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《新疆医科大学》 2010年
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新疆汉族、维吾尔族及哈萨克族食管癌血清蛋白质指纹图谱研究

张昌明  
【摘要】:食管癌(esophageal carcinoma, EC)因早期症状不明显患者的预后极差。大部分食管癌患者就诊时已是中晚期,以手术为主治疗的EC患者的5年生存率仅为28%-31.6%左右,但是早期食管癌采用食管切除治疗后的5年生存率可达到90%以上。究其主要原因是:食管癌病因不清,发病机制不明确,缺乏敏感有效的早期生物学诊断指标和方法。因此,食管癌的早期发现,早期诊断,早期治疗已成为该领域研究的主要方向,是改善食管癌患者预后生存的关键所在。寻找能早期发现和诊断食管癌标志物已成为目前临床和基础研究的主要方向。肿瘤通常被认为是遗传性疾病,基因的突变、缺失以及表达的异常在肿瘤的发生发展过程中起到了重要的作用,由于基因的功能主要是通过所编码的蛋白质来实现,蛋白质是生命活动真正的执行者,肿瘤的发展过程中往往有蛋白质的动态变化,因此现在认为肿瘤也是一种蛋白质疾病。利用差异蛋白组学的研究方法对肿瘤及正常或良性病变的差异表达蛋白进行鉴定,定量,表征分析并且筛选出肿瘤相关的蛋白标记物已成为目前研究的热点。 随着蛋白质组学相关技术的迅速发展,临床血清蛋白质组学成为当今生命科学领域中极其活跃的学科,临床血清蛋白质组学从新的角度研究肿瘤,寻找肿瘤标志物,为肿瘤的早期诊断、预后和动态监测提供了重要依据。近年来表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱(surface-enhanced laser desorption/ionization time of flight mass spectrometry, SELDI-TOF-MS或SELDI)技术已在许多肿瘤标志物研究中应用并取得成功。SELDI-TOF-MS质谱技术是一种将生物样品(如细胞液或体液)中的各种蛋白质通过特定的表面基团吸附于蛋白质芯片上,用激光脉冲辐射使芯片上的蛋白质解析形成荷电离子,这些不同质荷比(M/Z)的离子在真空电场中飞行的时间长短不同,据此绘制出质谱图,以获得各种蛋白质[尤其是低分子量,低浓度(级)的蛋白质]的分子量、丰度等信息。将正常人样本的图谱信息同某种疾病患者比较,就有望发现新的疾病相关蛋白质。 食管癌流行病特征除了显著的地域分布差异之外,民族分布差异亦是其主要的流行病学特征之一。新疆是多民族的聚集区,哈萨克民族是EC的高发民族,其中新疆托里县哈萨克民族EC的发病率是155.9/10万人口,而同地区的其他民族EC的发病率仅是22.3/10万人口。不同民族之间除了不同的生活习惯,其遗传的表观性亦有所不同。血清蛋白质谱能否作为食管癌早期诊断的血清学标记物?不同民族食管癌患者之间血清蛋白质谱有无差异?淋巴结转移有无在食管癌高发民族哈萨克族患者血清蛋白质谱上是否有所不同?此种差异和特点在临床上能否作为食管癌早期诊断和监测的肿瘤标记物值得研究。目的:本研究的目的是通过SELDI-TOF-MS质谱技术分析新疆不同民族食管癌患者和无癌健康者血清蛋白表达谱的改变,筛选并建立新疆不同民族食管癌血清标志物诊断模型,进一步完善具有早期诊断和预后监测意义的食管癌蛋白表达谱系。这将有助于更深层次的理解食管癌基因学、蛋白组学改变以及其对肿瘤发生机制的认识。为早期发现食管癌疾病和检测术后复发提供血清学的依据。课题主要进行了三个方面的研究:1)新疆地区食管癌患者血清差异表达蛋白的研究;2)新疆汉族、维吾尔族及哈萨克族食管癌血清蛋白质指纹图谱研究;3)哈萨克民族食管癌淋巴结转移的血清蛋白质组学研究。方法:采用弱阳离子交换蛋白芯片(CM10)和表面增强激光解吸离子化飞行时间质谱(SELDI)技术,应用ZUCI-Protein Chip Data Analyze System软件包分析所得到的数据。用支持向量机方法建立蛋白质指纹图诊断模型,用留一法交叉验证作为评估模型判别效果的方法。两组之间的蛋白质峰的比较采用Wilconxon秩和检验,P0.05有统计学意义。1)检测分析了127例食管癌患者和63例性别、年龄匹配的正常对照血清蛋白表达谱,建立新疆地区食管癌诊断模型;2)检测43例汉族、43例维吾尔族及41例哈萨克族食管癌血清蛋白质指纹图谱,筛选不同民族食管癌血清差异性蛋白质,建立汉族、维吾尔族及哈萨克族不同民族食管癌血清诊断模型;3)检测分析了21例哈萨克族食管癌有淋巴结转移,20例哈萨克族食管癌无淋巴结转移的患者和20例哈萨克族正常对照的血清,筛选哈萨克族食管癌淋巴结转移的血清标记物,建立哈萨克族食管癌淋巴结转移诊断模型。结果:1)结果显示EC组与正常对照血清蛋白M/Z峰值图谱明显不同。