予有可能为危及生命的疾病提供更有效治疗或诊断的新型医疗设备。该工具基于人工智能和机器学习，分析唾液样本中属于口腔细菌群落的基因（特别是信使RNA）的活性。由于未知原因，当肿瘤在嘴唇，舌头，喉咙或周围区域发展时，该社区会发生变化。
“几十年来，唾液被认为是血液的继子，”化学家Chamindie Punyadeera说，他花了十年时间研究Viome的唾液诊断测试。现在在澳大利亚格里菲斯大学，她是 2021 年一项研究的主要作者，该研究描述了该测试在 NPJ 基因组医学中的发展。但是，随着分析唾液的技术的进步以及对它可以容纳的信息的更好理解，唾液作为事后的想法可能会在未来几年开始改变。“由于唾液可以无创收集，因此有能力的患者可以采集多个样本并成为他或她自己的诊断测试的管家，”Punyadeera预测。

唾液中所含的宝藏

每天，普通成年人的唾液腺产生500至1，500毫升的唾液，以帮助消化和保持口腔健康。除了酶、激素、抗体、炎症介质、食物残渣和微生物外，唾液还被发现含有微量的 DNA 和 RNA 或来自肿瘤的蛋白质。
“唾液诊断的目标是开发口腔和全身疾病的快速、无创检测，”路易斯安那州立大学的牙科科学家 Taichiro Nonaka 和加州大学洛杉矶分校的 David T.W. Wong 在 2022 年分析化学年度评论上发表的一篇关于唾液诊断的文章中写道。 由于“组学科学”的进步，该领域正在迅速发展，这些“组学科学”分析了参与生物体功能的大量分子 - 例如基因组学（基因组学），蛋白质组学（蛋白质）或代谢组学（代谢物） - 以及分析大量数据的方法。例如，唾液的蛋白质组 - 这种液体中存在的蛋白质的详尽目录 - 已经可用，并且已知20%至30%的唾液蛋白质组与血液蛋白质组重叠。
但是“通过唾液进行诊断研究是一个相对较新的领域，”Nonaka说。他说，直到过去十年，人们才知道唾液腺 - 腮腺，下颌下和舌下腺，以及其他靠近血管的小腺体 - 传递分子信息。
今天，在唾液和血液中，科学家们开始寻找和发现循环肿瘤DNA（ctDNA），这是当肿瘤存在于体内时从癌细胞中脱落的DNA。多项研究已经确定了生物标志物 - 例如癌细胞中大量产生的蛋白质或肿瘤细胞中发生的遗传变化 - 可用于检测头颈部，乳房，食道，肺，胰腺和卵巢的肿瘤，以及监测患者对治疗的反应。

科学家发现，唾液可能含有生化信号（生物标志物），可以提醒一个人患有非小细胞肺癌，这是最常见的肺癌类型。这些信号是循环肿瘤DNA（ctDNA）和肿瘤衍生的外泌体，它们进入循环并到达唾液腺。两者都被唾液腺的分泌（腺泡）细胞吸收，并包含在腺体产生的唾液中。某些ctDNA突变的存在，结合外泌体提供的信息，可以早期发现并为这种癌症的治疗提供洞察力。
例如，2015年，中国研究人员发表文章称，通过识别唾液中的两个RNA链片段（microRNA），可以在70%的癌症患者中检测到恶性胰腺癌。最近对涉及8000多名参与者的14项研究进行的审查估计，乳腺癌症患者具有某些唾液可检测生物标记物的可能性是其他患者的2.58倍，尽管39%的阴性检测结果是在实际患有乳腺癌症的患者中。野中说，该领域的研究很有希望，但还需要进一步的前瞻性研究来确定其临床适用性。
“液体活检的一大优势是，它们可以在早期阶段同时扫描多达 50 种类型的癌症，当它们可以接受手术治疗或适合短期靶向治疗时，”圣马丁国立大学纳米系统研究所阿根廷国家科学技术研究委员会研究员生物学家 Marina Simián 说， 在布宜诺斯艾利斯。Simián还是Oncoliq公司的联合创始人，该公司旨在从血液样本中早期检测乳房，前列腺和其他肿瘤。
“使用今天的工具，很少有器官被筛查为癌症，”Simián说。常见的筛查包括前列腺、乳房、宫颈、50 岁以后的结肠筛查，以及大量吸烟者的肺部筛查。她说，在世界上，这些人中只有一半接受这些测试，在许多国家，甚至不到10%。希望增加更多可以对单个血液或唾液样本进行的测试。
将来，血液和唾液的测试可能会成为常态。虽然还有很长的路要走，但Nonaka认为，除了口腔癌，唾液检测很可能应该补充血液或尿液中的液体活检，以及其他参数，以提高敏感性和实际实用性。

