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        結(jié)直腸癌的血漿糖蛋白質(zhì)組學(xué)研究

        2025-08-04 00:00:00趙洋曾嘉明趙佳威孟波
        關(guān)鍵詞:糖基化質(zhì)譜標(biāo)志物

        【特約主持人】解新芳:西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院教授,獲國家級青年人才項目

        【主持人按語】癌癥嚴(yán)重威脅全球公共衛(wèi)生,肺癌與結(jié)直腸癌作為常見惡性腫瘤,其高致死率凸顯早期診斷的關(guān)鍵意義.當(dāng)下迫切需要探尋高靈敏、高特異且無創(chuàng)或微創(chuàng)的診斷標(biāo)志物.外泌體攜帶豐富生物分子參與腫瘤進程,在肺癌研究中,發(fā)現(xiàn)血漿外泌體蛋白可區(qū)分患者與健康人群,部分蛋白與肺癌進展緊密相連;而在結(jié)直腸癌領(lǐng)域,非標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)揭示血漿蛋白質(zhì)糖基化修飾差異可有效鑒別兩者,特定糖蛋白的糖肽表達(dá)與疾病進展顯著相關(guān).本專欄聚焦此類研究,剖析腫瘤早期診斷新路徑,為癌癥防治提供科學(xué)依據(jù).

        結(jié)直腸癌(colorectal cancer,CRC)是一種極具威脅的胃腸道惡性腫瘤.在全球范圍內(nèi),CRC 的發(fā)病率位居第三(占發(fā)病總數(shù)的 10.2% ),死亡率排名第二(占死亡總數(shù)的 9.4% )[1].據(jù)統(tǒng)計,預(yù)計到2030年,結(jié)直腸癌的患病人數(shù)將達(dá)到220萬例,死亡人數(shù)將達(dá)到110萬例[2.流行病學(xué)調(diào)查研究表明,結(jié)直腸癌的發(fā)病率隨著年齡的增長而逐漸升高,同時還受到家族史、炎癥性腸病、吸煙、過度飲酒、肥胖和糖尿病等多種因素的影響[3.結(jié)直腸癌從良性腺瘤病變(息肉)發(fā)展成癌癥需要十多年的時間[4].在結(jié)直腸癌患者中,原位結(jié)直腸癌(I期)的5年相對生存率高達(dá) 90% ,而轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌(V期)的5年相對生存率僅為 10%[5] ,因此早期診斷對于提高患者生存率和降低腫瘤轉(zhuǎn)移率至關(guān)重要.目前,結(jié)直腸癌的診斷方法主要包括結(jié)腸鏡檢查[6、膠囊內(nèi)窺鏡[7]、CT掃描[6]、糞便隱血檢測(FOBT)[8]以及癌胚抗原(CEA)和碳水化合物抗原199(CA19-9)[9]等血清標(biāo)志物檢測.盡管結(jié)腸鏡檢查被認(rèn)為是診斷結(jié)直腸癌的金標(biāo)準(zhǔn),具備較高的準(zhǔn)確性,但由于其侵入性較強,患者的接受度有限[10].目前其余檢測方法在靈敏度和特異性等方面仍有不足,不能滿足臨床診斷需求.因此,迫切需要建立更微創(chuàng)、高靈敏度和高特異性的診斷方法,提高結(jié)直腸癌的早期診斷率和治療成功率.

