姚婷，侯海燕，陈亚琼



代谢组学在妇科恶性肿瘤诊疗中的应用

姚婷，侯海燕，陈亚琼△

【摘要】代谢组学是20世纪90年代发展起来的，以对某一生物或细胞所有低分子质量代谢产物进行定性和定量分析的一门新兴学科，代谢组的变化直接反映特定时间、特定环境下生物体的生理状态及病理变化。卵巢癌、宫颈癌、子宫内膜癌作为妇科三大恶性肿瘤，具有死亡率高、复发率高、生存率低、病程长等特点，三大恶性肿瘤在疾病早期、疾病不同临床分期产生的代谢产物有所不同，采用代谢组学方法对其进行分析有利于深入了解恶性肿瘤发生、发展过程，有利于疾病的早期诊断，对治疗期间产生的代谢产物进行分析，有利于指导恶性肿瘤的个体化治疗等，同时将代谢组学应用于药物疗效评价，有助于发现新型抗肿瘤药物。

【关键词】代谢；生殖器肿瘤，女（雌）性；早期诊断；治疗

作者单位：300162天津，武警后勤学院附属医院妇产科（姚婷，侯海燕，陈亚琼）；天津中医药大学研究生院（姚婷）

△审校者

（J Int Obstet Gynecol，2016,43：55-57，79）

代谢组学（metabonomics）作为继基因组学、转录组学、蛋白质组学之后新兴的一门学科，以相关代谢产物作为标本，利用各种光谱、电化学技术等及数据分析技术对标本进行检测分析，在发现生物标记物[1]、疾病的早期诊断[2]及药效的评价[3]等方面都发挥着重要作用，现已应用到恶性肿瘤[4]、心脏病[5]、糖尿病[6]等重大疾病研究中。妇科恶性肿瘤严重影响妇女的身体健康、生育能力及其寿命，除宫颈癌外，目前仍缺乏特异的早期筛查方法及肿瘤标记物，治疗也缺乏个体化，将代谢组学应用到妇科恶性肿瘤中，有助于早期诊断、个体化治疗相关肿瘤，代谢组学有望成为提高妇科恶性肿瘤总生存率的新策略。现介绍代谢组学的研究现况，并着重论述代谢组学在妇科恶性肿瘤中的应用。

1　代谢组学的概况

代谢组学概念由Nicholson等[7]于1999年正式提出，与基因组学、转录组学、蛋白质组学共同组成系统生物学。其研究以血清、尿液、腹水、胆汁、唾液、前列腺分泌物[8]及固体形态的组织器官[9]为主要标本，通过磁共振波谱法（nuclear magnetic resonance，NMR）、质谱（mass spectrometry，MS）、色谱（chromatography）、质谱色谱联用技术[10]、各种光谱技术及电化学技术等先进技术定性定量检测生物标本，而检测得到的数据需通过非监督性模式识别和监督性模式识别对标本的成分进行鉴别和推理[11]，通过数据库检索进行代谢产物的对比，找到可能的生物标记物，而这些生物标记物的发现有助于疾病的早期诊断和治疗。

2　代谢组学在妇科恶性肿瘤中的应用

2.1卵巢癌70%的卵巢癌患者发现后已属晚期[12]，近30年卵巢癌5年生存率一直维持在30%～40%之间[13]，早期诊断、治疗卵巢癌可使5年生存率达90%[14]，寻找潜在的生物标记可作为早期诊断无症状卵巢癌的研究方向，而代谢组学则为寻找潜在的生物标记提供了技术平台。

利用代谢组学方法寻找卵巢癌患者的差异代谢物，而这些差异代谢物有望成为卵巢癌早期诊断的方法之一。收集9例卵巢癌患者和22例正常对照者的尿液标本[15]，并采用气相色谱-质谱（GC-MS）、液相色谱-质谱（LC-MS）联合偏最小二乘法判别分析法对代谢物进行检测，发现潜在的生物标记物有1-甲基腺苷（1-methyladenosine）、3-甲基尿嘧啶核苷（3-methyluridine）、4-雄甾烯-3，17-二酮（4-androstene-3，17-dione）。用LC-MS法对28例卵巢良性肿瘤患者、29例卵巢上皮细胞癌患者和27例正常女性的血清进行代谢组学分析，发现代谢物CPG（27-nor-5β-cholestane-3，7，12，24，25 pentol glucuronide）与卵巢良性组织相比含量明显增高[16]，且不受患者非卵巢疾病、妇科炎症、绝经状态等的干扰，可与糖类抗原125（CA125）联合使用，用于卵巢癌的早期诊断。用高效液相色谱-质谱/质谱（HPLCMS/MS）法发现溶血磷脂酸（lysophosphatidic acid，LPA）在卵巢癌患者血清中存在代谢异常[17]，且早期卵巢癌及不同程度卵巢癌中LPA代谢水平亦不同，可作为卵巢癌潜在的生物标记物。

