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《广西医科大学》 2010年
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应用表面增强激光解析电离飞行时间质谱技术筛选肺癌差异蛋白的研究

周继红  
【摘要】: 目的:应用表面增强激光解析电离飞行时间质谱(surface enhanced laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry,SELDI-TOF-MS)技术筛选出肺癌患者血清、肺泡灌洗液(bronchoalveolar lavage fluid,BALF)和肺癌组织中的差异蛋白,了解其不同病理分型和解剖分型表达的特点及影响因素,并探讨其临床意义。 方法:选用弱阳离子交换蛋白芯片(WCX-2芯片),应用SELDI-TOF-MS技术分别检测40例肺癌患者和20例肺良性病变患者血清、肺泡灌洗液(BALF)和肺组织匀浆的蛋白质质图谱,筛选出肺癌的差异蛋白,用直线相关分析研究他们之间的内在联系。进一步研究分析其中肺鳞癌患者和肺腺癌患者血清、BALF和肺组织匀浆的蛋白质质图谱,筛选出差异蛋白;比较中央型肺癌患者和周围型肺癌患者血清、BALF和肺组织匀浆的蛋白质质图谱;同时研究20例周围型肺癌患者活检前后BALF的蛋白质质图谱变化情况。用Protein Chip Biomarker System II-C型蛋白质芯片阅读仪读取芯片信息,采用Ciphergen Protein Chip 3.2版本的分析软件自动采集数据,读取峰高值,获得蛋白表达图谱,用Biomarker Pattern 5.0软件分析差异蛋白并初步建立诊断模型。 结果:一、肺癌组与肺良性病变组的差异蛋白 1.血清差异蛋白两者血清中共存在9个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺癌组血清中的差异蛋白均为上调表达,以质荷比(M/Z)为4097.08Da的差异蛋白建立分类树诊断模型,其诊断肺癌的灵敏度为77.5%(31/40),特异度为70%(14/20),正确率为75%(45/60),阳性预测值为83.78(%31/37),阴性预测值为60.87(%14/23),ROC曲线下面积为0.767。 2.BALF中的差异蛋白两者共存在20个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺癌组BALF中的差异蛋白14个上调表达, 6个下调表达,以M/Z为8133.51Da和15117.01Da的差异蛋白联合建立分类树诊断模型最好,其诊断肺癌的灵敏度为80%(32/40),特异度为80%(16/20),正确率为80%(48/60),阳性预测值为88.89%(32/36),阴性预测值为66.67%(16/24),ROC曲线下面积为0.919。 3.肺组织匀浆的差异蛋白两者共存在18个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺癌组肺组织匀浆中的差异蛋白4个上调表达,14个下调表达,以M/Z为3648.28Da的差异蛋白建立分类树诊断模型最好,其诊断肺癌的灵敏度为72.5%(29/40),特异度为85%(17/20),正确率为76.67%(46/60),阳性预测值为90.63%(29/32),阴性预测值为60.71%(17/28),ROC曲线下面积为0.867。 4.直线相关分析结果(1)肺癌患者血清中M/Z为4097.08Da的建模差异蛋白与肺组织匀浆中M/Z为3648.28Da的建模差异蛋白之间无相关性(P0.05),但与BALF中M/Z为8133.51Da的建模差异蛋白之间呈正相关(P=0.025、r =0.355),与BALF中M/Z为15117.01Da的建模差异蛋白亦呈正相关(P=0.021、r =0.363);(2)肺癌患者BALF中M/Z为8133.51Da与M/Z为15117.01Da的建模差异蛋白之间呈正相关(P0.0001、r =0.618);(3)肺癌患者BALF中M/Z为8133.51Da和M/Z为15117.01Da的建模差异蛋白与肺组织匀浆中M/Z为3648.28Da的建模差异蛋白之间均无相关性(P0.05)。 二、不同病理类型肺癌的差异蛋白 (一)肺鳞癌组与肺良性病变组1.血清:两者共存在2个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺鳞癌患者的血清中差异蛋白1个上调表达、1个下调表达,以M/Z为5124.24Da的差异蛋白建立分类树诊断模型,其诊断肺鳞癌的灵敏度为85%(17/20),特异度为65%(13/20),正确率为75%(30/40),阳性预测值为62.96%(17/24),阴性预测值为81.25%(13/16),其ROC曲线下面积为0.750。