多因素癌症诊断分类模型的建立和应用

随着基因组学、蛋白质组学技术的运用,对癌症相关分子标志物的筛选,以及基于多个分子标志物的诊断分类模型,成为近年来研究癌症诊断问题的热门途径。本文介绍了如何从基因芯片和质谱等数据库中筛选有诊断作用的分子标志物,以及构建高敏感性、高特异性诊断分类模型的技术路线;并根据在各类肿瘤中的研究实例,分析各分类算法的特点。     

肺癌早期诊断标志物的鉴定

肺癌是常见的发病率和死亡率均高的原发性恶性肿瘤,早发现早治疗可以显著提高肺癌患者生存率。目前,临床上用于肺癌筛查的血清肿瘤标志物效果较差,迫切需要筛选高灵敏度、高特异性的生物标志物用于肺癌早期诊断。随着质谱、高通量测序等技术的快速发展,国内外研究团队分别从组织、血液等标本中发现了一些有望作为肺癌早期诊断标志物的分子,如糖蛋白、特异性糖修饰结构、miRNA和代谢物等。本文旨在对肺癌早期诊断标志物鉴定的研究进展进行总结,为肺癌诊疗提供参考。     

鼻咽癌分子标志物研究

鼻咽癌严重危害人类健康,寻找其早期诊断及预后相关的分子标志物迫在眉睫.在总结本课题组运用基因组学、转录组学、蛋白质组学和组织微阵列等高通量技术对不同分化阶段、不同组织类型和不同临床分期的鼻咽癌标本进行大规模筛选工作的基础上,结合近年国际上有关进展,初步构建了鼻咽癌不同发病阶段的分子靶标系统:a.证实SPLUNC1、p16、EBER-1、p27、RASSF1A和CDH13是鼻咽癌早期诊断的理想分子靶标;b.鼻咽癌上调基因RB1,STMN1和DSP及下调基因SERPINB6,AGTRL1和SYTL2的分类预测模型是区分正常鼻咽上皮和鼻咽癌的分子靶标;c.NGX6、Ezrin、LTF、OPN、THY1和Tiam-1是鼻咽癌侵袭与转移预测的候选分子靶标;d.Cyclin D1、Survivin和HPA是与鼻咽癌预后相关的候选分子标志物;e.证实Bcl-2、EGFR和Ki67是预测鼻咽癌放疗敏感与否的候选分子靶标;f.SAA和cox-2是监测鼻咽癌复发的候选分子标志物;g.发现BRD7、NGX6、NOR1和UBAP1的6个SNP改变是鼻咽癌遗传易感风险因子;h.建立了由139个基因组成的鼻咽癌不同临床分期分子靶标系统.这些在大样本基础上的分子靶标筛选为鼻咽癌分子分型研究奠定了重要工作基础.     

综述与专论: 核酸适配体在分子医学中的应用

分子医学着眼于从疾病的分子层面出发,为个性化精准诊疗提供解决方案。然而,在众多疾病的诊疗中由于缺乏有力的分子识别工具,目前从分子水平上理解和研究疾病仍受到制约。核酸适配体是通过指数富集的配体系统进化（SELEX）技术在体外筛选得到的单链寡核苷酸,具有高选择性、高亲和力、易细胞内化、良好的组织渗透和快速的组织积累能力。近年来,由于其易合成、成本低、稳定性高且免疫原性低,核酸适配体作为分子工具应用于疾病的诊疗一体化受到广泛关注。本综述围绕分子医学中的核酸适配体,讨论了核酸适配体在疾病诊断中的应用,包括基于核酸适配体的肿瘤标志物发现、液体活检、分子成像。介绍了核酸适配体在癌症治疗中的应用包括基于核酸适配体的抑制剂、核酸适配体药物偶联物、纳米药物和核酸适配体介导的免疫治疗。最后对核酸适配体在临床诊疗和产业化面临的问题进行了讨论,包括基于应用场景的筛选方法、核酸适配体与靶标复合物结构、亲和力的机制以及核酸适配体在血液循环中的稳定性等方面。     