        生物標(biāo)志物是存在于血液、尿液和腦脊液等體液或組織中的一種生物分子,能夠反映腫瘤疾病在特定時間內(nèi)的生理狀態(tài)和疾病進程的變化[].癌癥生物標(biāo)志物涵蓋了多種生化分子,包括DNA、RNA、蛋白質(zhì)以及代謝產(chǎn)物等,在癌癥的風(fēng)險評估、早期診斷、精準(zhǔn)預(yù)后和治療效果評價等方面發(fā)揮著重要作用[12].糖基化修飾是細(xì)胞表面和分泌蛋白上的一種常見且結(jié)構(gòu)復(fù)雜的翻譯后修飾類型,在多種生物過程中都起到至關(guān)重要的調(diào)控作用.例如,它不僅幫助蛋白質(zhì)實現(xiàn)正確的折疊以確保其功能,還涉及細(xì)胞的附著、移動、信號傳遞以及在免疫過程中的識別等關(guān)鍵的生物過程[13].在腫瘤發(fā)展過程中,糖基化修飾經(jīng)常發(fā)生異常變化,導(dǎo)致腫瘤惡性特征的出現(xiàn),如細(xì)胞的增殖、遷移和侵襲等[14].DOHERTY等[15]研究表明,結(jié)直腸癌患者在不同的癌癥階段其血漿N-糖基化修飾具有顯著的統(tǒng)計學(xué)差異.與健康人群相比,結(jié)直腸癌患者血液中核心巖藻糖類的雙觸角糖F(6)A2G2和F(6)A2G2S(6)1顯著降低( ?Plt;0.000 9 ).PARK等[16已證明膜錨定蛋白質(zhì)受體上的 α 2,6- 聯(lián)結(jié)的唾液酸修飾能夠調(diào)控結(jié)直腸癌細(xì)胞的黏附、遷移和侵襲能力.總體而言,蛋白質(zhì)糖基化修飾的研究對結(jié)直腸癌早期診斷具有重要意義,有望為開發(fā)更加準(zhǔn)確、靈敏的腫瘤早期診斷方法提供新的途徑.

        血液的動態(tài)變化能夠敏銳地反映患者疾病的病理生理狀態(tài),提供從時間和空間上監(jiān)測疾病進展的獨特視角.血液檢測已經(jīng)融入常規(guī)生化檢測,其獨特之處在于穩(wěn)定性良好、無創(chuàng)性、易獲取性和長期保存等優(yōu)點.然而,CEA和CA19-9雖已被用作結(jié)直腸癌檢測和治療監(jiān)測的血液標(biāo)志物,但它們的敏感性僅為 40%~ 70% ,特異性也僅為 73%~90%[17] .因此,為了提升結(jié)直腸癌診斷的準(zhǔn)確性,亟須探索更加精確的候選生物標(biāo)志物.綜上,本研究基于超高分辨質(zhì)譜分析技術(shù),對結(jié)直腸癌患者的血漿樣本進行了系統(tǒng)性的蛋白質(zhì)糖基化修飾組研究,深入探索結(jié)直腸癌患者血漿中糖基化修飾的異常改變,篩選具有高靈敏度、強特異性且易于篩查檢測的候選糖基化修飾生物標(biāo)志物,為結(jié)直腸癌的早期診斷和預(yù)后篩查提供分子病理學(xué)支持.

        1 材料與方法

        1.1 實驗材料、儀器和研究對象

        結(jié)直腸癌血漿糖蛋白質(zhì)組學(xué)研究所用實驗材料和儀器見附錄表S1.結(jié)直腸癌患者和健康人的血漿樣本均由中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院提供,本研究經(jīng)中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院倫理委員會審批,所有參與本項研究的受試者均簽署書面知情同意書.

        1.2 糖蛋白質(zhì)組分析的樣品制備

        使用PierceTMTOP14試劑盒(賽默飛世爾科技)去除血漿高豐度蛋白,取 10μL 血漿樣品,采用試劑盒去除其前14 種高豐度蛋白質(zhì).用過濾器輔助樣品制備方案(filter-aided sample preparation,F(xiàn)ASP)酶切樣品蛋白[18-19].首先,將已去除高豐度蛋白樣品轉(zhuǎn)移到 30kDa 超濾管中并離心 15min. 加人尿素溶液 (8mol/L 尿素溶解在 0.1mol/L Tris-HCl 中, pH8.5AA 離心洗滌,加人 10mmol/L 二硫蘇糖醇(DTT)混勻后置于37°C 恒溫箱中孵育 4h.12000r/min 離心 15min 除廢液,加入 50mmol/L 碘乙酰胺(IAA)混勻后室溫避光孵育 0.5h. 離心后再加入 10mmol/L 二硫蘇糖醇(DTT)室溫避光放置 15min,12 000r/min 離心.分別加人尿素溶液和 50mmol/L 碳酸氫銨(ABC)洗滌,重復(fù)3次.更換超濾管套管,加入 50mmol/L ABC 和 20μg (20胰蛋白酶進行蛋白酶切, 恒溫箱中孵育 16h 反應(yīng)結(jié)束后離心收集肽段,依次加入水、 .50mmol/L ABC洗滌超濾管,離心收集洗脫液.使用 SpeedVac真空干燥離心機(Eppendorf)完全干燥肽段,回收肽段儲存在-80°C ,用于糖肽富集.