所得到差异性最大的10个蛋白中(P0.05),有6个峰在食管癌组呈高表达,M/Z为4487.7509、5494.5520、15964.0660、3948.4357、8154.1979、8166.2978。4个峰呈低表达,M/Z为8788.6519、6682.1680、8713.6010、6649.6970。建立了由6个蛋白组成的诊断模型。再采用十倍交叉留一法验证该诊断模型。对127例食管癌中124例判定正确,3例误判;对正常对照组60例判定正确,3例误判,其准确度为96.84%(184/190),敏感度为97.64%(124/127),特异度为95.24%(60/63)。2)不同民族食管癌之间的血清蛋白质指纹图谱存在明显差异。汉族组与维吾尔族组中M/Z为4310.0109、8713.0142、7993.0223的3个蛋白质峰差异有统计学意义(P0.05);汉族组与哈萨克族食管癌组中M/Z为4310.0184、8167.9277、8158.1117、13789.4864、8067.7056、4611.9098、7993.4422、16146.8706的8个蛋白质峰,差异具有统计学意义(P0.05),维吾尔族组与哈萨克族组中M/Z分别为9161.7944、4611.6342、6649.6163、4979.3807的4个蛋白质峰差异具有统计学意义(P0.05);M/Z为4310.0109的蛋白峰在汉族组中呈低表达,而在维吾尔族组和哈萨克族组中均呈高表达,在维吾尔族组和哈萨克族组之间该蛋白峰未见到有差异。建立了不同民族的食管癌诊断模型。本研究建立了由M/Z分别为4310.0109,8713.0142,7993.0223,15963.5803,6897.7447,4148.6997,9162.9468,8164.5504,6649.2984,6909.0273组成的汉族、维吾尔族食管癌诊断模型。经十倍交叉留一法验证,其准确度为100%(86/86),敏感度为100%(43/43),特异度为100%(43/43);建立了由M/Z分别为4310.0184,13789.4864,8067.7056组成的汉族、哈萨克族食管癌诊断模型。经十倍交叉留一法验证,其准确度为84.88%(73/86),敏感度为86.05%(37/43),特异度为87.81%(36/41);建立了由M/Z分别为:4611.6342,4979.3807,5672.3799组成的维吾尔族、哈萨克族食管癌血清蛋白指纹图谱诊断模型。采用十倍交叉留一法验证该诊断模型,其准确度为73.81%(62/84),敏感度为81.40%(35/43),特异度为65.85%(27/41)。3)新疆哈萨克民族食管癌淋巴结阳性患者组,淋巴结阴性组和健康人血清的蛋白M/Z峰值图谱明显不同。建立了由5个蛋白(M/Z分别为:16086.7070、15965.2172、16159.2743、8791.8863、7995.2049)组成的哈族食管癌淋巴结阳性诊断模型(采用十倍交叉留一法验证该诊断模型,其准确度,敏感度为,特异度为分别为95.12%(39/41),90.48%(19/21),100%(20/20))和由3个蛋白(M/Z分别为:13789.3396、6899.9365、4978.9241)组成的哈族食管癌淋巴结阴性诊断模型(采用十倍交叉留一法验证该诊断模型,其准确度为97.50%(39/40),敏感度为100%(20/20),特异度为95.00%(19/20));比较20例淋巴结阳性患者组与20例淋巴结阴性组食管癌血清蛋白质指纹图谱数据,其中5个峰(16081.0634、16152.0842、15962.2598、2019.8519、2044.3842)差异有统计学意义(P0.05)。3个峰在食管癌淋巴结阴性组呈高表达,2个峰呈低表达。结论:1)构成的诊断模型可以区分食管癌和健康人,表面增强激光解吸电离飞行时间质谱技术和生物信息学分析软件的联合应用是一种寻找肿瘤生物标志物的有效方法。2)新疆汉族、维吾尔族及哈萨克族食管癌患者之间血清蛋白质指纹图谱存在明显差异,研究发现M/Z为4310.0109的蛋白峰在汉族组中呈低表达,而在维吾尔族组和哈萨克族组中均呈高表达,在维吾尔族组和哈萨克族组之间该蛋白峰未见到有差异,提示该蛋白可能是食管癌种族差异的特异蛋白。由此建立的不同民族食管癌诊断模型,有较高的准确度、敏感度和特异度,这在新疆地区不同民族食管癌患者血清蛋白质指纹图谱疾病诊断中有一定的临床意义。3)哈萨克民族食管癌淋巴结阳性患者,淋巴结阴性患者和健康对照组血清蛋白质指纹图谱明显不同。其中5个蛋白峰(M/Z为16081.0634、16152.0842、15962.2598、2019.8519、2044.3842)可能对判定病情预后有重要意义。
【学位授予单位】:新疆医科大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:R735.1

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