為什么都是多組學發(fā)的高分文章，我只想做代謝組學可以發(fā)高分嗎？

答案當然是 Yes。接下來Lavender就為大家分享由大連物化所許國旺老師課題組發(fā)表在HEPATOLOGY上面的一篇文章。

百趣代謝組學文獻分享，文章的題目為：A Large-Scale,Multicenter Serum Metabolite Biomarker Identification Study for the Early Detection of Hepatocellular Carcinoma。
 

代謝組學文獻分享—摘要
HCC（肝細胞癌）是全球較致命的惡性腫瘤之一，全球約有50％的新病例和死亡相關的肝癌發(fā)生在中國。目前HCC在高危人群中的早期診斷仍然具有挑戰(zhàn)性，所以發(fā)現(xiàn)新型標志物是一個迫切的需求。代謝組學文獻分享， 該實驗通過納入1448名受試者，采用LC-MS分析技術(shù)，鑒定并驗證到了一組新型的肝癌組合代謝標志物：甘氨酸膽酸、苯丙酰色氨酸。

代謝組學文獻分享—實驗設計

圖1 實驗設計NC：正常對照；Cir：肝硬化；CHB：慢性乙型肝炎；HCC：肝細胞癌；S-HCC：小肝細胞癌； GSC：胃癌；ICC：肝內(nèi)膽管細胞癌
①訓練集包含108個樣本，用來發(fā)現(xiàn)候選biomarker。
②測試集包含684個樣本，用來測試候選biomarker，找到潛在biomarker；其中S-HCC樣本用來評估早期肝癌的代謝標志物。
③ 驗證集中572個樣本組成的隊列1用來建立代謝物組合回歸模型，并分別評價他們的診斷性能。隊列2是一個巢式病例對照研究，將建立好的組合回歸模型應用到cohort2隊列中，再次評估這個生物標志物組合對于HCC的預測能力。

代謝組學文獻分享—研究方法
血清樣本收集
禁食過夜后，6:00-8:00 am收集臨床血清樣本

代謝組學文獻分享—檢測平臺
訓練集，測試集：ACQUITY UPLCTM + Q-Trap 5500
驗證集：LC (Nexera x2)-MS (TQ8050)
數(shù)據(jù)庫：home-developed database(>2000) , HMDB, metlin
By the way，這里的訓練集和測試集檢測用到了擬靶向的方法。
 

圖2 擬靶向檢測原理（Shili Chen,Guowang Xu,et al. Pseudotargeted Metabolomics Method and Its Application in Serum Biomarker Discovery for Hepatocellular Carcinoma Based on Ultra High-Performance Liquid Chromatography/Triple Quadrupole Mass Spectrometry,analytical chemistry）

之前Biotree也曾推出擬靶向檢測的案例分享，大家感興趣的話可進鏈接深度閱讀（文獻分享 | 從SWATH到MRM：一種新型高覆蓋度靶向代謝組學技術(shù)）

代謝組學文獻分享—數(shù)據(jù)分析
SIMCA-P：PCA，PLS-DA

Multi Experiment Viewer: Wilcoxon Mann-Whitney test，Benjamini-Hochberg-based false discovery rate

SPSS：Binary logistic regression，correlation analysis

Metaboanalyst：pathway analysis

代謝組學文獻分享—研究結(jié)果
訓練集篩選差異代謝物

圖3 (A)訓練集的total PCA (B)多元變量統(tǒng)計結(jié)果 (C)單變量統(tǒng)計分析結(jié)果
 

圖4 血清代謝物組(2-Meta)、AFP和兩者聯(lián)合的ROC分析

在訓練集和測試集中分別計算該標志物組區(qū)分肝細胞癌和肝硬化的ROC，AUC值分別達到0.93.和0.892，遠遠高于AFP的診斷能力。而如果與甲胎蛋白聯(lián)用的話，則能表現(xiàn)出更高的診斷靈敏度。 代謝組學文獻分享，另外測試集的數(shù)據(jù)也顯示，在區(qū)分小肝細胞癌和肝硬化的時候，該標志物組相對于AFP有較高的診斷敏感度和相似的診斷特異性。而肝硬化是患小肝細胞癌的高危人群，在臨床上很難鑒別，該標志物組的發(fā)現(xiàn)對于早期肝癌的發(fā)現(xiàn)具有顯著意義。

驗證集數(shù)據(jù)也與訓練集測試集的結(jié)果類似，相比AFP，該代謝物組表現(xiàn)出了較高的診斷能力。
 

圖5血清代謝物組（2-Meta），AFP和兩者聯(lián)合在HCC和S-HCC中的診斷性能比較

另外我們也可以看到，對于具有HCC和S-HCC的AFP假陰性（AFP <20ng / mL）的患者，該組的診斷準確度能夠大幅度提升。代謝組學文獻分享，基于這些結(jié)果逐步鑒定并驗證了HCC診斷的生物標志物。

巢式隊列研究

圖6 血清代謝物組（2-Meta），AFP和兩者聯(lián)合在臨床診斷前預測HCC的表現(xiàn)

驗證隊列2收錄了84個樣本，進一步評估代謝物組。標志物組的敏感度能達到80%-70.3%，并且從3年前到1年前的數(shù)據(jù)可以看到，它對臨床前HCC的診斷的敏感性是持上升趨勢的。代謝組學文獻分享，而與AFP結(jié)合使用的話，能夠大幅度提升它的診斷特異性。

代謝組學文獻分享—關聯(lián)分析

圖7 臨床指標與代謝物的相關性分析

關聯(lián)分析的結(jié)果可以看出，幾種膽汁酸水平與天冬氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，丙氨酸氨基轉(zhuǎn)移酶，總膽紅素，直接膽紅素和間接膽紅素水平呈正相關，與總蛋白和白蛋白水平呈負相關。代謝組學文獻分享，Phe-Trp，5-羥色胺，肌醇，膽堿，牛磺酸等的水平則顯示出相反的關系。而這些不同代謝物的水平與BMI，AFP水平，年齡和性別無關。

代謝組學文獻分享—結(jié)果與討論
這項研究從多個中心招募了1448名受試者，對這些樣本進行代謝組學LC-MS/MS檢測，并結(jié)合多變量和單變量的統(tǒng)計分析，鑒定驗證到了一組生物標志物：phe-trp和GCA，能夠顯著提升HCC的診斷敏感度和特異性。并且該生物標志物組可以識別AFP假陰性患者，并從高風險人群中區(qū)分患有S-HCC的患者，其診斷性能優(yōu)于AFP。

代謝組學文獻分享，本研究另一個獨特的方面是巢式病例對照研究的驗證。該標志物組隨時間表現(xiàn)出的診斷敏感度增加趨勢符合HCC的臨床進展，并且敏感性和特異性與AFP互補，可在臨床診斷前篩查來自高危人群的臨床前HCC。