SERPINB3

本文为转化医学网原创，转载请注明出处 作者：Sophia 导读： 食管鳞状细胞癌 （ESCC） 仍然是发展中国家的一个重要健康问题。晚期ESCC患者的预后和生存率较差，实现早期诊断仍然是一个挑战。代谢生物标志物作为早期诊断生物标志物正逐渐受到关注。 2024年3月14日，山东第一医科大学于金明、王家林联合中国科学院上海有机化学研究所朱正江共同通讯在《Cell Death Discovery》上发表题为“Purine salvage–associated metabolites as biomarkers for early diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma: a diagnostic model–based study”的研究论文， 研究采用综合策略鉴定与ESCC进展相关的代谢网络失调，涉及代谢物生物标志物次黄嘌呤和黄嘌呤、HPRT1基因和嘌呤挽救途径。这项研究的结果为建立早期ESCC的新型诊断策略提供了宝贵的支持，并在一定程度上增强了我们对ESCC进展所涉及的分子机制的理解。 https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41420-024-01896-6 研究背景 01 食管癌是一种起源于食管粘膜的恶性肿瘤。全球每年诊断出超过48万例新病例，其中一半发生在中国。其死亡率在中国所有癌症中排名第三。此外，它还带来了巨大的疾病和经济负担。与西方国家相比，中国人口主要以食管鳞状细胞癌（ESCC）为主要病理亚型，占病例的90%以上。尽管最近在食管癌的诊断和治疗方面取得了进展，但患者的预后仍需要显著改善，5 年生存率相对较低，仅为 15%-25%。早期诊断（TNM：0-II）是提高总生存期（OS）的关键，患者的5年生存率可提高到47%-83%。因此， 迫切需要开发一种灵敏、特异、可靠且具有成本效益的诊断方法，特别是对于人群筛查，以满足预防和治疗食管癌的实际需求。 代谢重编程被认为是肿瘤的一个重要特征。肿瘤细胞倾向于建立永久的促合成代谢状态，导致转化细胞不受控制的积累和肿瘤生长。高通量代谢组学特别令人感兴趣，因为它可以反映其他组学技术无法检测到的与疾病相关的细胞生化活性。越来越多的证据表明，代谢生物标志物可以帮助检测 ESCC。在我们之前的研究中，使用了基于液相色谱-质谱 （LC-MS） 的血清代谢组学方法，观察到 ESCC 的风险增加，五种代谢物（次黄嘌呤、肌苷、肉碱 [14：1]、糖去氧胆酸盐和 PC [P-18：0/18：3]）。 尽管人们对代谢生物标志物的兴趣激增，但只有少数研究在生物学机制水平上验证了它们的可用性和效用，这可能影响部分生物标志物的实际应用。 研究进展 02 组织样品中次黄嘌呤和黄嘌呤丰度的上调（图3A）与血清样品中的上调一致（图3B）。此外，组织测序数据表明，与NAT相比，HPRT1 mRNA在肿瘤组织中的表达显著增强（p < 0.001;图3C）。对 64 例 ESCC 患者配对组织标本的免疫组织化学 （IHC） 染色表明， 与 NAT 相比，肿瘤组织中的 HPRT1 蛋白水平显著升高 （p < 0.001;Fig. 3D）。 Pearson相关性分析显示，肿瘤组织中次黄嘌呤和黄嘌呤的丰度在mRNA和蛋白质水平上均与HPRT1表达呈正相关（p < 0.05;图3E，F）。Logistic回归分析强调，HPRT1表达上调与更晚期的TNM分期、更高的浸润程度、区域淋巴结转移的存在和肿瘤大小增加显著相关（对于ESCC患者，肿瘤的最长直径被认为是肿瘤大小的测量）。在大小为 ≥5 cm 的肿瘤中，mRNA （p < 0.001） 和蛋白（p = 0.039）水平的 HPRT1 表达显著上调，而不是在 <5 cm 的肿瘤中（图 3G）。