基于组织样本代谢组学的HBV肝硬化血清小分子标志物特异性研究

HBV-infected cirrhosis is a chronic disease and the development from compensatory phase to decompensated phaes is a very hidden process,lack of typical clinical features.Liver biopsy remains the gold standard for its diagnosis. However, most patients could not accept liver biopsy due to the great pain. Seeking for the specific biomarkers may provide a new approach for the diagnosis of HBV-infected cirrhosis. In our previous study, we employed successfully quantitative nuclear magnetic resonance (NMR) to analyze the serum metabolic profiling in HBV-infect cirrhosis patients.Sixteen metabolites were identified as the most influential factors for HBV-infected cirrhosis. Nevertheless, we need further study to determine the specificity of these serum metabolic markers because their origins and metabolic mechanism are unknown. In the present study, we will use Chromatograph-Mass Spectrometer (GC-MS )to analyse the metabolites in hepatic tissue, combined with multivariate statistics, such as principal component analysis (PCA) and orthogonal partial least-squares-discriminant analysis (OPLS-DA).The obtained biomarkers then have biological functional enrichment analysis. Based on our previous HBV-infected cirrhosis serum metabolites research, the metabolic pathway from hepatic tissue to peripheral blood will be established. Our aim is to find the truly specific biomarkers in serum and provide a new method for the diagnosis of HBV-infected cirrhosis.

HBV感染导致的肝硬化是一种常见的慢性肝病，肝穿刺活检被视为诊断该病的“金标准”，但该方法属于有创检查，很难广泛应用。基于代谢组学技术研究HBV肝硬化，筛选特异性代谢生物标志物有望提供一种安全、可靠的诊断方法。本课题组前期已成功应用核磁共振(NMR)技术，对HBV肝硬化患者血清的代谢物组进行研究，初步筛查得到了16个小分子生物标志物。但是，这些血清小分子标志物的来源、代谢机理尚不清楚，直接影响到它们用于临床诊断的特异性。因此，本项目拟采用GC-MS技术对HBV肝硬化的肝组织标本进行代谢组学分析，结合主成分分析、正交偏最小二乘法-判别等模式识别分析，获得组织中的小分子标志物并进行生物功能富集分析。然后，联合前期已经完成的血清代谢物检测结果，系统分析标志物从肝组织至外周血液的代谢途径和参与的代谢反应，筛选出HBV肝硬化外周血中具有显著特异性的生物标志物，为HBV肝硬化的诊断提供一种新方法。

项目背景：肝穿刺活检是诊断HBV感染导致的肝硬化的“金标准”，但此方法属于有创检查，很难广泛应用。基于代谢组学技术研究HBV肝硬化，筛选特异性代谢生物标志物有望提供一种安全、可靠的诊断方法。本课题组前期已成功应用核磁共振(NMR)技术，对HBV肝硬化患者血清的代谢物组进行研究，初步筛查得到了16个小分子生物标志物。但是，这些标志物是否真的来源于肝细胞，它们的代谢机理是什么，能否成为HBV肝硬化诊断的特异性标志物需要进一步的研究。.研究内容：（1）肝硬化组织样本的代谢组学分析:提取肝组织样本，进行预处理之后采用GC-MS技术研究肝组织样本中的小分子代谢物水平，获得单纯性脂肪肝、肝硬化的组织代谢物表达谱。（2）筛选组织样本中的特异性代谢标志物:采用主成分分析法(PCA)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)和正交偏最小二乘分析(OPLS-DA)多种模式识别方法分析GC-MS检测数据谱;采用自适换算的数据标度换算方式，最大化地凸显模型内部不同组别之间的差异，然后通过皮尔森相关系数差异检测确定代谢物含量变化是否具有显著性，获得肝组织中的特异性生物标志物，并与项目组前期的血清标本代谢物进行关联研究。（3）肝硬化血清标志物的特异性研究:比较组织样本和血清样本的差异代谢物质，找到在肝组织和血清中表达异常的生物标志物，进行生物功能富集分析，研究16个小分子标志物从肝细胞到外周血的代谢途径，系统分析代谢机理，最后采用双盲试验对获得的标志物进行验证。 .关键数据：本项目系统分析了脂肪肝和肝硬化肝组织的代谢图谱，找到了16个关键的生物标志物并进行了验证，相关成果整理之后，本项目一共发表SCI论文6篇，EI论文4篇，申请了3项国家专利，完成了项目的预期目的。.科学意义：本研究采用无创且安全的GC-MS方法研究HBV肝硬化组织样本的代谢组学，获得肝组织中特异表达的代谢标志物，进一步研究代谢物从肝组织-外周血的代谢网络和机制，可有效消除外源性干扰因素的影响，去除一些代谢途径和代谢机理不清晰的非特异性标志物，从而鉴定出肝硬化血清样本中真正的特异性生物标志物，有望应用到临床实验室诊断。