        利用已開發(fā)的HILIC方法[20]富集完整糖肽.首先,加入質(zhì)量分?jǐn)?shù) 0.1% 三氟乙酸(TFA)溶液活化Ve-nusil HILIC(5μm,10nm) 填料,重復(fù)3次.加人體積分?jǐn)?shù) 80% 乙腈/體積分?jǐn)?shù) 0.2% TFA溶液平衡填料,重復(fù)3次.回收肽段用體積分?jǐn)?shù) 80% 乙腈/ 0.2% TFA溶液溶解,加入已活化平衡的HILIC填料,置于室溫旋轉(zhuǎn)混合儀上孵育 2h. 將混合物轉(zhuǎn)移到裝有C8膜的Tip 柱中,離心后再吸取管底離心液加人Tip 柱中離心.

        加人體積分?jǐn)?shù) 80% 乙腈/體積分?jǐn)?shù) 0.2% TFA溶液洗滌除去未結(jié)合肽段.更換離心管,加入體積分?jǐn)?shù) 0.1% TFA 溶液洗脫收集糖肽,重復(fù)操作 3次.使用 SpeedVac 真空干燥離心機(Eppendorf)熱干糖肽,儲存在一 80°C 用于LC-MS/MS分析.

        1.3 LC-MS/MS質(zhì)譜檢測分析

        糖蛋白質(zhì)組學(xué)分析,使用液質(zhì)聯(lián)用(LC-MS/MS)儀器,包括納米電噴霧離子源的EASY-nLC 1200 液相色譜系統(tǒng)和 Orbitrap Fusion Lumos Tribrid 質(zhì)譜儀(賽默飛世爾科技).加入A液溶解糖肽(A 液:體積分?jǐn)?shù)0.1% 甲酸;B液:體積分?jǐn)?shù) 80% 乙腈/體積分?jǐn)?shù) 0.1% 甲酸),使用NanoDropOneC分光光度計(賽默飛世爾科技)在 205nm 的吸光度下測定糖肽濃度,如前所述[21].

        取 1μg 的糖肽加載到直徑 100μm ,長度 30cm 色譜柱中 (1.9μm ReproSil-Pur C18-AQ;Dr. Maisch).采用 90min 梯度洗脫糖肽,流速為 600nL/min. 梯度組成: 0~8min,5%~10%B;8~68min,10%~22% B;68~82min , 22%~32% B; 82~88min , 32%~90% B和 88~90min,90% B.質(zhì)譜設(shè)置參數(shù)如下:Orbitrap Fusion Lumos Tribrid 質(zhì)譜儀設(shè)置采用OT-OT模式;一級質(zhì)譜掃描的 AGC 目標(biāo)值為 400 000;掃描的質(zhì)量范圍 8002000m/z ;分辨率為120000;離子最大注入時間為 100ms. 二級質(zhì)譜掃描AGC目標(biāo)值為50 000;分辨率為15000,離子最大注入時間為 250ms ,使用高能碰撞解離(HCD)對26電荷的母離子進行碎裂,階梯碰撞能量為 20% , 30% 和 40% ;動態(tài)排除時間為 15s ,質(zhì)量數(shù)據(jù)由XCalibur進行實時采集.

        1.4 質(zhì)譜數(shù)據(jù)分析

        使用人類 Swiss-Prot蛋白庫(版本 20220329,20 376個序列)通過 pGlyco[22]和 PANDA 軟件分析完整糖肽原始質(zhì)譜文件.修飾包括 Carbamidomethylation(C)、Acetyl(Protein N-term)、Deamidation(N)和 Oxi-dation(M).通過將“N\"改為\"J\"來修飾N-糖基化序列.母離子質(zhì)量偏差(mass tolerance)為士 =0.000 4% ,子離子質(zhì)量偏差(peptidetolerance)為 ±0.002 0% ,允許2個漏切位點.完整糖肽鑒定的質(zhì)量控制方法設(shè)置為FDR小于 1% ,其他設(shè)置參數(shù)選擇默認(rèn)值.

        1.5 統(tǒng)計學(xué)方法

        數(shù)據(jù)分析使用Perseus[23]完成.N-糖肽的顯著性閾值設(shè)置為 Plt;0.05 ,兩者的倍數(shù)變化 ≥|1.2| .采用Benjamini-Hochberg(BH)程序進行多次測試校正.篩選出的差異基因,使用ClusterProfiler 4.0[24] 做GO(gene ontology)和 KEGG(kyoto encyclopedia of genes and genomes)分析.使用 String 進行蛋白互作分析(PPI)[25],PPI網(wǎng)絡(luò)使用 Catoscape優(yōu)化,關(guān)鍵基因使用cytoHubba插件篩選.

