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目的:异常糖基化与肿瘤的发生发展有着密切的关系,肿瘤组织中异常表达的N-糖可能作为一种肿瘤诊断的标志物以及肿瘤治疗的靶点。运用糖组学分析方法,分析结直肠癌组织和癌旁组织中差异表达的N-糖,并进行详细的多级质谱解析,筛选出结直肠癌特征性表达的N-糖,为结直肠癌的的诊断、治疗提供新的靶点,并为异常表达的N-糖在结直肠癌中发生的生物学作用的研究提供结构基础。 方法:(1)从结直肠癌和食管鳞癌患者癌组织及癌旁组织中提取蛋白,用WM10000的透析膜去除裂解液中的盐离子;(2)应用PNGaseF酶释放蛋白上的N-糖链,通过C18柱和PGC柱进行纯化,并对糖链进行还原处理;(3)对还原和纯化过的糖链进行甲基化衍生,以提高质谱的响应强度;(4)运用LTQ-ESI-MS检测来自癌组织和癌旁组织中的N-糖,并采用多级质谱离子碎片进行结构鉴定,分析其详细的分支和连接方式;(5)应用t检验、偏最小二乘法显著性分析(PLS-DA)、受试者特征工作曲线等多种统计学方法分析质谱数据,筛选具有指标性意义的N-糖链。 结果:(1)从43对结直肠癌组织中成功提取出N-糖,并通过一级质谱检测,癌组织和癌旁组织在一级质谱上具有一定差异;(2)提取出的N-糖链变量经统计分析得出11种N-糖在结直肠癌癌组织中较癌旁组织有明显变化,其中bisecting结构的N-糖荷质比(M/Z)973,1060,1075,1162,1177,1264,1352在癌组织中显著下降;M/Z1055,1279分别是双天线和三天线末端Gal的复杂型N-糖,在结直肠癌组织中显著下降;M/Z1116是高甘露糖型的N-糖,M/Z1228是双岩藻糖基化的N-糖,在结直肠癌组织中上升;(3)通过ROC曲线分析发现bisecting结构的N-糖的AUC值达到0.814,具有较高的诊断特异性和灵敏性;(4)通过多级质谱分析结果发现,含有双岩藻糖的N-糖,M/Z1228,1352中的660碎片离子为Lewis A,Lewis X和H2结构的混合物,在癌组织和癌旁组织中共同存在;(5)将43例结直肠癌病人的癌组织和癌旁组织进行临床分期,发现bisecting结构的N-glycan的表达量随着分期的增加(癌旁组织、Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ期)呈递减的趋势;(6)对bisecting类的N-糖和患者年龄进行相关性分析,发现bisecting结构的N-glycan可能作为临床诊断指标与患者年龄并无相关性(P>0.05)(7)作为对照,我们在食管鳞癌中并未发现癌组织中bisecting结构的N-糖有变化。 结论:通过收集结直肠癌临床组织样本,进行N-糖提取,一级及多级质谱分析,发现了很多差异表达的N-糖,其中bisecting结构的N-糖在肿瘤组织中明显下降,M/Z1055,1279双天线和三天线末端Gal的复杂型N-糖下降。并且发现bisecting结构的N-糖其AUC值达到0.814,具有较高的诊断特异性和灵敏性,而在同为消化道肿瘤的食管鳞癌中并无发现同样的现象,说明这些异常的N-糖可能是结直肠癌特异表达的,其下降和结直肠癌的分期具有显著的相关性,随着结直肠癌肿瘤分期的加深,其下降越明显,说明bisecting结构的N-糖和肿瘤的恶性程度密切相关,这可能为结直肠癌的诊断和靶向治疗提供新的靶点。