2.BALF:两者共存在9个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺鳞癌患者的BALF中差异蛋白4个上调表达、5个下调表达,以M/Z为7967.29Da和10843.45Da的差异蛋白联合建模最好,其诊断肺鳞癌的灵敏度为80%(16/20),特异度为80%(16/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为80%(16/20),阴性预测值为80%(16/20),ROC曲线下面积为0.916。3.肺组织匀浆:两者共存在8个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺鳞癌患者的肺组织匀浆中差异蛋白2个上调表达、6个下调表达,以M/Z为7914.59Da和8709.66Da的差异蛋白联合建模最好,其诊断肺鳞癌的灵敏度为75%(15/20),特异度为90%(18/20),正确率为82.5%(33/40),阳性预测值为88.24%(15/17),阴性预测值为78.26%(18/23),ROC曲线下面积为0.930。 (二)肺腺癌组与肺良性病变组1.血清:两者共存在8个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺腺癌患者的血清中均为上调表达,以M/Z为9295.79Da的差异蛋白建立分类树诊断模型较好,其诊断肺腺癌的灵敏度为75%(15/20),特异度为65%(13/20),正确率为70%(28/40),阳性预测值为68.18%(15/22),阴性预测值为72.22%(13/18),其ROC曲线下面积为0.844。2.BALF:两者共存在9个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺腺癌患者的BALF中均为上调表达,以M/Z为7923.01Da的差异蛋白建立分类树诊断模型较好,其诊断肺腺癌的灵敏度为80%(16/20),特异度为90%(18/20),正确率为85%(34/40),阳性预测值为88.89%(16/18),阴性预测值为81.82%(18/22),其ROC曲线下面积为0.933。3.肺组织匀浆:两者共存在7个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),肺腺癌患者的肺组织匀浆中的差异蛋白1个为上调表达、6个为下调表达,选择M/Z为2452.49Da的差异蛋白建立分类树诊断模型,其诊断肺腺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为85%(17/20),正确率为77.5%(31/40),阳性预测值为82.35%(14/17),阴性预测值为70.83%(17/24),其ROC曲线下面积为0.825。 三、中央型肺癌组和周围型肺癌组的差异蛋白 (一)血清差异蛋白 1.中央型肺癌组与肺良性病变组血清的差异蛋白两者共存在7个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),中央型肺癌患者的血清中差异蛋白5个上调表达、2个下调表达,以M/Z为6198.95Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断中央型肺癌的灵敏度为90%(18/20),特异度为60%(12/20),正确率为75%(30/40),阳性预测值为69.23%(18/26),阴性预测值为85.71%(12/14),ROC曲线下面积为0.800。 2.周围型肺癌组与肺良性病变组血清的差异蛋白两者共存在6个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),周围型肺癌患者的血清中的差异蛋白5个上调表达、1个下调表达,以M/Z为6636.54Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断周围型肺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为90%(18/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为87.5%(14/16),阴性预测值为75% (18/24),ROC曲线下面积为0.725。 (二)BALF中的差异蛋白 1.中央型肺癌组与肺良性病变组BALF的差异蛋白两者共存在12个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),中央型肺癌患者的BALF中的差异蛋白11个上调表达、1个下调表达,以M/Z为11308.2Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率较好,其诊断中央型肺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为90%(18/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为87.5%(14/16),阴性预测值为75%(18/24),ROC曲线下面积为0.925。 2.