基于代谢组学的头颈癌生物标志物的发现及其与烟气苯并芘的关系研究

Currently, the pathogenesis of head and neck cancer is still unknown, and the lack of effective diagnostic biomarkers, head and neck cancer is often found at advanced stage, five-year survival rate was less than 50%; the most important incentive for head and neck cancer is tobacco, but research on relationship between tobacco and head and neck cancer merely focused on epidemiology and toxicology experimental. This project uses the GC-MS, RP/HILIC-UPLC-TOF-MS method combined with multivariate calibration, multi-resolution and model recognition to find a new simple, sensitive and specific biomarkers of head and neck cancer; research blood or urine biomarker differences of non-smokers, active and passive smokers; detect smoke benzo(a)pyrene and its urinary metabolites, 3-OHB[a]P, explore the relationship between head and neck cancer and cigarette smoke benzo(a)pyrene from the molecular level and the overall level, reveal the risk of cigarette smoke exposure.

目前关于头颈癌的发病机制仍然不明，且由于缺乏有效的诊断生物标志物，头颈癌往往发现在晚期，五年期幸存率低于50%；头颈癌最主要的诱因是烟草，但关于烟草和头颈癌关系研究仅仅停留在流行病学和毒理学实验。本项目采用气质、反相/亲水超高效液相飞行时间质谱，结合多元校正、多元分辨和模式识别方法，寻找新的简单、敏感、特异的头颈癌生物标志物；研究非吸烟人群、主动吸烟人群和被动吸烟人群血液或者尿液中这个特异生物标志物的差异；检测烟气苯并芘及其在尿液中的代谢物3-OHB[a]P，从分子水平和整体水平研究烟气苯并芘与头颈癌之间的相互关系，揭示卷烟烟气暴露风险。

发现新的有效的头颈癌标志物不仅对头颈癌的诊断及其发病机制的研究十分有必要，同时将助于头颈癌与吸烟之间的关联性的研究。目前，头颈癌的诊断仍缺乏有效的生物标志物，且关于烟草和头颈癌的关系研究仅仅停留在流行病学和毒理学实验。本项目采用气质、反相/亲水超高效液相飞行时间质谱，结合多元校正、多元分辨和模式识别方法，发现了25个喉癌潜在差异代谢标志物及36个甲状腺癌潜在差异代谢物；通过标准品比对，建立了差异代谢物的定量方法，对308个人群样本进行分析，明确了血清中3-羟基丁酸及DHA为甲状腺癌的潜在生物标志物。通过对54个主动吸烟人群、194个二手烟接触人群及41个非吸烟人群样本进行了检测，结果表明在主动吸烟人群及二手烟接触人群血清中3-羟基丁酸的含量大小均为：甲状腺癌人群>健康人群；二手烟接触人群血清中DHA的平均含量大小为：甲状腺癌人群>健康人群。吸烟人群与非吸烟人群尿液中3-OHBaP未发现相关性，而1-羟基芘存在显著性差异 (P<0.05)；关联性分析结果显示甲状腺癌尿液中1-羟基芘与血清中DHA呈弱相关 (r=0.269, P<0.01)，与血清中3-羟基丁酸未发现相关性。血清中的潜在生物标志物DHA及3-羟基丁酸的发现，将有助于甲状腺癌的诊断研究，其与多环芳烃的生物标志物相关关系，将有助于头颈癌与吸烟的关系研究。.关键词：喉癌；甲状腺癌；代谢组学；生物标志物；烟气暴露标志物