        2 結(jié)果

        2.1蛋白質(zhì)糖基化修飾組質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集與數(shù)據(jù)解析

        本研究運用超高分辨質(zhì)譜技術(shù),針對5例結(jié)直腸癌患者和5例健康人的血漿樣本,進行了糖基化修飾組的系統(tǒng)性質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集,研究技術(shù)路線如圖1所示.

        圖1基于質(zhì)譜的結(jié)直腸癌血漿糖蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)路線Fig.1Technical route of plasma glycoproteomics for colorectal cancer based on mass spectrometry

        首先,借助 PierceTM TOP 14 試劑盒,有效去除了血漿中14 種高豐度蛋白質(zhì),減少可能對后續(xù)分析造成干擾的因素.然后,采用FASP肽段酶切方案,成功獲取了肽段序列.隨后,利用HILIC糖肽富集方案,完成糖基化修飾肽段富集,有效提高了糖基化修飾肽段的檢測靈敏度.最后,基于Orbitrap Fusion Lumos 質(zhì)譜儀器,完成了肽段信息的質(zhì)譜數(shù)據(jù)采集,并通過pGlyco 和 Panda軟件完成了質(zhì)譜數(shù)據(jù)的定性與定量分析.通過數(shù)據(jù)解析,本研究在10例樣本中共鑒定出2175條完整N-糖肽,平均鑒定數(shù)為1959條,涉及161個糖蛋白質(zhì)(附錄圖S1(a))、475種N-聚糖和245個N-糖基化修飾位點(附錄圖S1(b)).

        2.2蛋白質(zhì)糖基化修飾組的細(xì)胞定位與功能

        通過細(xì)胞定位的富集分析,本研究鑒定到具有糖基化修飾的血漿蛋白質(zhì)主要聚焦在28個細(xì)胞組成模塊內(nèi).這些模塊進一步歸納為7個網(wǎng)絡(luò)模塊,它們主要定位于囊泡腔、膜攻擊復(fù)合物、血小板致密顆粒、血漿脂蛋白顆粒、細(xì)胞外基質(zhì)、三級顆粒、特定顆粒腔等細(xì)胞結(jié)構(gòu),如圖2(a)所示.生物學(xué)過程的富集分析結(jié)果表明,所鑒定的血漿糖蛋白質(zhì)主要集中于209個信號通路中,并被整合為18個相似的網(wǎng)絡(luò)模塊.這些模塊主要與補體激活、血管重塑、趨化反應(yīng)、纖維蛋白凝塊生成、纖維蛋白溶解、血管新生、酶原的激活、血液凝固、吞噬機制、肽酶活性、血漿脂蛋白顆粒的重塑以及細(xì)胞外基質(zhì)成分的分泌等生物學(xué)過程有關(guān),如圖2(b)所示.

        2.3 結(jié)直腸癌血漿的差異表達(dá)糖基化肽段

        為了系統(tǒng)地篩查結(jié)直腸癌血漿中差異表達(dá)的糖基化肽段,對結(jié)直腸癌患者與健康人的血漿蛋白質(zhì)糖基化修飾進行了對比分析,并采用 t -檢驗作為主要評估工具.與健康人群相比,結(jié)直腸癌患者的血漿中鑒定出152條差異表達(dá)的完整N-糖肽,其中63條呈現(xiàn)上調(diào)表達(dá)趨勢和88條呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá)趨勢,如圖3(a)和3(c)所示.利用無監(jiān)督的主成分分析(PCA),第一主成分表征了 60.3% 的完整N-糖肽變量,第二主成分表征了 9.2% 的完整N-糖肽變量,如圖3(b)所示.基于差異表達(dá)的完整N-糖肽,本研究在第一主成分和第二主成分上能夠有效區(qū)分結(jié)直腸癌患者與健康人群.結(jié)果表明,血漿中的糖基化修飾水平變化可以作為結(jié)直腸癌早期診斷的有效指標(biāo).