代谢组学通过对药物代谢动力学及药物所引起的内源性代谢物变化方面的研究，可整体上认识机体代谢谱的变化，使得针对肿瘤异质性和患者个体差异的个体化治疗成为可能，同时指导抗肿瘤药物的用量以及评价治疗效果和安全性。采用高效液相色谱-质谱（HPLC-MS）法对15例正常人和56例处于不同临床阶段的原发性上皮性卵巢癌患者的尿液进行代谢物检测，采用主成分分析和偏最小二乘法判别分析对数据进行多元统计分析，发现正常人与不同临床阶段卵巢癌患者尿中代谢物有差别[18]，推测这些差异代谢物有助于判断卵巢癌临床分期，可据此指导不同临床分期卵巢癌的治疗，评价治疗效果及安全性，但仍需设计相关临床试验研究进行证实。

代谢组学还可用于寻找卵巢癌多药耐药的相关诊断标记物，探索多药耐药的发病机制，进而找到逆转耐药治疗的靶点。有研究收集临床上卵巢上皮性癌铂类耐药患者、非耐药患者、卵巢良性囊肿及正常健康者血清各10例，利用代谢组学共检测到25 800个代谢化合物，使用主成分分析对数据降维并结合临床得到6个对上皮性卵巢癌多药耐药意义重大的差异代谢物[19]，该6个差异代谢物可能参与上皮性卵巢癌多药耐药的生物过程，有望成为上皮性卵巢癌多药耐药潜在的诊断标记物及逆转耐药治疗药物的作用靶点。

2.2宫颈癌宫颈癌发病率仅次于乳腺癌，随着宫颈癌筛查工作的开展，其发病率普遍有所下降，但是卫生条件差和经济落后地区宫颈癌发病率仍很高，且发病趋于年轻化[20]。宫颈上皮内瘤样变（cervical intraepithelial neoplasia，CIN）是与子宫颈浸润癌密切相关的一组宫颈病变，及时诊断和正确处理CIN可降低宫颈癌的发病率和死亡率，目前临床上主要用组织病理学和细胞病理学诊断CIN，但组织病理学创伤大，细胞病理学假阴性率、假阳性率均高。Sitter 等[21]采用高分辨魔角旋转联合主成分分析技术对8例宫颈癌患者的肿瘤组织进行了研究，发现肿瘤组织中胆碱及氨基酸碎片的含量较高，而糖类的含量偏低。另有研究通过NMR联合正交偏最小二乘法判别分析法对36例CIN患者及36名健康人血浆进行代谢组学分析，结果与液基薄层细胞学（TCT）检测结果比较，发现其诊断敏感度为91.7%，假阳性率为8.3%，优于TCT检测[22]，该技术有望成为早期诊断CIN的新手段。

宫颈癌的治疗以手术为主，辅助治疗主要有新辅助化疗、同步放化疗、调强放疗等[23]，新辅助化疗是目前肿瘤治疗的研究热点，可使肿瘤体积缩小，使患者获得手术机会，增加放疗敏感性，而肿瘤细胞对化疗药物敏感性不一，因此有研究收集了对新辅助化疗敏感、部分敏感、完全不敏感共38例宫颈癌患者的血浆，通过LC-MS及多变量数据分析发现，左旋缬氨酸和左旋色氨酸可作为预测宫颈癌患者对新辅助化疗敏感性的潜在标记物，该研究发现对某些化疗药物不敏感的肿瘤患者应及时改变治疗方案，避免病情进一步发展，实现肿瘤患者的个体化治疗[24]。

