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腫瘤研究技術|癌癥與代謝

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腫瘤研究技術|癌癥與代謝

發布日期:2021-09-07 作者: 點擊:

代謝組學是后基因組時代迅速發展起來的新興學科,主要是研究生物體內源性代謝物質的整體及其隨內因和外因變化的科學分支。代謝組學研究是生物事件的終點,可以與生物時間建立直接的關系。腫瘤的發生發展過程伴隨著代謝的改變,對腫瘤樣本進行代謝組研究,可以對腫瘤進行早期診斷,并從代謝角度整體對腫瘤疾病進行分析、個體化治療及預后的判斷。


1

腫瘤中代謝的研究

Odunsi等人應用代謝組學技術對38例卵巢癌上皮性癌、12卵巢癌良性囊腫和53正常婦女的血清樣本進行代謝物分析,能準確判定患者的疾病類型。除此之外,該技術還成功診斷出2例I期卵巢癌患者。
    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。

腫瘤樣本中的代謝改變有糖代謝改變、脂質代謝改變、氨基酸代謝改變、嘌呤嘧啶代謝改變等。

糖代謝改變是腫瘤中Z基本的改變。Chen在SCID mice的基礎上建立了胃癌轉移組、非轉移組和對照組模型;Denkert等通過對比研究結直腸癌患者腫瘤組織與正常粘膜組織的代謝表征,發現惡性腫瘤細胞中代謝物改變具有以下基本特征,即檸檬酸減少、乳酸、6-磷酸葡萄糖、5-磷酸核糖增多。

脂類代謝改變也常見于各類腫瘤組織中。腫瘤細胞增殖過程中,細胞膜旺盛合成對膽堿的需求增大,膽堿代謝途徑改變,腫瘤細胞中含有膽堿的代謝物增多,基于此,11C-膽堿作為一種放射性PET標記物應用于侵襲性前列腺癌骨轉移的檢測。

氨基酸是蛋白質合成的基本單位。Miyagi對比研究肺癌、胃癌、結腸直腸癌、乳腺癌、前列腺癌患者于正常人的血漿游離氨基酸水平差異,發現谷氨酰胺、色氨酸、組氨酸、脯氨酸、鳥氨酸的特異性改變在五種腫瘤患者中均可檢測到。癌癥早期,所有氨基酸水平均下降,且統計學分析表明該結果與營養不良無關。

除了上述三大代謝改變外,腫瘤細胞中還發生著諸如嘌呤、嘧啶代謝等多種代謝改變。

不同代謝物及其腫瘤表征情況見下表:

·

代謝產物

相關代謝途徑

相關腫瘤特征

參考文獻

檸檬酸

三羧酸循環、Krebs循環

前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤均下降

Trock BI. Urol Oncol,2011;

Kim YS et al. J Biomed Biotechnol,2011

乳酸

有氧糖酵解

前列腺癌、乳腺癌、胃癌、肺癌中升高;可用于乳腺癌的預后判斷,但在宮頸癌、骨肉瘤、頭頸部腫瘤中下降,推測可能由于高能量代謝消耗及其他相關代謝通路影響所致

Martinez O UE et al. Cell Cycle,2011;            Trock BI. Urol Oncol,2011;

磷脂酰膽堿、膽堿、乙酰膽堿等

胞膜合成、脂質代謝

前列腺癌、乳腺癌等多種腫瘤中上升;但在宮頸癌中下降,可能系磷脂代謝通路上調引起

Trock BI. Urol Oncol,2011;

Kim YS et al. J Biomed Biotechnol,2011;           Hasim A et al. Exp Ther Med,2012

多不飽和脂肪酸(十六酸、亞油酸、油酸)

細胞膜的重要組成成分,與細胞的增殖、壞死、凋亡密切相關

肺癌、腦腫瘤、肉瘤、前列腺癌中上升

牛艷潔等, 中國肺癌雜志,2012

游離脂肪酸

脂肪酸從頭合成

腦腫瘤、膀胱癌中上升

Kim YS et al. J Biomed Biotechnol,2011;           Hasim A et al. Exp Ther Med,2012

極低密度脂蛋白

脂肪酸從頭合成

宮頸癌、膀胱癌中上升

Hasim A et al. Exp Ther Med,2012;                 Cao M et al. Anal Sci,2012

肌醇

磷酸肌醇代謝、磷脂酰肌醇信號系統

前列腺癌中上調,宮頸癌中下調,可作為胃癌轉移的潛在標志;在腦腫瘤中,甘氨酸/肌醇比值對其分類有一定意義

Trock BI. Urol Oncol,2011;

酮體(如丙酮)

腫瘤細胞脂肪合成,參與胞膜合成以及能量代謝等過程

膀胱癌、宮頸癌中上升;有研究指出,在乳腺癌中,酮體可增加腫瘤細胞的干細胞性導致其轉移、復發、預后不良

Martinez O UE et al. Cell Cycle,2011;            Hasim A et al. Exp Ther Med,2012;                 Cao M et al. Anal Sci,2012

谷氨酰胺

能量代謝的碳源之一

肺癌、胃癌、結直腸癌、乳腺癌和前列腺癌患者中均下降

Martinez O UE et al. Cell Cycle,2011;                Hu JD et al.World J Gastroenterol,2011;     Hasim A et al. Exp Ther Med,2012;           Leichtle AB et al. Metabolomics,2012

甘氨酸

DNA、磷脂、膠原的合成及能量代謝相關

膀胱癌、宮頸癌中下降;可作為結腸直腸較為可靠的診斷指標之一

Martinez O UE et al. Cell Cycle,2011;            Hasim A et al. Exp Ther Med,2012;                   Leichtle AB et al. Metabolomics,2012

芳香族氨基酸(酪氨酸、苯丙氨酸)

與多種疾病發生相關

膀胱癌中下降;在結腸直腸癌中,酪氨酸可作為較為可靠的診斷指標之一

Martinez O UE et al. Cell Cycle,2011;                      Leichtle AB et al. Metabolomics,2012

血漿游離氨基酸

與蛋白質合成分解代謝相關

腫瘤早期呈現整體下降趨勢,尤其是在胃癌和結腸直腸癌中。有研究指出,氨基酸(丙氨酸、纈氨酸、異亮氨酸、組氨酸、色氨酸、鳥氨酸)代謝輪廓可用于非小細胞肺癌的組織分期和分型

Miyagi Y et al. Plos One,2011

?;撬?/span>

與谷胱甘肽代謝、丙酮酸代謝、半胱氨酸和蛋氨酸代謝相關

乳腺癌、膀胱癌中上升

Trock BI. Urol Oncol,2011;

Kim YS et al. J Biomed Biotechnol,2011



·
·

2

代謝相關技術

1)非靶代謝組學:即非目標代謝組學或發現代謝組學,無偏向性地對所有小分子代謝物同時進行檢測分析。

偏向性的檢測腫瘤樣本中的所有代謝物,根據腫瘤組織和正常組織的代謝物差異分析,找尋腫瘤表征標記物。

2靶向代謝組學:針對目標代謝物進行定性定量分析的一門研究,其中定量的過程中,需要首先建立目標代謝物的標準曲線,然后側能絕對定量分析。

通過對腫瘤樣本進行目標代謝物(糖類、氨基酸、脂肪酸等)進行靶向代謝研究,定量分析樣本差異,表征不同時期腫瘤代謝物的表現。



END


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關鍵詞:代謝,腫瘤,生物標志物

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