        圖2蛋白質(zhì)糖基化修飾組的細(xì)胞定位與功能注釋Fig.2Cellular localization and functional annotation of glycosylated modified proteins

        2.4差異N-糖肽的功能注釋

        利用ClusterProfiler軟件,針對差異表達(dá)的完整N-糖肽展開功能富集分析,其中主要參照基因本體(GO)和KEGG的信號通路.分析結(jié)果表明,差異表達(dá)的完整N-糖肽在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上,顯著富集在細(xì)胞外基質(zhì)(collagen-containing extracellular matrix)、囊泡腔(vesicle lumen)、分泌顆粒腔(secretory granule lumen)、細(xì)胞質(zhì)囊泡腔(cytoplasmic vesicle lumen)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔(endoplasmic reticulum lumen)等結(jié)構(gòu)上.差異表達(dá)N-糖肽主要參與了硫化合物結(jié)合(sulfur compound binding)、糖胺聚糖結(jié)合(glycosaminoglycan binding)、肝素結(jié)合(heparin binding)、酶抑制劑活性(enzyme inhibitor activity)和內(nèi)肽酶抑制劑活性(endopeptidaseinhibitor activity)等分子功能.此外,差異表達(dá)的完整 N-糖肽還參與了體液免疫反應(yīng)(humoral immune re-sponse)、凝血的負(fù)調(diào)節(jié)(negative regulation of coagulation)、內(nèi)肽酶活性的負(fù)調(diào)節(jié)(negative regulation ofendopeptidase activity)、纖溶(fibrinolysis)和補體激活(complement activation)等生物學(xué)過程(圖4(a)).在KEGG 信號通路中,差異表達(dá)的完整 N-糖肽主要參與了補體和凝血級聯(lián)(complement and coagulation cas-cades)肌動蛋白細(xì)胞骨架的調(diào)節(jié)(regulation of actin cytoskeleton)、神經(jīng)活性配體-受體相互作用(neuro-active ligand-receptor interaction)、膽固醇代謝(cholesterol metabolism)和 ECM受體相互作用(ECM-re-ceptor interaction)等信號通路(圖 4(b)).其中,膽固醇代謝和ECM受體等信號通路已明確報道與腫瘤的發(fā)生發(fā)展具有密切關(guān)系[26].

        圖3結(jié)直腸癌的血漿差異表達(dá)完整N-糖肽Fig.3Differentially expressed intact N-glycopeptides in the plasma of colorectal cancer

        2.5 蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)分析及候選標(biāo)志物篩選

        采用蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(PPI)分析方法,進一步對差異表達(dá)完整N-糖肽的蛋白相關(guān)性進行深入分析,擬獲得具有代表性的糖基化修飾候選生物標(biāo)志物.基于Cytoscape軟件,采用cytoHubba 插件對蛋白質(zhì)相互作用網(wǎng)絡(luò)(PPI)進行了系統(tǒng)性分析,篩查獲得了1O個具有代表性的候選生物標(biāo)志物,主要包括KNG1、F2、FGB、HRG、APOH、APOB、ORM2、AHSG、ORM1 和 SERPIND1等糖蛋白質(zhì)(圖5(a,b).相對于健康人群而言,結(jié)直腸癌患者 FGB蛋白質(zhì)的完整 N-糖肽GTAGNALMDGASQLMGEN394R_HexNAc5Hex4,AH-SG蛋白質(zhì)的完整N-糖肽KVCQDCPLLAPLN156DTR_HexNAc3Hex7Fuc2,ORM1蛋白質(zhì)的完整N-糖肽NEEYN56K_HexNAc6Hex5NeuAc2Fuc3等表達(dá)量顯著上調(diào);KNG1蛋白質(zhì)的完整N-糖肽LNAENN294ATFYFK_HexNAc6Hex10,ORM2 蛋白質(zhì)的完整 N-糖肽 QN88QCFYJSSYLNVQR_Hex-NAc6Hex5NeuAc3,APOH蛋白質(zhì)的N-糖肽 LGN253WSAMPSCK_HexNAc7Hex4NeuAc1等表達(dá)量顯著下調(diào),如圖5(c)所示.此外,研究系統(tǒng)分析了FGB蛋白質(zhì)的完整N-糖肽GTAGNALMDGASQLMGEN394R_HexNAc5Hex4的質(zhì)譜圖,并進行標(biāo)注,證明了質(zhì)譜分析結(jié)果的可靠性,如附錄圖S2所示.

