代謝組學有望成為癌癥篩查“利器”

制圖/朱慧卿
代謝組學是定量描述生物體內源性代謝物質的整體及其對內因和外因變化應答規律的科學,是繼基因組學、轉錄組學、蛋白質組學之后提出的一門新的學科。作為系統生物學的一個重要組成部分,代謝組學最大的特點在于以整體觀來解釋生命活動。生物機體在受到外界病源或環境改變刺激時,會產生多層次、多器官和多組織的應答反應,這些應答反應最終將影響到生物機體終端代謝水平,即反映到內源性小分子的產生和代謝水平上。代謝組學的研究有助于從整體上系統地考察人體在患病狀態下的生理狀態,能得到更多的疾病相關信息,從而更為全面地理解疾病發生發展過程中內源性物質的改變,最終有助于發現疾病標記物。
現代腫瘤分子生物學研究證實,癌癥的發生發展通常呈現為一個多階段逐步演變的過程,需要幾年、十幾年甚至幾十年的時間。因此,癌癥也被定義為一種可防治的慢性病,在其早期,經過手術、放療、化療等手段的治療,是可能治愈的。因此,開展癌癥早期檢測的研究對于提高癌癥患者生存率既具有重大意義,又有現實可行性。
近年來,隨著分子生物學和免疫學研究的深入發展,癌癥標記物逐漸成為癌癥早期診斷研究的熱點。所謂癌癥標記物,是指由癌細胞直接產生或由非癌細胞經癌細胞誘導產生,與癌細胞的繁殖和凋亡有著密切關系的物質。
癌癥標記物檢測是一種簡單易行、非侵襲性的檢查方法,具有無創、簡便、經濟、患者依從性好、所需樣本量少等優勢。同時,癌癥標記物檢查對術后病人的隨訪也具有一定的意義,可通過化療期癌癥標記物是否會下降而判斷藥物是否起到明顯的作用,是否要繼續進行檢查或者治療。
現代研究表明,多胺可以作為標記物用于癌癥的早期診斷及療效評價。多胺是一類廣泛存在于人體內的小分子天然脂肪胺類化合物,在人體內具有促進細胞增殖與分化、影響核酸與蛋白質代謝、調節酶活性等廣泛的生物學調控作用。在人體正常的生理環境中,細胞內多胺通過生物合成、分解代謝、攝取以及分泌等多種復雜而精細的調控保持穩態,以維持細胞的正常生理功能。當細胞受到增殖信號刺激后,多胺生物合成及攝取增加,導致其分解代謝及分泌加快,反之多胺生物合成和攝取作用減弱,從而使多胺的代謝保持在一個相對平衡的穩態中。
基于多胺這樣的特性,研究者利用代謝組學技術,建立了一系列的分析檢測方法,用于檢測人的血漿與尿液中包括多胺、合成多胺前體氨基酸、多胺代謝產物、多胺分解產物在內的多胺代謝譜,使復雜基質中內源性物質的檢測簡單準確且易于實現。研究者還將此方法應用于臨床肺癌(非小細胞肺鱗癌、非小細胞肺腺癌、小細胞肺癌)、肝癌、直腸癌、乳腺癌、胃癌等癌癥標記物的篩選與確證中。
通過對臨床癌癥患者和健康受試者體內多胺代謝譜的檢測,并對檢測結果進行統計學分析,從而篩選出具有特異性的多胺類癌癥標記物。再通過臨床大樣本收集與大數據分析,驗證特異性多胺類標記物的診斷準確率。同時,研究者還利用篩選出的特異性癌癥標記物評價抗癌中藥,特別是復方抗癌中藥治療癌癥的效果。
研究者以中醫理論為指導,分別從病證模型動物及臨床患者兩方面考察藥物對人體內癌癥標記物群的調節作用。該項研究拓寬了內源性物質的研究價值,為抗癌中藥的研究開發與評價提供了基礎理論依據。(作者單位:沈陽藥科大學)













