新疆哈萨克族食管癌代谢标志物及其代谢通路关键酶活性研究

Esophageal cancer is the world's most common malignant tumor of digestive system in our country, the morbidity and mortality of esophageal cancer ranks first in the world. Operation is the main treatment for esophageal cancer patients, more advanced, the overall five year survival rate is only 8-11%. Because of esophageal cancer early detection, early diagnosis and treatment of esophageal carcinoma diagnosis become key. Metabolomics is the genomics, proteomics after emerging research technique, from cells, tissues and whole level to reflect the body in external stimuli or genetic modification of metabolic response changes, become a new research direction in tumor. Preliminary study, we through the plasma Metabonomics Study, found that Xinjiang ha, dimension, Han patients with esophageal carcinoma group differences in metabolism between different ethnic groups, and metabolic components exist difference. In order to understand the esophageal tissue metabolic regulation mechanism, this project will use high-resolution magic angle spinning NMR techniques and high performance liquid chromatography and key enzyme activity analysis, through the Xinjiang three national esophageal carcinoma, precancerous lesion and normal human plasma and tissue differences in metabolism key enzyme protein expression profiling and verification, research progression of esophageal cancer in the organism metabolism change mechanisms, and found high ethnic specific metabolic markers for esophageal cancer, early diagnosis and treatment of target research foundation.

食管癌是世界上最常见的恶性肿瘤，我国食管癌发病率及死亡率居世界首位。新疆是我国食管癌高发区，以哈萨克族发病率最高（155.9/10万）。手术是治疗食管癌最主要手段，但约85%患者就诊时已属中晚期，预后极差。食管癌的早期诊断成为提高生存率的关键。前期研究中，我们通过血浆代谢组学定性研究发现新疆食管癌患者与健康人群存在差异性代谢组分。本项目拟在此基础上，通过新疆哈萨克族食管鳞癌患者血浆和组织中对已知代谢组分定量检测，结合患者临床病理参数相关性分析，采用多元Logistic回归方法建立诊断模型，并通过盲法验证，确定最具早期诊断和预后评估价值的若干代谢标志物。通过RT-PCR,western blot,PCR-RFLP法检测代谢通路中关键酶的含量及结构改变，揭示哈萨克族食管癌发生发展中的代谢调控网络异常变化机制。研究结果将对我区哈萨克族食管癌早期诊断、预后评估以及个体化治疗靶点研究奠定基础。

本研究（1）利用LC-MS平台对41例ESCC血清样本及25例健康对照血清样本进行了分析；利用单变量数据分析和多变量数据分析手段，筛选出23个在肿瘤患者和健康对照间有显著差异的代谢物。最后焦谷氨酸、乳酸、丙酮醛、谷氨酸、门冬氨酸、胆碱和牛磺酸等7个代谢物由于出色的ESCC鉴别能力（ROC曲线下面积大于0.8）被筛选作为ESCC相关生物标志物；（2）利用LC-MS平台，对40对ESCC组织和正常对照组织进行了代谢轮廓分析，结果发现两组样本间有显著的代谢差异，并根据此鉴定出20个在ESCC组和对照组之间存在显著差异的代谢物，这些代谢物涉及氨基酸代谢、谷氨酰胺代谢、脂类代谢、嘌呤嘧啶代谢等；结合ESCC患者的临床病理信息对此20个代谢物的进一步分析发现，9个代谢物随着一定病理特征的改变而发生显著的连续性变化；综合分析ESCC血清、组织代谢组学研究结果，以及本研究团队前期的ESCC尿液代谢组学研究结果后发现，谷氨酸是本研究发现的所有ESCC相关生物标志物中最为稳定的标志物。结合相关代谢网络，推断ESCC可能存在显著的谷氨酰胺代谢紊乱。（3）应用免疫组化技术检测了谷氨酰胺酶1（GLS1，谷氨酰胺代谢的关键酶）和溶质载体家族1成员5（SLC1A5，谷氨酰胺进入细胞的转运体）在哈萨克族食管鳞癌组织切片当中的表达，结果发现GLS1在ESCC组织中的表达高于正常食管组织，并且与不同的TNM分期、淋巴结转移状态以及分化程度有关，TNM分期较晚的样本、淋巴结发生转移的样本、以及中低分化的样本中GLS1呈现高表达；而SLC1A5在癌症组织中的表达也明显高于正常对照，并且与肿瘤分化程度有关，中低分化样本中的SLC1A5呈现高表达。结论：哈萨克族食管鳞状细胞癌存在明显的代谢紊乱，利用ESCC相关代谢标志物，可以很好的将ESCC样本和正常对照区分开来。谷氨酰胺代谢增强是ESCC显著的代谢特征之一，GLS1和SLC1A5在ESCC组织中表达增多，可能在肿瘤的发生发展中发挥一定作用，可为未来ESCC的筛查和个体化靶向治疗提供新的思路和方向。