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代谢组学在肿瘤诊断中的研究进展

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高敏冯怡

摘要：因早期缺乏特殊的临床表现，大部分肿瘤被发现时已属中晚期，丧失了最佳治疗机会，导致肿瘤患者生存率大大降低。代谢组学是近年来兴起的一种有别于蛋白组学、基因组学等传统组学的系统的研究方法，它能从机体的代谢途径寻找有差异的标志物，有助于肿瘤的早期发现，实现肿瘤的无创伤诊断。本文就代谢组学在肿瘤诊断方面的研究进行综述。

关键词：代谢组学;肿瘤诊断;肿瘤标志物

世界卫生组织国际癌症研究机构发布的2020年全球必威体育精装版癌症负担数据显示，2020年全球新发癌症病例1929万，病死率996万，其中我国癌症新发病例为457万;病死例为300万，为全球第1。但目前肿瘤的诊断仍然依赖于组织病理活检，但病理组织的取材因其有创性的特点及侵入性操作相关风险受到极大的限制，因此，寻找高效、简单、方便的肿瘤诊断手段成为一件十分重要的事情。代谢组学作为近些年来兴起的一种技术，可以有效的检测内源性代谢产物的变化，从而寻找其与病理生理的变化，。本文就代谢组学在肿瘤诊断方面的必威体育精装版研究进展进行综述。

一、代谢组学概述

1.代谢组学的概念

代谢组学（metabolomics）是上个世纪末兴起的一种有别于基因组学和蛋白组学的一门新兴学科，它主要是通过检测生物样品中所有小分子代谢物（一般分子量小于1000KDa）的变化，对它们进行定性检测和定量分析，以全面揭示不同生物系统在某些病理生理状态中发生了什么。代谢组学主要包括非靶向代谢组学和靶向代谢组学。非靶向代谢组学主要是通过检测整个代謝谱，从中找出有明确差异的代谢物，以明确某种病理生理状态的相关代谢特征[2];靶向代谢组学就是从非靶向代谢组学中差异显著的代谢物中挑选自己感兴趣的方向，进行定量分析，从中找出某些内在联系[3]。

2.代谢组学的检测技术及分析方法

目前代谢组学的检测技术主要有两个方面，一个是核磁共振谱（NMR）和质谱（MS）。而质谱技术包括：液相色谱质谱联用技术（LM-MS）及气相色谱质谱联用技术（GM-MS）。

NMR主要是核内质子在磁场中磁偶自旋或共振频率的不同来检测代谢产物，其优点是具有较强的定性、定量能力，有很好的的客观性可重复性，比较适合组织代谢产物的研究[4];其缺点是灵敏度较MS低，容易受杂质干扰[5]。MS是根据带点离子的质荷比来确认样品分子的成分，与NMR相比，其具有灵敏度高，所需样本少的优点，但其需要预处理，且容易受检测设备的干扰[6]。

二、代谢组学在肺癌诊断中的研究进展

肺癌作为目前病死率排名第一的癌症，早期因咳嗽、咳痰等症状不易引起人们的重视，等发现时已属中晚期，失去最佳手术及治疗机会，导致患者生存期明显下降。目前肺癌的早期诊断除传统的肿瘤标志物，以胸部CT最为常用，诊断手段较为单一。

于莉通过LC-MS/MS技术研究分析了23名男性肺癌患者及14名女性肺癌患者，通过运用多变量偏最小二乘法的方法分析后发现，与对照组相比有五种代谢标志物存在明显差异：谷氨酰胺，次黄嘌呤，嘌呤、磷脂和肉碱，有助于早期诊断小细胞肺癌[8]。通过运用NMR技术检测了肺癌与正常患者血清中的代谢产物，也发现了5种差异表达的代谢物：丙氨酸、谷氨酸盐、丙三醇、苏氨酸以及异亮氨基酸，也可以作为原发性肺癌的潜在标志物[9]。莫靓等收集了不同分期的肺腺癌病人，基于代谢组学的技术平台，通过与健康人血液进行对比，发现丙酮酸、丙氨酸、NAC1、乳酸、GPC和甘氨酸显著上升，而葡萄糖、谷氨酰胺、亮氨酸、异亮氨酸、缬氨酸、丙酮、乙酰乙酸和苏氨酸则显著下降。

三、代谢组学在肝癌中的研究进展

目前我国肝癌的最主要的病因还是乙型病毒性肝炎，而且患病因素复杂多样，各个地区均有不同。目前肝癌中最常用的肿瘤标志物还是甲胎蛋白（alphafetoprotein，AFP），但甲胎蛋白在其它肿瘤疾患中也可出现升高的情况，缺乏特异性。

Di等应用代谢组学的方法分析了63例肝细胞性肝癌患者及65例肝硬化对照患者的血清，结果提示缬氨酸、异亮氨酸、谷氨酸等11个代谢物产物差异表达，并具有早期诊断价值，其中缬氨酸、异亮氨酸等支链氨基酸升高，谷氨酸则在下降[13]。Zhang等对肝细胞性肝癌患者的组织间液进行代谢组学分析，富含半胱氨酸的酸性分泌蛋白和血小板反应蛋白2在肝细胞性肝癌患者中过表达，进一步的研究发现，这两种蛋白在肝细胞性肝癌患者血清中的表达水平明显高于健康组，并且在敏感度方面优于传统肝癌标志物甲胎蛋白[14]，可以作为较好的诊断标志物，可用于肝癌的早期诊断。

三、小结与展望

随着人们生活水平的提高，恶性肿瘤成为制约人们美好生活的一大顽疾之一。深究其原因，还是与缺乏有效的早期诊断标志物有关。绝大多数的恶性肿瘤如果能够早发现、早诊断、早治疗，其治疗效果及远期预后也会较好。现在较为普遍的筛查