        圖4差異表達(dá)N-糖肽的功能注釋分析結(jié)果Fig.5 Protein interaction network analysis and glycosylation candidate biomarker screening

        3討論

        目前,在結(jié)直腸癌的早期診斷中,CEA是應(yīng)用最廣泛的血漿生物標(biāo)志物.此外,還有CA19-9、CA242、CA50、CA74-2和TIMP-1等生物標(biāo)志物,但其敏感性和特異性表現(xiàn)都不佳[9].此外,現(xiàn)行的臨床篩查手段包括糞便隱血檢測、結(jié)腸鏡、膠囊內(nèi)窺鏡及CT掃描等[6-7],但由于某些篩查方法可能帶來的風(fēng)險或不適,尋找無創(chuàng)或更為敏感和特異的生物標(biāo)志物顯得尤為重要.本研究利用非標(biāo)記的糖基化修飾蛋白質(zhì)組分析技術(shù)成功鑒定了152條與結(jié)直腸癌有關(guān)的差異表達(dá)N-糖肽,涉及47種糖蛋白.其中63條N-糖肽呈現(xiàn)上調(diào),而88條呈現(xiàn)下調(diào).基于以上發(fā)現(xiàn),篩選出了10種可能作為結(jié)直腸癌血漿生物標(biāo)志物的候選蛋白質(zhì)多肽,包括KNG1、F2、FGB、HRG、APOH、APOB、ORM2、AHSG、ORM1 和 SERPIND1 等.APOB 和 HRG 蛋白質(zhì)及其糖基化修飾的差異表達(dá)已被文獻(xiàn)報道與結(jié)直腸癌發(fā)生發(fā)展有關(guān).APOB主要負(fù)責(zé)脂質(zhì)的運輸,研究發(fā)現(xiàn)處于不同階段的結(jié)直腸癌患者,其血漿中的APOB蛋白表達(dá)量均有顯著增高,且其糖基化修飾異常與結(jié)直腸癌的異常增生相關(guān)[27],APOB可能是結(jié)直腸癌術(shù)后預(yù)后評估的有效生物標(biāo)志物[28].另外,富含組氨酸的糖蛋白(histidine-rich glycoprotein,HRG)已被確認(rèn)為一種有效抑制腫瘤血管生成的物質(zhì),它可以顯著減少腫瘤細(xì)胞的遷移、血管新生和生長[29].研究顯示,結(jié)直腸癌或腺癌患者的糖基化修飾存在異常變化,其中唾液酸和巖藻糖基化水平顯著上升,這暗示血液 HRG蛋白的 N-糖肽有望成為結(jié)直腸癌的潛在生物標(biāo)志物[30].

        此外,AHSG、APOH、FGB、KNG1、ORM1、ORM2、THRB 蛋白質(zhì)差異表達(dá)被發(fā)現(xiàn)與結(jié)直腸癌有關(guān).α -2-HS-糖蛋白(alpha-2-HS-glycoprotein,AHSG)已被報道參與人類的大腦發(fā)育、骨代謝調(diào)節(jié)[31]、胰島素抑制[2]、結(jié)直腸癌的遷移和侵襲[33等許多正常和病理過程.通過對健康人和結(jié)直腸癌患者的血清蛋白質(zhì)組學(xué)分析,AHSG可能參與結(jié)直腸癌的發(fā)病機制,并可作為潛在的血清學(xué)診斷的生物標(biāo)志物[34].同時,CHOI等[35]使用同種分析方法發(fā)現(xiàn)AHSG具有預(yù)測腺瘤向癌進展的診斷潛力.MA等[36]分析了血清樣本的蛋白質(zhì)和代謝物譜,發(fā)現(xiàn)APOH可作為生物標(biāo)志物,并驗證了它對結(jié)直腸癌診斷的潛力.纖維蛋白原由三對多肽鏈組成,分別命名為 α,β 和 γ ,這些鏈分別由 FGA,F(xiàn)GB(fibrinogen beta chain)和FGG 編碼.纖維蛋白原主要參與凝血、炎癥和血管生成.研究發(fā)現(xiàn)FGB在結(jié)直腸癌血漿中的蛋白表達(dá)量顯著上調(diào),提示 FGB可作為結(jié)直腸癌患者早期診斷和了解腫瘤發(fā)生的血漿潛在生物標(biāo)志物[37].另外,YANG 等[38]發(fā)現(xiàn)FGB作為肝轉(zhuǎn)移性結(jié)直腸癌的診斷和治療生物標(biāo)志物起著關(guān)鍵作用.激肽原1(kininogen-1)在凝血過程中發(fā)揮重要作用,可抑制內(nèi)皮細(xì)胞增殖和血管生成[39].已有研究發(fā)現(xiàn)KNG1在早期結(jié)直腸癌患者血清中的異常表達(dá),表明該蛋白可能是早期檢測的潛在生物標(biāo)志物[40].ORM1(alpha-1-acid glycoprotein)和 ORM2(alpha-2-acid glyco-protein)都屬于急性期蛋白,炎癥反應(yīng)時含量增加.KASAHARA 等[41]發(fā)現(xiàn)ORM1對結(jié)直腸癌患者總生存期(OS)有顯著貢獻(xiàn),提示ORM1可能是與OS密切相關(guān)的因素之一.GAO等[42」采用酶聯(lián)免疫吸附法測定血漿ORM2水平,多因素分析表明,血漿ORM2是Ⅱ期結(jié)直腸癌患者總體和腫瘤特異性生存的獨立預(yù)后因素 (Plt;0.05) .在此之前,ZHANG等[43通過定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析,證明了ORM2可作為結(jié)直腸癌診斷的潛在生物標(biāo)志物.凝血酶原(THRB)是凝血機制的重要組成部分.已明確報道凝血酶原在結(jié)腸腺癌的進展中發(fā)揮著廣泛的作用,THRB既促進原發(fā)腫瘤的生長,也促進循環(huán)腫瘤細(xì)胞形成遠(yuǎn)處轉(zhuǎn)移的潛力[44].

