近日，宝藤生物与安阳市肿瘤医院合作，通过对食管癌患者接受新辅助放化疗前的血液样本进行代谢组学分析，揭示了与食管鳞癌放化疗敏感性相关的血浆代谢小分子标志物。研究成果《Alteration of plasma metabolites associated with chemoradiosensitivity in esophageal squamous cell carcinoma via untargeted metabolomics approach》于2020年9月发表于BMC cancer杂志上。

食管癌是一种常见的侵袭性恶性肿瘤。我国是世界上食管癌高发地区之一，以食管鳞状细胞癌为主要组织学亚型。多项研究表明，与单纯手术相比，新辅助放化疗结合手术有助于改善局部控制、无进展生存和总生存。然而，并不是所有的食管癌患者都能从新辅助放化疗中受益。对于那些治疗效果较差的患者，往往要经历严重的放化疗毒性反应，影响患者的生活质量。此外有研究显示，新辅助治疗无响应患者的预后比单纯手术的患者更差。因此，寻找可靠的食管癌放化疗敏感性标志物，对进一步优化食管癌治疗策略，改善患者预后具有重要意义。

研究方法

对46例II-III期食管癌患者的血浆样本进行非靶向代谢组学研究。采用有利于对复杂样品进行快速检测的气相色谱-飞行时间质谱(GC-TOF/MS)技术，比较分析新辅助放化疗完全响应患者和非完全响应患者血浆代谢组学上的特征差异，并评估以特定代谢物构建高斯朴素贝叶斯模型预测放化疗响应的可行性。

主要研究结果

在完全响应组和非完全响应组的血浆中发现了五种差异表达的代谢物。其中与非完全响应组相比，异柠檬酸(p=0.0129)、亚油酸(p=0.0137)、柠檬酸(p=0.0473) 在完全响应组血浆中上调，而L-组氨酸(p=0.0155)、3-4二羟基肉桂酸(p=0.0339)下调。

图1. 食管癌新辅助放化疗完全响应和非完全响应患者的血浆代谢物差异比较

为了评估这五种差异表达的血浆代谢物能否可转化为预测新辅助放化疗反应的生物标志物，数据被随机分成训练集(36名患者的数据)和测试集(10名患者的数据)，通过构建高斯朴素贝叶斯模型并进行ROC曲线分析，曲线下面积(AUC)值为0.76，显示这五种代谢产物对食管癌患者的放化疗反应有较好的预测能力。

图2. 评估五种差异表达代谢物预测食管癌患者放化疗反应的模型效果

为了进一步探索上述食管鳞癌放化疗敏感性相关代谢物的代谢途径，KEGG代谢通路途径分析显示，柠檬酸循环(TCA循环)、乙醛酸和二羧酸代谢途径与食管鳞癌的放化疗敏感性显著相关，提示血浆代谢物水平改变可能反映上述代谢途径的重编程。

图3. 完全响应组和非完全响应组之间差异代谢物的代谢通路分析

总结

本研究发现在接受新辅助放化疗的食管鳞癌患者中，完全响应者和非完全响应者之间的血浆代谢物存在显著变化差异。基于五种差异代谢物构建的高斯朴素贝叶斯模型显示了对食管癌患者放化疗响应性的良好预测能力。本研究为利用小分子代谢物作为预测食管癌新辅助放化疗敏感性的生物标志物提供科学依据。

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文章来源：Alteration of plasma metabolites associated with chemoradiosensitivity in esophageal squamous cell carcinoma via untargeted metabolomics approach. BMC Cancer 20, 835 (2020). https://doi.org/10.1186/s12885-020-07336-9