基于超高效液相色谱-质谱联用技术的胃癌组织代谢组学研究
研究背景： 据世界卫生组织的最新报道：胃癌是当今世界最常见的致死性肿瘤之一，其发病率居全球恶性肿瘤发病率的第5位，病死率更是高居第3位，仅次于肺癌与肝癌。然而胃癌的发病机制尚未完全明确，并且早期胃癌的诊断十分困难，给患者造成了严重的生理及心理影响，所以深入研究其发病机制并寻找用于早期诊断的生物标志物对于胃癌的诊疗而言具有非常重要的意义。代谢组学是近年来医学研究的一个热点，主要是通过先进的分析技术对生物体中的所有代谢产物进行分析，反映这些代谢物复杂、动态的变化，从而解释并解析被研究对象的生理病理状态。代谢组学现今已经成为研究疾病发病机制及寻找早期诊断相关生物标志物的重要工具。 目的： 本研究基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术的代谢组学研究平台，对胃癌患者的胃癌组织和癌旁组织样本进行代谢组学分析，寻找能够用于胃癌早期诊断的特异性的小分子代谢物，同时从代谢水平研究胃癌的发病机制及治疗的新靶点。 方法： 1样本处理：采用两步萃取法，提取胃癌组织和癌旁组织的极性组分和非极性组分，高速离心后定量吸取上清液用于超高效液相色谱-质谱联用检测。 2液质联用分析：使用超高效液相色谱-四级杆-静电场轨道阱高分辨质谱（UHPLC-Q Exactive）对组织样本的极性组分和非极性组分进行检测，得到胃癌组织和癌旁组织的代谢谱图及原始数据文件。 3数据分析：将原始数据文件导入Xcalibur2.1进行预处理，对获得的数据按80％原则去除缺失值，之后导入SIMCA-P13.0进行模式判别分析，对胃癌组织和癌旁组织的代谢谱图差异进行分析，进而筛选并鉴定二者之间的差异代谢物。用ROC曲线分析差异代谢物的诊断能力，用MetaboAnalyst数据库进行差异化合物代谢通路分析。 结果： 1本研究成功构建了正、负离子检测模式下胃癌组织-癌旁组织的OPLS-DA模型，在各OPLS-DA模型中，胃癌组织和癌旁组织样品能够明显分离。 2在胃癌组织极性组分和癌旁组织的极性组分之间鉴定出了16种存在显著性差异的代谢物，在胃癌组织非极性组分和癌旁组织的非极性组分之间鉴定出了13种差异代谢物。与癌旁组织相比，胃癌组织中水平升高的代谢物有：3-甲氧酪胺，N-乙酰基-L-天冬氨酸，N-甲基腐胺，（Z）-3-过氧氨基丙烯酸酯，壬二酸，癸二酸，辛二酸，1,11-癸烷二羧酸，4-羟基-L-苏氨酸，苯乙醛，N-乙酰腐胺，天冬氨酸，乙醇胺磷酸，谷氨酸，（R）-甲羟戊酸，D-卡西酮，6-脱氧-L-半乳糖及6-丙酮基四氢蝶呤。相对含量水平下降的代谢物有烟酰胺，丁酰基肉碱，2-甲基丁基肉碱，磷酸胆碱，甘油磷酸胆碱，腺苷3'-单磷酸，鸟苷3'-磷酸，亚精胺，2-氨基壬二酸半醛，4-胍基丁酰胺和环己烷-1,2-二酮。 3经ROC曲线分析，发现13个代谢物具有中等及以上诊断价值，分别为：丁酰基肉碱，2-甲基丁基肉碱，磷酸胆碱，腺苷3'-单磷酸，鸟苷3'-磷酸，N-甲基腐胺，（Z）-3-过氧氨基丙烯酸酯，癸二酸，辛二酸，1,11-癸烷二羧酸，4-羟基-L-苏氨酸，苯乙醛及6-丙酮基四氢蝶呤。 4胃癌组织与癌旁组织的差异代谢物主要参与10条代谢途径，分别为：精氨酸和脯氨酸代谢；丙氨酸，天冬氨酸和谷氨酸代谢；β-丙氨酸代谢；D-谷氨酰胺和 D-谷氨酸代谢；甘油磷脂代谢；嘌呤代谢；组氨酸代谢；烟碱和烟酰胺代谢；谷胱甘肽代谢；氨酰-tRNA生物合成。 结论： 基于超高效液相色谱-高分辨质谱联用技术的代谢组学检测方法揭示了胃癌组织与癌旁组织代谢轮廓的详细信息，筛选并鉴定了29个差异代谢物，并筛选出了13种具有中等及以上诊断价值的生物标志物。同时，与癌旁组织相比，胃癌组织存在氨基酸代谢、甘油磷脂代谢、嘌呤代谢、烟碱和烟酰胺代谢及氨酰-tRNA合成紊乱，可能与胃癌的发生发展密切相关。这些研究结果将有助于对胃癌发病机制的洞悉及对胃癌早期诊断的改善。
代谢组学;超高效液相色谱-质谱联用技术;胃癌;差异代谢物
郑州大学
硕士
药学
徐霞
2017
中文
R735.2
67
2017-11-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）