        綜上,本研究系統(tǒng)地鑒定了蛋白質(zhì)糖基化修飾在結(jié)直腸癌患者血液中的差異表達(dá)模式,與早期關(guān)于結(jié)直腸癌的研究結(jié)果高度吻合,進一步驗證了血漿蛋白質(zhì)糖基化修飾組學(xué)方法的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性.除了之前報道的生物標(biāo)志物外,我們還鑒定了SERPIND1作為新的結(jié)直腸癌潛在生物標(biāo)志物.SERPINDl是一種糖蛋白及蛋白酶抑制劑,具有抑制凝血酶的活性,并與肝素、硫酸皮膚素及其他內(nèi)源性糖胺聚糖發(fā)生相互作用[45].鑒于本研究的樣本量有限,為進一步確定 AHSG、APOH、FGB、KNG1、ORM1、ORM2、THRB 和 SER-PIND1與結(jié)直腸癌的相關(guān)性,未來將在更大的樣本隊列中進行驗證研究.同時,為確保所篩選生物標(biāo)志物的精確性和穩(wěn)健性,后續(xù)研究還需進行相關(guān)生物學(xué)功能驗證實驗,進一步揭示其在結(jié)直腸癌發(fā)展過程中的分子角色和生物學(xué)意義.

        附錄見電子版(DOI:10.16366/j.cnki.1000-2367.2023.08.11.0002).

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        Plasma glycoproteomic analysis of colorectal cancer

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        Abstract: Colorectalcancer isone of the most common malignant tumors worldwide,and its mortality risk is closely re lated tothe stageof earlydiagnosis.Toimprove patientprognosisand reduce mortality,identifying efective biomarkers for earlydiagnosisofcolorectalcanceriscrucial.Inthisstudy,label-freequantitativeglycoproteomics technologywasaiedto conductacomprehensiveanalysisof theglycosylationpaterns inplasma samplesfromcolorectalcancer patientsand healthyindividuals.Asaresult,152 diferential integratedN-glycopeptideswithupregulatedor downregulatedexpressionspecificto colorectalcancerpatients wereidentified,efectivelydistingushingbetweenhealthyindividualsandpatients.Furtheranalysis revealed that the specific expresionof integrated N-glycopeptides from proteins like KNG1,THRB,F(xiàn)GB,APOH,ORM2, AHSG,ORM1,and SERPINDl significantlycorrelates with the progressonofcolorectalcancer,offering substantialdata support for early disease diagnosis and screening.

        Keywords: colorectal cancer; plasma; proteome; glycosylation modification; LC-MS/MS

        表S1 實驗材料與儀器Tab.S1 Experimental materials and instruments
        圖S1結(jié)直腸癌血漿糖蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)流程及糖肽鑒定結(jié)果

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