次黄嘌呤（p = 0.017）和黄嘌呤（p = 0.041）在大小为≥5 cm的肿瘤中比在大小为<5 cm的肿瘤中增加（图3H）。这些结果表明， 次黄嘌呤/黄嘌呤-HPRT1网络表达上调与ESCC的恶性病理特征有关。 次黄嘌呤/黄嘌呤-HPRT1网络在ESCC中上调，并与恶性特征有关 为了确定ESCC患者的次黄嘌呤和黄嘌呤分解代谢水平，通过对ESCC患者的血液样本进行生化检查来分析尿酸水平。该过程涉及以尿酸作为最终产物的嘌呤环降解。结果表明， ESCC中嘌呤残留的上调对尿酸丰度没有显著改变。 研究结果 03 本研究通过代谢组学和转录组学的综合策略，全面评估了ESCC的代谢失调。鉴定出一组嘌呤挽救相关代谢物，这些代谢物的表达在血液中以组织特异性方式失调。此外，使用两种嘌呤挽救相关代谢物开发了诊断模型。该模型可以准确地区分ESCC患者和正常个体。该模型的诊断灵敏度优于CEA、CYFRA21-1和SCC，这是目前临床实践中使用的生物标志物。这份报告提出了两个值得注意的发现。 第一个是确定次黄嘌呤/黄嘌呤作为 ESCC 诊断的有前途的候选生物标志物。二是次黄嘌呤与HPRT1在促进ESCC进展方面的协同作用。 总的来说，这些结果不仅确定了与ESCC相关的关键代谢物，而且还增强了我们对ESCC代谢潜在机制的理解。 参考资料： https://www-nature-com.libproxy1.nus.edu.sg/articles/s41422-024-00946-z 注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。 热门·直播/活动 🕓 上海｜06月14日-16日 ▶ 第六届上海国际癌症大会将于6月14-16日在上海举办，学科交叉，共同推进肿瘤研究与诊治多模态！ 🕓 北京｜09月20日-21日 ▶ 第五届单细胞技术应用研讨会暨空间组学前沿研讨会欢迎您的参与！ 点击对应文字 查看详情

一、肿瘤标志物是什么？肿瘤标志物（TM），学术上通常是指在恶性肿瘤的发生和增殖过程中，由肿瘤细胞本身所产生的或是由机体对肿瘤细胞反应异常产生/升高的，反映肿瘤存在和生长的一类物质。包括蛋白质、激素、酶等等。通俗一点来说，就像是肿瘤细胞在你的身体里和你打仗，无论是打赢了还是打输了总要留下点“战争的痕迹”，以此来彰显它的存在。正是它的“虚荣心”出卖了它的行踪，留下了“肿瘤标记物”。二、肿瘤标志物升高就代表得了癌症？没有肿瘤的人，肿瘤标志物也可能会升高。特别当肿瘤标志物轻度升高时，可能是体内存在一些非肿瘤性的其他疾病。比如：月经期、妊娠早期血清 CA125 可增高；妊娠期 CEA 可轻度升高，AFP 明显升高；肝肾功能异常、胆道梗阻和炎症感染等均可造成肿瘤标志物，如 CEA、CYFRA 21-1、SCC、ProGRP 等浓度增高；肝硬化、慢性活动性肝炎、结核、子宫内膜异位症患者 CA125 可升高；胆汁淤积能导致血清 CA19-9 浓度增高。肿瘤标志物升得越高，恶性可能就越大么？肿瘤标志物升高几倍、十多倍、几十倍，当然比只升高一点点、升高一倍更有意义，但也并非绝对。比如，有些慢性肝炎AFP可高达1000ug/L以上（正常<30ug/L），但增强磁共振没有发现肝脏肿块，而且AFP随着肝功能好转而下降，就可以排除肝癌。因此，肿瘤标志物升高还需结合临床综合判断。（主要通过临床影像检查，要找到肿瘤存在的客观依据才能确诊！）三、肿瘤标志物正常能排除癌吗？既然肿瘤标志物升高不能代表得了癌症，那反过来，肿瘤标志物正常能不能说明没有癌症呢？实际上即便得了肿瘤，也并不能保证肿瘤标志物检测结果100%是高的。也就是说，肿瘤标志物阴性，也不能完全排除相关肿瘤。比如在肝癌病人中，肝癌标志物甲胎蛋白（AFP）的阳性率仅为79%~90%，10%～30%的原发性肝癌患者指标正常或只有轻度升高。肿瘤细胞在体内发展初期，很难被检测到，只有当肿瘤细胞分泌出来蛋白分子，我们才能在血液里检测到，这个“时间差”可能有三四个月。