体内筛选技术在靶向治疗中的新进展

用噬菌体展示技术进行体内筛选可以更好地模拟靶抗原的天然环境 ,以筛选到与活体内某些器官或组织有特异结合活性的肽或抗体。近年来利用该技术在动物体内的研究已取得了可喜的进展。综述了体内筛选技术在器官和组织血管靶向载体的筛选、基因治疗及绘制人类血管分子图谱方面的应用 ,并对其今后的研究发展方向进行了阐述。     

基于质谱的肿瘤标志物筛选研究进展

随质谱技术的飞速发展,其在肿瘤标志物研究领域的应用日益扩大。该文从样品预处理、质谱检测和临床应用这三个方面详细介绍了质谱技术在核酸、蛋白质和代谢物层面筛选肿瘤标志物的最新研究进展,总结了不同质谱方法的优势与挑战。最后对基于质谱技术的肿瘤标志物筛选的未来发展方向进行了系统性展望,预期为相关领域研究提供可靠依据。     

基于TCGA数据库分析甲状腺癌基因表达谱

为分析甲状腺癌基因表达谱,筛选疾病相关的基因标志物。基于肿瘤基因组图谱(TCGA)数据库中的甲状腺癌基因表达数据,运用R/Bioconductor统计平台进行数据处理与统计学分析。分别应用edgeR算法和limma算法选取肿瘤组织与对照组间倍数改变 > 2,P< 0.05的基因作为差异基因;进一步运用Medcalc统计软件进行受试者工作特征曲线(ROC)分析,鉴定出有诊断标志物潜在应用价值的基因标志物。通过两种运算方法筛选出甲状腺癌组织中存在着1 945个差异基因(上调基因1 033个,下调基因912个);根据差异倍数进一步鉴定出11个基因在肿瘤组织中表达上调,且对鉴别肿瘤组与对照组有较好的应用价值。本研究分析了TCGA中的甲状腺癌表达谱数据,鉴定出了与疾病诊断显著相关的差异表达基因,能够为探索疾病发生发展机制及寻找新型分子标志物提供依据。     

激光捕获显微切割技术结合^18O标记定量蛋白质组技术在胃癌标志物筛查中的应用研究

建立一种更加精确地分离鉴定胃癌特异肿瘤标志物的定量蛋白质组学技术.首先采用激光捕获显微切割技术(LCM)纯化胃腺癌细胞及胃黏膜良性上皮细胞,将裂解的样本总蛋白经过1D SDS-PAGE预分离,然后采用17O/16O分别标记两种样本酶切后的多肽混合物.结合纳升级液相色谱(Nano-HPLC-MS/MS)定量地鉴定胃癌细胞和胃黏膜良性上皮细胞的差异表达蛋白.共筛选出78个差异表达蛋白,其中42个蛋白质在胃癌组织中表达上调,36个蛋白质下调.Western blot技术验证了其中几个差异蛋白(moesin,periostin,annexin A2,annexin A4)的表达,与蛋白质组学研究的结果一致.LOM技术结合18O稳定同位素标记的定量蛋白质组学技术,为研究胃癌发生机制、筛选胃癌的分子标志物提供了新的思路,亦为诸如胃癌等复杂体系蛋白质的分离鉴定提供了新的技术选择.     

肺鳞状细胞癌发生的早期标志物及肿瘤预测模型

选取癌症基因组图谱数据库的肺鳞状细胞癌(Lung Squamous Cell Carcinoma,LUSC)样本作为数据集,在全基因组的水平上研究肺鳞状细胞癌病人从正常到发病I期基因表达的变化,寻找与LUSC发病密切相关的早期标志物,并建立一种基于早期标志基因的肿瘤预测模型。方法 采用模式识别分类法和基因通路和功能分析相结合的筛选方法,对LUSC的早期标志物进行识别,并运用Fisher判别建立肿瘤预测模型。得到12个LUSC的早期标志物,分别是CLDN18, CD34, ESAM, JAM2, CDH5, F11, F8, CFD, MRC1, MARCO, SFTPA2 和 SFTPA1,机器学习建模后对LUSC早期癌症样本和正常肺组织样本的分类精度达到了98%以上。由基因SFTPA1和ESAM建立的LUSC早期肿瘤预测模型,对正常肺组织和LUSC肿瘤Ⅰ期样本的分类敏感性和特异性分别为99.18%和100%,并且独立验证集的分类准确率也在90%以上。结论 筛选出的12个早期分子标志物有望成为LUSC诊断的标志分子,并且建立的肿瘤预测模型具有极高的准确性,可以为LUSC的发生机理研究以及早期肿瘤预测提供帮助。     