代谢组学还可用于宫颈癌治疗的药效评价，雷公藤是我国资源丰富的一种传统中草药，而雷公藤内酯醇是最具代表的活性成分之一，可抑制前列腺癌细胞的扩散[25]，具有良好的抗肿瘤活性，也有研究将雷公藤作用于离体宫颈癌细胞，并采用代谢组学方法对其进行药效评价，Hu等[26]以雷公藤作用后离体宫颈癌细胞为实验组，顺铂、盐酸阿霉素、紫杉醇作用后离体宫颈癌细胞为对照组，收集其细胞代谢物，采用离子阱气相色谱质谱联用法进行代谢物检测，研究证实雷公藤具有抑制宫颈癌细胞增殖并促进其凋亡的作用，但其抗癌机制有待进一步研究。

2.3子宫内膜癌子宫内膜癌目前主要的辅助检查有超声、电子计算机断层扫描、磁共振成像、宫腔镜检查、分段诊刮、子宫内膜活检术、子宫内膜细胞学检查以及CA125、癌胚抗原、血清人附睾蛋白4等肿瘤标记物检测[27]，根据各检查方法的优缺点多联合应用诊断子宫内膜癌。代谢组学也应用于子宫内膜癌的研究，采用高分辨魔角旋转1H核磁共振以及偏最小二乘法对暴露于不同浓度他莫昔芬的离体子宫内膜癌细胞进行代谢分析，结果发现乙醇胺、葡萄糖、谷氨酸、酪氨酸、尿苷、腺苷、肌醇为差异代谢物，尿苷和腺苷的变化提示他莫昔芬可能影响子宫内膜癌细胞的RNA转录，而乙醇胺和肌醇与癌细胞膜有关，其他代谢物与癌细胞代谢有关[28]。2-脱氧-D-葡萄糖（2-Deoxy-D-Glucose，2DG）通过2-脱氧-D-葡萄糖-6-磷酸（2-Deoxy-D-Glucose-6-Phosphate，2DG6P）的积累阻断了糖酵解途径，干扰肿瘤细胞代谢，使肿瘤细胞发生凋亡，因而被认为是抗肿瘤的潜在药物，Urakami等[29]采用毛细管电泳飞行时间质谱法评估2DG在子宫内膜癌细胞的代谢变化，发现除了2DG6P，还存在其他2DG衍生物脱氧后的代谢产物，说明2DG不仅可用于子宫内膜癌治疗，还影响肿瘤细胞的许多其他生物过程。

3　展望

代谢组学与基因组学、转录组学、蛋白质组学相比，最大的特点在于代谢组学以整体的、动态的观点阐述生命现象[30]，在恶性肿瘤中的应用主要包括早期诊断、指导个体化的治疗等，而多代谢水平相结合的代谢组学研究配合分子生物学的技术手段，可展现整体代谢通路以及特定代谢途径间的相互补充，进而深入研究肿瘤发生、发展机制，以期从不同的代谢水平、不同代谢途径阻断肿瘤的发展，彻底治愈肿瘤。

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[本文编辑秦娟]

Application of Metabonomics in the Diagnosis and Treatment of Gynecologic Malignant Tumor

YAO Ting，HOU Hai-yan，CHEN Ya-qiong.Department of Obstetric and Gynecology，Affiliated Hospital of the Chinese People′s Armed Police Force Logistics College，Tianjin 300162，China（YAO Ting，HOU Hai-yan，CHEN Ya-qiong）；Graduate School，Tianjin University of Traditional Chinese Medicine，Tianjin 300193，China（YAO Ting）
Corresponding author：CHEN Ya-qiong，E-mail：chenyq82@hotmail.com

【Abstract】Metabonomics is a new scientific discipline developing in the 1990s,qualitative and quantitative analysis are carried out to analyze all the low molecular weight metabolites in an organism or cell,metabonome changes can reflect the patho-physiologic changes of an organism under a certain time and a certain condition.Ovarian cancer，cervical cancer and endometrial cancer are three major gynecologic malignant tumor，they have high mortality rate，high recurrence rate，low survival rate，long course and so on，their metabolites are different in the early stage and different clinical stages of disease,detected by the metabonomics method is conducive to deeply realize the occurrence and development of malignant tumor，early diagnosis of the disease,analyzing the metabolites produced during treatment is helpful for individual treatment of tumor，metabonomics can also be used in drug efficacy evaluation,which is benefit for discovering new antitumor drugs.

【Keywords】Metabolism；Genital neoplasms，female；Early diagnosis；Therapy

通信作者：陈亚琼，E-mail：chenyq82@hotmail.com

收稿日期：（2015-07-02）