此外，有些癌型不分泌蛋白分子，就更难被“捕捉”了。实际上动态观察肿瘤标志物更重要。特别是肿瘤标志物升高幅度不大的情况下，动态观察它的变化趋势更有价值，一般1～2个月复查一次该肿瘤标志物，并有必要做其它关联的肿瘤标志物检测。如果肿瘤标志物逐步增高或持续增高，或出现其它肿瘤标志物也增高，有必要在3个月后，再行影像学或胃肠镜检查，或更精密检查。因为在初期不一定发现小的肿瘤，经过3个月长大后，就有可能被发现了。如果多次复查，结果大致保持稳定，没有一次比一次升高（允许小幅度上下波动），或肿瘤标志物逐步下降，那通常表示它不是癌症引起的，也就是说这个指标跟癌症没有直接关系。四、不同细胞来源的肿瘤标志物种类大有不同由于不同脏器的细胞来源和属性不同，所形成的的肿瘤标志物也是不尽相同的。因此，当健康人群出现某一肿瘤标志物的异常升高时，我们可以寻找到相应的“患病脏器”；在肿瘤患者治疗过程中，出现某一异常指标升高时，也能提示有“转移”或“新发癌症”类型的存在。而即使同一脏器，肿瘤起源细胞也可大不相同。比如肺癌，可以包含起源于腺泡细胞肺腺癌，伴随CEA指标的升高；也可以起源于支气管鳞状上皮细胞的肺鳞癌，伴随SCC指标的升高；也可以起源于支气管粘膜上或腺上皮的嗜银细胞的小细胞肺癌，伴随NSE指标的升高。不同肿瘤标志物的升高还有助于我们“病理类型”的诊断。当一位肺腺癌的患者在长期靶向治疗后，出现了NSE和Cyfry21指标的升高，提示可能出现“小细胞肺癌”的类型转化。而混合型肿瘤患者，往往同时兼具不同肿标的同时升高。因此，学会解读肿瘤标志物，对我们的肿瘤治疗非常有实用价值。不同脏器的代表肿标1、甲胎蛋白（AFP）【参考值】AFP＜20μg/L【临床意义】① AFP是诊断原发性肝癌的最佳标志物，诊断阳性率为60%~70%。② 血清AFP>400μg/L 持续4周，或 200~400μg/L持续8周者，结合影像检查，可做出原发性肝癌的诊断。③AFP可早于影像学6~12月出现异常，为肝癌的早期诊断提供重要依据，建议肝硬化患者定期复查AFP。④ 病毒性肝炎、肝硬化患者血清中AFP浓度可有不同程度升高，其水平常＜300μg/L。⑤ 内胚层癌、畸胎瘤、睾丸癌、卵巢癌、胃癌等伴肝转移者AFP可升高。⑥妇女妊娠3个月后，AFP开始升高，7~8个月时达高峰，一般在400ng/ml以下，分娩后3 周恢复正常。若在妊娠期AFP异常升高，要排除胎儿神经管缺损、畸形可能。2、α-L-岩藻糖苷酶（AFU）【参考值】ELISA法和分光光度连续监测法为234~414μmol/L【临床意义】① AFU是对原发性肝细胞性肝癌检测的又一敏感、特异的标志物。② 原发性肝癌患者血清AFU活力显著高于其他各类疾患（包括良、恶性肿瘤）。③ 血清AFU活性动态曲线对判断肝癌治疗效果、估计预后和预示复发有着极其重要的意义，在某些方面比AFP更具有价值。但是，血清AFU活力测定在某些转移性肝癌、肺癌、乳腺癌、卵巢或子宫癌，甚至在某些非肿瘤性疾患如肝硬化、慢性肝炎和消化道出血等也有轻度升高。④ 在使用AFU时应与AFP同时测定，可提高原发性肝癌的诊断率，有较好的互补作用。3、癌胚抗原（CEA）【参考值】≦5.9μg/L【临床意义】①CEA升高主要见于结/直肠癌、胃癌、肝癌、肺癌、胰腺癌、乳腺癌、卵巢癌、子宫及子宫颈癌、泌尿系肿瘤等，其他恶性肿瘤也有不同程度的阳性率。②肝硬化、肝炎、肺气肿、肠道憩室、直肠息肉、结肠炎等良性病CEA也可升高。③癌症病人的胸水、腹水、消化液、分泌物中的CEA常升高。④正常人吸烟者CEA 可升高。4、糖类抗原125（CA125）【参考值】＜2.5万u/L（男性及50岁以上女性）；＜4.0万u/L（20~40岁女性）【临床意义】① CA125对卵巢上皮癌的敏感性可达约70%。②其他非卵巢恶性肿瘤（宫颈癌、宫体癌、子宫内膜癌、胰腺癌、肺癌、胃癌、结/直肠癌、乳腺癌）也有一定的阳性率。