追求外泌体

在唾液中寻找的一种特别有前途的成分是外泌体。外泌体是微小的脂质包裹囊泡，几乎存在于所有类型的体液中。它们是从一个细胞传播到另一个细胞的运输者或信使 - 甚至到非常遥远的器官。它们携带大量遗传物质和蛋白质，这些物质和蛋白质被器官中的受体细胞吸收，并在细胞间信号传导中发挥重要作用。但外泌体在癌症中也起着重要作用。“他们是关键参与者，”Punyadeera说。由癌细胞释放，它们进入血液，从那里可以到达唾液腺。因此，外泌体被倾倒到唾液中，从中可以收集它们。

唾液中的外泌体含有多种货物。图中显示了多种核酸 - 信使RNA（mRNA），microRNA（miRNA），piwi相互作用RNA（piRNA），小核仁RNA（snoRNA） - 以及具有不同功能的蛋白质类别。它们包括催化生化反应的酶、参与免疫系统的蛋白质、调节水跨膜运输的酶和调节钙活性的酶。外泌体的货物还可能包括来自附近或远程肿瘤细胞的“信息”，称为ctDNA或循环肿瘤DNA。
来自肿瘤细胞的外泌体具有特定的组成，并被怀疑有助于癌症扩散到其他器官或组织。但从诊断的角度来看，它们的主要优点之一是它们包装和保护货物 - 换句话说，它们不会与唾液的其他成分混合。通过这种方式，它们为疾病检测提供了“更稳定和准确的临床相关信息”，Nonaka解释说。
例如，对于鳞状细胞食管癌，科学家们在唾液外泌体中发现了两个特征或信号，除了提供预后和治疗指导外，还可以以超过 90% 的灵敏度和特异性检测这种疾病，正如 2022 年 1 月在《分子癌症》中报道的那样。
显微镜下外泌体的浓度或外观等因素也可以揭示。例如，口腔癌患者的外泌体形状和大小与健康个体的外泌体不同。
然而，迄今为止可用于分离和研究唾液外泌体含量的技术既昂贵又费力。为了应对这一挑战，出现了一种称为电场诱导释放和测量（EFIRM）的新方法;它集成了电化学传感器和磁场，可以优雅地捕获微量的循环肿瘤DNA和其他分子 - 生物标志物 - 表明癌症的存在。该技术在早期检测非小细胞肺癌方面已经显示出令人鼓舞的结果，也可用于评估对治疗的反应。

虽然外泌体通常被描述为“小气泡”，但它不一定是完美的孤立球体。在用原子力显微镜拍摄的第一张照片中，观察到波瓣或波。在第二个中，用场发射扫描电子显微镜拍摄，外泌体之间的连接被可视化。第三个是电子显微镜图像，由于表面存在蛋白质，显示了外泌体的外部“粗糙度”。
Wong参股的美国公司Liquid Diagnostic LLC已经提供了这项技术，并将其命名为Amperial，并承诺“对早期癌症具有最高的特异性和敏感性”，并且“成本要低得多”。那些对这项技术最热衷的人提出了一个世界，在这个世界中，定期去看牙医可以挽救生命，没有必要抽血来检查是否有人生病。但专家们一致认为，要使这一梦想大规模成为现实，仍需要更多的研究。
圣地亚哥德孔波斯特拉健康研究所的牙科科学家奥斯卡·拉帕多·冈萨雷斯说：“为了实现唾液生物标志物到临床的转化，一方面有必要制定标准化方案，另一方面需要进行大型多中心研究，其中分析年龄、性别或生活方式等不同混杂变量的影响， 在西班牙，他正在研究使用唾液样本检测头颈癌以及结直肠肿瘤。
Rapado González说，除了早期检测之外，在唾液或其他液体中鉴定与肿瘤直接或间接相关的分子具有潜力。它可能使评估个体患癌症的风险，预测肿瘤将如何演变或以非侵入性方式监测治疗反应成为可能，从而可以开发个性化药物。
“毫无疑问，”Rapado González说，“该领域的更多研究将推动未来几年唾液在精准肿瘤学中的适用性取得进展。
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