人原发性肺腺癌转移相关分子的定量蛋白质组学研究

癌细胞转移是人原发性肺腺癌(lung adenocarcinoma, AdC)死亡率高和预后差的主要原因．为了筛选潜在的肺腺癌转移相关分子标志物,依据临床诊断选取无转移的肺腺癌组织和有转移的肺腺癌组织作为研究对象,首先采用激光捕获显微切割技术(laser capture microdissection, LCM)对两组肺腺癌组织中的癌细胞进行纯化,再利用荧光差异凝胶电泳技术(two-dimensional differential in-gel electrophoresis, 2D-DIGE)分离无转移肺腺癌组和有转移肺腺癌组的癌细胞总蛋白,通过Decyder软件分析两组差异表达的蛋白质点,质谱(mass spectrometry, MS)对差异表达的蛋白质点进行鉴定,Western blot验证部分差异蛋白annexin A1, annexin A2, annexin A3, B23和 S100A9的表达．建立了LCM 纯化的无转移和有转移的肺腺癌组织癌细胞的2D-DIGE图谱,质谱鉴定了20个非冗余差异蛋白质,其中12个蛋白质在有转移肺腺癌组中较无转移肺腺癌组表达上调,8个蛋白质在有转移肺腺癌组中表达下调．Western blot验证分析显示,差异蛋白annexin A1,annexin A2,annexin A3和 S100A9的表达水平在有转移肺腺癌中较无转移肺腺癌增高,B23的表达水平在有转移肺腺癌中较无转移肺腺癌降低．免疫组化进一步证实S100A9在有转移的肺腺癌中较无转移的肺腺癌中表达上调．首次应用LCM技术联合2D-DIGE及MS技术分析鉴定出肺腺癌转移相关蛋白质,为研究肺腺癌的转移分子机制、筛选预测肺腺癌转移的分子标志物奠定了基础．     

Investigation of the mechanism of temperature sensitivity of the electroreceptors of ampullae of lorenzini

In experiments on Black Sea skates (Raja clavata), the potential of the receptor epithelium of the ampullae of Lorenzini and spike activity of single nerve fibers connected to them were investigated during electrical and temperature stimulation. Usually the potential within the canal was between 0 and –2 mV, and the input resistance of the ampulla 250–400 k. Heating of the region of the receptor epithelium was accompanied by a negative wave of potential, an increase in input resistance, and inhibition of spike activity. With worsening of the animal's condition the transepithelial potential became positive (up to +10 mV) but the input resistance of the ampulla during stimulation with a positive current was nonlinear in some cases: a regenerative spike of positive polarity appeared in the channel. During heating, the spike response was sometimes reversed in sign. It is suggested that fluctuations of the transepithelial potential and spike responses to temperature stimulation reflect changes in the potential difference on the basal membrane of the receptor cells, which is described by a relationship of the Nernst's or Goldman's equation type.I. P. Pavlov Institute of Physiology, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. I. M. Sechenov, Institute of Evolutionary Physiology and Biochemistry, Academy of Sciences of the USSR, Leningrad. Pacific Institute of Oceanology, Far Eastern Scientific Center, Academy of Sciences of the USSR, Vladivostok. Translated from Neirofiziologiya, Vol. 12, No. 1, pp. 67–74, January–February, 1980.     

Principles of organization and evolution of systems of regulation of functions

Evolution of living organisms is closely connected with evolution of structure of the system of regulations and its mechanisms. The functional ground of regulations is chemical signalization. As early as in unicellular organisms there is a set of signal mechanisms providing their life activity and orientation in space and time. Subsequent evolution of ways of chemical signalization followed the way of development of delivery pathways of chemical signal and development of mechanisms of its regulation. The mechanism of chemical regulation of the signal interaction is discussed by the example of the specialized system of transduction of signal from neuron to neuron, of effect of hormone on the epithelial cell and modulation of this effect. These mechanisms are considered as the most important ways of the fine and precise adaptation of chemical signalization underlying functioning of physiological systems and organs of the living organism