③良性妇科病（盆腔炎、卵巢囊肿、子宫内膜异位症、盆腔炎、胰腺炎、肝炎、肝硬化等）和早期妊娠可出现不同程度的血清CA125含量升高。④在许多良性和恶性胸、腹水中也可发现CA125升高。5、糖类抗原15-3（CA15-3）【参考值】＜2.5万u/L【临床意义】① CA15—3可作为乳腺癌辅助诊断，术后随访和转移复发的指标。②其他恶性肿瘤也有一定的阳性率，如∶肺癌、结肠癌、胰腺癌、卵巢癌、子宫颈癌、原发性肝癌等。③肝脏、胃肠道、肺、乳腺、卵巢等非恶性肿瘤性疾病，阳性率一般＜10%。6、糖类抗原19-9（CA19-9）【参考值】0~40kU/L【临床意义】① 血清CA19—9可作为胰腺癌、胆囊癌等恶性肿瘤的辅助诊断指标，对监测病情变化和复发有很大意义。② 胃癌、结/直肠癌、肝癌、乳腺癌、卵巢癌、肺癌等患者的血清CA19—9水平也有不同程度的升高。③ 某些消化道炎症CA19—9也会升高，如∶急性胰腺炎、胆囊炎、胆汁淤积性胆管炎、肝炎、肝硬化等。7、糖类抗原50（CA50）【参考值】0~2.0万u/L【临床意义】CA50在多种恶性肿瘤中可检出不同的阳性率，对胰腺癌和胆囊癌的阳性检出率居首位，其他依次为肝癌、胃癌、结直肠癌、卵巢与子宫癌、恶性胸水等。8、糖类抗原242（CA24-2）【参考值】＜20IU/ml【临床意义】① CA24-2用于胰腺癌，大肠癌的辅助诊断，有较好的敏感性（80%）和特异性（90%）。② 肺癌、肝癌、卵巢癌患者的血清CA24-2含量也可见升高。9、糖类抗原72-4（CA72-4）【参考值】＜6.7μg/L【临床意义】① CA72-4是目前诊断胃癌的最佳肿瘤标志物之一，若与CA19—9及CEA联合检测可以监测70%以上的胃癌。② CA72-4水平与胃癌的分期有明显的相关性，有转移者更高。③结/直肠癌、胰腺癌、肝癌、肺癌、乳腺癌、卵巢癌也有一定的阳性率。④ 良性胃病患者中，其检出率仅0.7%。10、神经元特异性烯醇化酶（NSE）【参考值】＜16.3ng/ml【临床意义】① NSE是小细胞肺癌（SCLC）的肿瘤标志物，诊断阳性率为91%。②有助于小细胞肺癌和非小细胞肺癌（NSCLC）的鉴别诊断。对小细胞肺癌的疗效观察和复发监测也有重要价值。③ 神经母细胞瘤、神经内分泌细胞瘤的血清NSE浓度可明显升高。11、鳞状上皮细胞糖类抗原（ SCCA）【参考值】≦1.5μg/L【临床意义】SCCA是鳞癌的肿瘤标志物，适用于宫颈癌、肺鳞癌、食管癌、头颈部癌、膀胱癌的辅助诊断，治疗观察和复发监测。12、前列腺特异抗原（PSA）【参考值】＜4.0μg/L【临床意义】① PSA是目前广泛应用于前列腺癌的肿瘤标志物。②前列腺癌血清PSA升高，阳性率在50%～80%，前列腺增生、前列腺炎、肾脏和泌尿生殖系统的疾病也可见血清PSA升高。③ 良性前列腺增生血清中游离PSA的比例是显著增高的。④ 有关前列腺损伤的各种检查均可引起PSA的明显升高。⑤PSA水平随年龄的增加而增加，一般以每年0.04ug/L的速度递增。PSA水平与前列腺的体积有关。13、前列腺酸性磷酸酶（PAP）【参考值】≦4.0μg/L【临床意义】①前列腺癌时，血清PAP浓度明显升高，其升高程度与肿瘤发展基本呈正相关。②病情好转时，PAP水平降低，若再次升高时，常提示癌症有复发、转移及预后不良。14、胃泌素释放肽前体（ProGRP）【参考值】≦65pg/mL【临床意义】①ProGRP＞150pg/mL时，提示小细胞肺癌（SCLC）的可能性＞93%，是小细胞肺癌的首选标志物之一。②血清ProGRP持续升高，提示预后不良。15、核基质蛋白-22（NMP-22）【参考值】≦10kU/mL【临床意义】①以10kU/mL为临界值，对膀胱癌诊断的敏感度为70%，特异度78.5%。②对浸润性膀胱癌诊断的敏感度为100%。识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