周围型肺癌患者与肺良性病变患者BALF的差异蛋白两者共存在11个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),在周围型肺癌患者BALF中均为上调表达,以M/Z为7981.70Da的差异蛋白建分类树诊断模型最好,其诊断周围型肺癌的灵敏度为85%(17/20),特异度为90%(18/20),正确率为87.5%(35/40) ,阳性预测值为89.47%(17/19) ,阴性预测值为85.71%(18/21),ROC曲线下面积为0.943。 (三)、肺组织匀浆的差异蛋白 1.中央型肺癌组与肺良性病变组肺组织匀浆的差异蛋白两者共存在10个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),在中央型肺癌患者的肺组织匀浆中差异蛋白1个上调表达、9个下调表达,以M/Z为3504.44Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断中央型肺癌的灵敏度为70%(14/20),特异度为90%(18/20),正确率为80%(32/40),阳性预测值为87.5%(14/16),阴性预测值为75%(18/24),ROC曲线下面积为0.929。 2.周围型肺癌组与肺良性病变组肺组织匀浆的差异蛋白两者共存在11个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),在周围型肺癌患者的肺组织匀浆中均为下调表达,以M/Z为5394.38Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断效率最好,其诊断周围型肺癌的灵敏度为75%(15/20),特异度为90%(18/20),正确率为82.5%(33/40),阳性预测值为88.24%(15/17),阴性预测值为78.26%(18/23),ROC曲线下面积为0.908。 四、周围型肺癌活检前后BALF的差异蛋白 1.周围型肺癌患者活检前BALF与肺良性病变组患者BALF的差异蛋白(见第三部分:“周围型肺癌患者与肺良性病变组患者BALF的差异蛋白”)。 2.周围型肺癌患者活检后BALF与肺良性病变组患者BALF的差异蛋白两者共存在14个有统计学差异的蛋白峰(P0.05),在周围型肺癌患者BALF中13个为上调表达, 1个为下调表达,选择M/Z为7670.82Da、8046.49Da、15127.61Da和16067.91Da的差异蛋白峰建立分类树诊断模型灵敏度和特异度较好,其中以M/Z为7670.82Da的差异蛋白峰建模最好,其诊断周围型肺癌灵敏度为85%(17/20),特异度为100%(20/20),正确率为92.5%(37/40),阳性预测值为100%(17/17),阴性预测值为86.96%(20/23),ROC曲线下面积为0.925。 结论:1.SELDI-TOF-MS技术能筛选出肺癌患者的血清、BALF和肺组织中有统计学差异的蛋白峰,其中血清中M/Z为4097.08Da、BALF中M/Z为8133.51Da和M/Z为15117.01Da及肺组织匀浆中M/Z为3648.28Da的差异蛋白分别建立的分类树诊断模型诊断肺癌的灵敏度、特异度及正确率均较为理想,其中BALF中的差异蛋白比血清中的检测效率更高,可作为早期诊断肺癌的更敏感且特异的标志物。血清中M/Z为4097.08Da的差异蛋白与BALF中M/Z为8133.51Da和M/Z为15117.01Da的差异蛋白均呈正相关,提示肺癌患者BALF中的差异蛋白与血清的来源或形成机制相同。 2.肺鳞癌和肺腺癌BALF及肺组织匀浆中的差异蛋白较血清多,诊断效率比血清高,肺鳞癌BALF中M/Z为7967.29Da和10843.45Da的差异蛋白峰联合、肺组织匀浆中M/Z为7914.59Da和8709.66Da的差异蛋白峰联合建模及肺腺癌BALF中M/Z为7923.01Da的差异蛋白峰建立分类树诊断模型,其诊断的灵敏度、特异度和正确率均达到75%~90%,有可能作为诊断肺鳞癌和肺腺癌的标志蛋白。 3.中央型肺癌和周围型肺癌BALF和肺组织匀浆中的差异蛋白较血清多,诊断效率比血清高,中央型肺癌BALF中M/Z为11308.2Da、肺组织匀浆中M/Z为3504.44Da的差异蛋白和周围型肺癌BALF中M/Z为7981.70Da、肺组织匀浆中M/Z为5394.38Da的差异蛋白建立分类树诊断模型诊断的灵敏度、特异度及正确率为70%~90%,均比血清高,可以作为较好的诊断中央型肺癌和周围型肺癌的标志蛋白。 4.周围型肺癌活检前后BALF中存在不同的差异蛋白,活检后BALF中出现的差异蛋白更多,诊断周围型肺癌的临床意义更大。活检前M/Z为7981.70Da和活检后M/Z为7670.82Da的差异蛋白分别建立的分类树诊断模型诊断周围型肺癌的灵敏度、特异度和正确率均较为理想,可能成为更好的早期诊断周围型肺癌的肿瘤标志物。
【学位授予单位】:广西医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R734.2

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