基于质谱多重联合技术的代谢组学整合方法筛选三阴性乳腺癌特异性生物标志物的研究

Triple negative breast cancer (TNBC) is a high-risk subtype of breast cancer. The pathogenesis of TNBC is not clear. There is a lack of effective methods of diagnosis and treatment of TNBC. To development of specific biomarkers is help for early detection and early intervention, which is useful to improve the survival rate of TNBC. Our preliminary data showed that there were metabolic differences between TNBC and non-TNBC. The study of differential metabolites provides a new opportunity for finding TNBC-specific biomarkers. In this proposed study, we will use the combination of GC-TOF-MS and UPLC-Q-TOF-MS to study the difference of tumor tissue and serum metabolic profiles between TNBC and non-TNBC patients. Multivariate statistical analysis (PCA, OPLS-DA) and bioinformatics analysis were used to investigate the characteristics of TNBC metabolism systematically. A comprehensive statistical analysis and metabolic pathway analysis were used to screen the TNBC-specific metabolic biomarkers. All the selected biomarkers will be tested in an independent new cohort of clinical serum samples to confer the potential clinical utility. The expected results of the proposed study will help to reveal the metabolic characteristics of TNBC, develop novel serum biomarkers, and provide a theoretical basis to facilitate clinical non-invasive diagnosis.

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种特殊的高危性乳腺癌亚型，发病机制尚不明确，缺乏有效的诊治方法。研发特异性生物标志物有助于患者的早发现、早干预，提高存活率。前期研究发现TNBC与non-TNBC患者之间存在代谢差异，研究差异代谢物小分子为寻找TNBC特异性生物标志物提供了新的机遇。本项目将运用两大质谱（GC-TOF-MS和UPLC-Q-TOF-MS）联合技术研究TNBC患者癌组织代谢谱和血清代谢谱与non-TNBC患者的差异；利用多元统计分析方法（PCA，OPLS-DA）和生物信息学分析系统深入地探讨TNBC代谢谱特征；综合统计学分析和代谢途径分析（从局部病灶源→外周血液的变化规律）筛选出TNBC特异性的代谢生物标志物，并在独立样本中验证其临床应用价值。本项目研究结果将有助于揭示TNBC代谢特征及研发新型生物标志物，为TNBC无创筛查新技术的开发提供科学依据。

三阴性乳腺癌（TNBC）是一种特殊的高危性乳腺癌亚型，发病机制尚不明确，缺乏有效的诊治方法。研发特异性生物标志物有助于患者的早发现、早干预，提高存活率。本项目以乳腺癌（特别是TNBC）为研究对象，运用“整合化”策略对其进行了系统深入的研究。本项目运用两大质谱联合技术（GC-TOF-MS和UPLC-Q-TOF-MS），综合利用临床样本（组织、血清）及细胞样本，研究了TNBC与non-TNBC之间的代谢谱差异；利用多元统计分析方法和生物信息学深入地探讨TNBC代谢谱特征；综合统计学分析和代谢途径分析筛选出TNBC特异性的代谢生物标志物，并评估其临床应用价值。本项目取得了不错的研究结果：1）建立了一套基于质谱技术的肿瘤代谢组学整合研究策略和数据分析流程，可推广应用至其他肿瘤代谢组学研究中；2）从细胞层面和临床样本层面均发现TNBC存在特征性的代谢谱变化：主要集中在脂肪酸代谢、氨基酸代谢、及嘧啶代谢途径，建立了区分TNBC和non-TNBC的代谢谱判别模型，丰富了乳腺癌的差异代谢物库；3）发现甲硫腺苷磷酸化酶（MTAP）是乳腺癌潜在的抑癌基因，其表达水平与乳腺癌患者的复发生存密切相关，可作为乳腺癌预后相关靶基因，为探明乳腺癌的转移机制和防治研究提供了新的有价值信息；4）筛选出了TNBC诊断标志物（5个游离脂肪酸）及预后标志物（MTAP），并验证了其临床应用价值，为将来进一步的转化医学应用提供重要的参考依据。本项目的实施有助于深入理解TNBC的代谢谱特征及潜在调控机制，筛选出具有特异性的生物标志物，为乳腺癌患者的临床诊断、预后监控及个性化治疗方案的制定提供科学依据。