NIBS/清华大学汤楠及浙江大学/南京医科大学陈静瑜共同通讯在Cell Discovery（IF=34）在线发表题为“Aberrant differentiation of epithel 组织学分析显示，百草枯毒性严重破坏了肺泡结构。在百草枯损伤的肺中，PDPN+肺泡1型(AT1)上皮细胞缺失，而proSPC+肺泡2型(AT2)上皮细胞显著减少。相反，这些区域充满α-SMA+肌成纤维细胞。存活的proSPC+ AT2细胞主要聚集在百草破损伤肺的周围，少数分散在远端气道周围。为了研究严重损伤肺的修复程序，作者进行了单细胞RNA测序(scRNA-seq)分析。共获得了19,171个转录组的全面收集，这些转录组被注释为四种广泛的细胞类型组：EPCAM+上皮细胞(n = 4120)， DCN+基质细胞(n = 2491)， PTPRC+免疫细胞(n = 10,431)和CDH5+内皮细胞(n = 2129)。基于典型谱系标记和个体细胞类型的不同分子特征，在百草枯损伤的肺中共鉴定出45种细胞类型/状态。 EPCAM+上皮细胞的无偏聚类分析揭示了十个不同的亚群。与免疫染色结果一致，没有PDPN+ AT1细胞群，表明百草枯损伤肺中完全失去了气体交换单位。这10个亚群包括SFTPC+ AT2细胞和气道上皮细胞的9个亚群，后者包括7种经典定义的细胞类型(基底细胞、MUC5AChigh杯状细胞、SAAhigh杯状细胞、scgb1a11low杯状细胞、棒状细胞、纤毛细胞和肺神经内分泌细胞)和两种中间状态(分化基底细胞和分化棒状细胞)。分化的基底细胞同时表达基底细胞标记物(KRT5和KRT15)和杯状细胞标记物(SERPINB3、SERPINB4和CLCA2) ，表明它们是杯状细胞的祖细胞。新鉴定的分化俱乐部细胞表达俱乐部细胞(SCGB3A2和SCGB1A1)和杯状细胞(MUC5B)的标记物。鉴于杯状细胞被认为是终末分化的细胞类型，正在分化的俱乐部细胞可能代表俱乐部细胞向杯状细胞分化的中间阶段。 百草枯损伤的人肺异常上皮修复程序（图源自Cell Discovery ） 在健康供肺中，EPCAM+上皮细胞包括肺泡上皮细胞(AT1和AT2细胞)和气道上皮细胞，肺泡上皮细胞占EPCAM+细胞总数的40%以上。然而，在百草枯损伤的肺中，肺泡上皮细胞（AT2细胞群）的比例显著下降至9.4%，而气道上皮细胞的比例则增加到90.6%。具体而言，气道干/祖细胞的比例，包括基底细胞(27.4%)、俱乐部细胞(17.5%)、分化基底细胞(7.4%)和分化俱乐部细胞(4.7%)，显著增加。这些发现表明，百草枯损伤的肺经历了积极的气道修复程序，但肺泡修复程序不充分。 研究分析显示，基底细胞具有更高的分化基底细胞的倾向。俱乐部细胞可以通过分化的俱乐部细胞分化为杯状细胞，这支持了俱乐部细胞分化为杯状细胞的中间阶段的观点。先前利用小鼠肺损伤模型的研究表明，气道祖细胞可以分化为AT2和AT1细胞。然而，分析显示，在百草枯损伤的肺中，基底细胞、分化的基底细胞和俱乐部细胞分化为AT2细胞的概率有限。相反，在百草枯损伤的肺中，AT2细胞表现出更高的分化为俱乐部细胞的倾向。综上所述，这些结果表明，副损伤肺中的AT2细胞和气道干/祖细胞再生肺泡上皮的能力显著降低，最终导致气体交换单位的不可逆转损失。 该研究通过实验证明，百草枯损伤肺上皮再生程序。百草枯中毒后大量细胞死亡，导致免疫细胞显著浸润，气体交换单元丧失，肺纤维化，导致肺组织广泛缺氧微环境。这种微环境可能通过激活NOTCH信号和破坏气道和肺泡干细胞/祖细胞的分化来促进异常修复程序，从而加剧肺组织损伤。该研究结果表明，肺移植可能是严重百草枯中毒患者唯一可行的治疗方法。重要的是，作者研究强调了适当的微环境在再生功能肺泡单位中的关键作用，这取决于新形成的AT1细胞的分化。由于缺氧是严重肺部疾病的共同特征，未来针对缺氧肺微环境的治疗策略，如减少缺氧或抑制NOTCH信号，可能有望治疗严重肺损伤。