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背景及目的:
肝癌是当今世界各地最常见的恶性肿瘤之一,目前临床上主要应用超声扫描和常用的血清标志物AFP来作为早期肝癌的筛查手段,但肝癌的早期诊断率一直未有突破性的提高。随着蛋白质组学的发展,出现一些新的质谱技术分离和鉴定蛋白质,可快速有效的发现血清中肿瘤早期诊断标志物。
本课题主要运用新近发展的蛋白质组学技—ClinProt系统和iTRAQ技术,从血清学上为肝癌早期诊断寻找高效、灵敏和特异的肿瘤标志物,为筛选和诊断早期肝癌提供一定的参考依据。
研究方法:
收集血清标本150例,包括正常组25例、慢性肝炎组25例、肝硬化组25例、肝癌组75例作为训练组,应用ClinProt系统Cu2+螯合磁珠分离样本,对各组间进行质谱分析,利用神经网络算法和快速分类算法分别建立分类预测模型。另收集血清标本37例,包括非肝癌组22例(其中正常组10例,慢性肝炎组6例,肝硬化组6例),肝癌组15例,利用ClinProt诊断模型对肝癌组与非肝癌组进行验证。采用二级鉴定筛选肝癌特异诊断标志物,并用Western Blot和RT-PCR的方法验证。
将肝硬化组25例和小肝癌组25例各自混合后用iTRAQ试剂标记,分离肽段并进行鉴定,得到肝硬化组与小肝癌组之间差异蛋白定性和定量信息。对筛选出的差异蛋白进行Western Blot和ELISA验证。
研究结果:
ClinProt系统建立的模型对于各组间有较好的交叉验证能力和识别率,应用神经网络算法建立的诊断模型识别肝癌的灵敏度为86.67%,特异度为72.73%;应用快速分类算法建立的诊断模型识别肝癌的灵敏度为86.67%,特异度为100%。质荷比1465.6的蛋白峰在肝硬化组远远高于肝癌组,经鉴定为homeobox A3(HOXA3),Western Blot和RT-PCR均证实HOXA3在肝癌组织中的表达低于癌旁肝组织。
iTRAQ技术在肝硬化组与小肝癌组中共鉴定到255个肽段,对应60个蛋白质,其中肝硬化组中表达上调的蛋白有10个,表达差异>1.2倍的蛋白有4个;在小肝癌组中表达上调的蛋白有50个,表达差异>1.2倍的蛋白有41个。差异蛋白之一clusterin在小肝癌组的表达高于肝硬化组,升高倍数为13倍。WesternBlot结果显示肝癌组织中clusterin表达明显高于癌旁肝组织,肝硬化血清中clusterin的表达明显低于肝癌组。ELISA结果显示肝癌血清中clusterin含量明显低于正常组、HBV携带组、慢性肝炎组,而明显高于肝硬化组。ROC曲线表明当clusterin浓度达到50μg/ml时,区分肝癌与肝硬化的灵敏度为91%,特异度为83%。当血清clusterin和AFP各取最适值50μg/ml和15ng/ml时,二者的曲线下面积分别为0.973和0.781(P<0.05)。
结论:
ClinProt系统可以应用于筛选肝癌血清早期诊断标志物,有效的区分正常组、慢性肝炎组、肝硬化组和肝癌组。用筛选出的差异峰组成的诊断模型对肝癌诊断具有较高的灵敏度和特异度。经质谱鉴定的差异蛋白HOXA3,可以作为一个新的肝癌候选早期诊断标志物。
iTRAQ技术检测肝硬化组和小肝癌组有较好的定性和定量结果,该技术可用于肝癌发生过程中蛋白表达的动态监测。鉴定到的差异蛋白clusterin可作为肝癌血清的早期诊断标志物,并且比血清AFP具有更高的灵敏度和特异度。