专栏 | AI+质谱，助力结直肠肿瘤早期发现和全程管理

SCIEX

2022.10.27

导读

SCIEX“临床质谱先锋应用专栏”，将持续为大家带来创新、开拓性的质谱临床应用资讯，让质谱更好更多的为临床服务。

本期内容：基于质谱检测平台实现结直肠肿瘤早期发现和全程管理

结直肠癌筛查与早诊早治势在必行

根据国家癌症中心最新发布数据，2000-2016年以来，结直肠癌的发病率和死亡率呈现上升趋势。2016年，我国结直肠癌发病人数已达40.8万例，居恶性肿瘤第二位，死亡人数超19.6万例，居第四位。如何有效地降低我国结直肠癌疾病负担是亟待解决的重大公共卫生问题。

结直肠癌的预后与诊断分期紧密相关^1,2。Ⅰ期结直肠癌的5年相对生存率为90%，而发生远处转移的Ⅳ期结直肠癌5年相对生存率仅为14%。结直肠癌起病隐匿，60%-70%的患者初诊时已为中晚期，严重影响患者预后。开展结直肠癌筛查和早诊早治对降低结直肠癌死亡率至关重要。

肠镜检查是结直肠癌早筛、早诊的金标准，但我国现有的结直肠镜硬件设施及专科医生资源短缺，无法满足我国民众的大规模筛查需求¹。目前临床可采用的无创筛查技术包括粪便隐血检测、粪便核酸检测和血液检测¹。由于采样不便，粪便检测弃检率高。基于无创、便捷、快速的取样方式等优势，血液检测成为更受欢迎的检测方式。

多组学AI发现技术联合液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）检测平台，覆盖结直肠癌全程管理

肠道菌群与结直肠癌的发生发展关系密切，特异性“促/抑瘤菌群”在肠道肿瘤的不同阶段会出现特征性的丰度改变，表现为“促瘤菌群”/“抑瘤菌群”失衡，导致肠道上皮屏障功能障碍，肠道菌群侵入并诱发炎症反应及基因毒效应。

近来，多项研究证实，结直肠癌相关肠道菌群的代谢产物是结直肠癌致癌通路中的关键角色，并且代谢产物的变化可以在血液中稳定持续地表现出来，较少受到饮食变化等偶然因素的干扰^4-7。

2021年，中国医学科学院肿瘤医院崔巍教授团队在消化领域权威期刊《Gut》发表题为“Integrated analysis of the faecal metagenome and serum metabolome reveals the role of gut microbiome-associated metabolites in the detection of colorectal cancer and adenoma”的研究论文⁸。

该研究通过高分辨液相色谱串联质谱平台发现了一系列结直肠癌及肠道菌群特异性的血清代谢物，并进一步优选出8种代谢标志物，转换到三重四极杆的液相色谱串联质谱（LC-MS/MS）平台上进行靶向定量检测，建立诊断模型，在独立验证队列中达到AUC=0.92的效果，远高于现有癌胚抗原（CEA）及粪便免疫化学测试（FIT）等检测指标。更重要的是，该模型对腺瘤（AUC=0.84）及I/II期的早中期结直肠癌（AUC=0.93）也显示出较好的诊断潜力，证实基于肠道菌群血清代谢标志物可以实现对结直肠癌及进展期腺瘤的有效诊断区分⁸。

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图1 通过非靶向和靶向代谢组学分析

筛选出的8种肠道菌群血清代谢物⁸

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图2 基于LC-MS/MS平台建立的检测模型

在结直肠肿瘤不同阶段的检测效能

中精普康基于LC-MS/MS平台及AI分析技术建立结直肠肿瘤检测模型

目前，在以上研究结果的基础上，中精普康基于LC-MS/MS平台及AI分析技术建立结直肠肿瘤检测模型，通过LC-MS/MS方法采用无创、非侵入性血清质谱检测项目，结合自主研发的GMSM肠道菌群代谢物多组学模型，仅需采集受检者3mL静脉血，通过检测血清中肠道“促瘤菌群”和“抑瘤菌群”结直肠肿瘤相关代谢物的相对丰度变化进行模型分析，从而对肠道健康早期预警，为患者提供做结直肠镜检查的辅助检测依据，可广泛应用于早期结直肠癌筛查，以及腺瘤切除术后的随访监测。基于质谱检测的高通量，以及同时精准检测多种靶标的优异性能，也进一步提示临床质谱检测在肿瘤筛查诊断等领域的广泛应用前景。

参考文献^✦

1.国家癌症中心中国结直肠癌筛查与早诊早治指南制定专家组.中国结直肠癌筛查与早诊早治指南(2020, 北京)[J].中华肿瘤杂志,2021,43(01):16-38.

2. Siegel RL,et al. Colorectal cancer statistics,

2020. CA Cancer J Clin. 2020 May;70(3):145-164.

3. Janney A, et al. Nature. 2020 Sep;585(7826):509-517.

4. Wilmanski T, et al. Nature Biotechnology.

2019;37:1217-28.

5. Visconti A,et al. Nat Commun. 2019 Oct 3;10(1):4505.

6.Vujkovic-Cvijin I, et al. Nature.

2020 Nov;587(7834):448-454.

7. Bar N, et al. Nature. 2020 Dec;588(7836):135-140.

8. Chen F, et al. Gut. 2022 Jul;71(7):1315-1325.