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  • 發布時間:2018-09-05 15:22 原文鏈接: 代謝組學——腫瘤研究的利器

      細胞內許多生命活動是發生在代謝物層面的,代謝物更多地反映了細胞所處的環境,比如細胞現在是不是健康?藥物是否起效?環境污染物是不是正在傷害細胞?等等。由此,20世紀90年代,衍生出了一門新學科:代謝組學。它回答了基因組學和蛋白質組學不能回答的問題:細胞到底發生了什么?

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      1、腫瘤與代謝組學

      腫瘤在發生、發展過程中,有些特定的代謝過程。利用代謝組學技術監測這些過程中代謝物的變化或波動情況,就能早期診斷并預測腫瘤的進展。

      Odunsi等人應用H-NMR、PCA及SIMCA 技術對38例卵巢上皮性癌,12例卵巢良性囊腫,53例正常婦女的血清的代謝物分析,對正常絕經前婦女、卵巢良性腫瘤和卵巢上皮性癌的識別率達100%,對絕經后婦女和卵巢癌的識別率分別為97.4%和97%,并且成功診斷出2例I期卵巢癌患者。

      采用最新技術魔角自轉核磁共振分光檢定法并結合主成份分析(PCA),發現肝癌中乳酸鹽、谷氨酸、谷氨酰胺、甘氨酸、亮氨酸、丙氨酸和磷酸乙醇胺(PE)等代謝產物明顯升高,而甘油三酯、葡萄糖和糖原呈現出明顯的下降。這些代謝小分子簇可作為肝癌早期診斷和預后的生物標志物。

      肺癌是全球發病率及死亡率均位居首位的惡性腫瘤。80%的肺癌患者就診時已屬中晚期,僅能進行姑息治療,晚期患者5年生存率仍低于20%。近年來,代謝組學在肺癌中的應用也越來越廣泛。

      Maeda等通過對141例非小細胞肺癌患者以及423例健康人氨基酸輪廓比較,提出氨基酸輪廓可作為非小細胞肺癌篩選的潛在指標。此外,對不同腫瘤分期和組織學類型(腺癌、鱗狀細胞癌和小細胞肺癌)的分析也獲得了同樣不錯的AUC值(AUC= 0.877),提示可能對患者進行早期鑒別。

      肺癌患者的血脂水平降低。或許是因為癌細胞需要多余的脂質來生長、增殖、氧化還原、侵襲和轉移。乙酰輔酶a羧化酶1(ACC1)是脂肪酸合成的關鍵調控因子之一,在NSCLC細胞中升高。ATP檸檬酸裂解酶(ACLY)的表達和活性也在NSCLC中被上調,這是另一種關鍵的脂肪酸合成酶。基于siRNA抑制ACLY表達對脂肪生成和細胞增殖有明顯的抑制作用。

      Fearon等對肺癌的研究發現,在腫瘤細胞能量供應不足時,會加速間質細胞中的脂肪氧化生成酮體,再通過酮體轉運載體輸送到附近的腫瘤細胞,進而轉變成乙酰CoA,通過三羧酸循環和氧化磷酸化為腫瘤細胞提供能量。Csibi等研究發現,腫瘤細胞可以通過增強腫瘤間質細胞中的氨基酸降解,積累谷氨酰胺。谷氨酰胺對癌細胞的增殖和存活至關重要。

      Sasano等人在乳腺癌內分泌治療的相關研究中,指出通過使用芳香化酶(尤其是17beta-HSDisozymes)抑制劑并監測瘤內其他酶系(尤其是STS)和相關微環境的變化情況,可以指導個體化的治療。

      目前代謝組學在腫瘤診斷方面的研究主要集中在乳腺癌、卵巢癌、前列腺癌,在肺癌、胃癌和食管癌等方面的研究也在逐步開展。無論在理論還是實踐,代謝組學在腫瘤的早篩,治療、鑒別診斷、預后評估等方面,都顯示出其無法比擬的優勢。

      除了血液、尿液、組織,“一口氣”或許也可以是檢查的材料。呼氣實驗能檢測出幽門螺旋桿菌(HP),就因為HP具有較強的尿素酶,能分解胃中的尿素。來自歐洲學術研究院、德國科學院院士LotharWillmitzer 博士認為,今后簡單的一口氣,就能發現隱藏的身體疾病。實際上,的確有公司已經付諸實踐。2018年3月,位于英國劍橋市的Owlstone Medical公司宣布,已獲得李嘉誠領投的1500 萬美元融資,用來推動BreathBiopsy呼吸活檢平臺的全球商業化。該呼氣活檢平臺能針對包括肺癌、結直腸癌在內的8 種癌癥進行的早期診斷試驗。

      雖然代謝組學還只是在初生階段,但這幾年成為了研究熱點,液態體檢也正向著實用性方向發展。隨著代謝組學定量方法精確度的提高和研究的深入,以及各種組學數據的成功對接,人們可以獲得腫瘤基因轉錄、蛋白以及代謝水平的全景信息,從更高的層面理解生物系統的功能。包括質譜在內的多技術聯用,對代謝組學的發展提供了更加廣闊的空間。隨著代謝組學應用廣度和深度的不斷增加,人們戰勝腫瘤有了更多勝算。

      2、代謝組學之番外篇:狗狗大醫生

      狗狗能看家護院,也是許多人寂寞心靈的寄托。但是狗狗在腫瘤診斷方面的天才,也令人驚嘆!

      1989年就有研究指出,狗能聞出癌癥,后來陸續研究證明狗可以嗅出乳癌、皮膚癌及腸道方面的癌癥。曾有報道利用狗的靈敏嗅覺判斷是否患肺癌,成功率高達7成。

      英國《太陽報》也報道了英國第一批專業嗅癌犬之一“黛西”的神奇本領。它能嗅出滴入兩個奧運會標準泳池水量中的一滴血。“黛西”的工作主要是嗅尿查前列腺癌,不到一分鐘出結果。如果它認為有問題,就坐著不動,眼光轉向訓練員盯住不放。十多年來,它已檢測出550多例癌癥病例,準確率達到93%。她還嗅出她的女主人患有乳腺癌。格斯特說:“如果不是‘黛西’引起我的注意,我可能要到長成一個大腫瘤才知道,而當時腫瘤只有肉眼可見大小。”

      研究人員深信,相信不少腫瘤都能產生異于常人的特殊物質。如果能將動物的特長結合代謝組學,也是一招妙棋。


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