应用笔记 - 磁共振

基于1H-NMR的尿代谢产物揭示出独特的前列腺癌特征

“……基于NMR的分析可以捕捉前列腺癌患者尿液中的独特代谢特征。”

“……基于NMR的分析可以捕捉前列腺癌患者尿液中的独特代谢特征。”

前列腺特异性抗原(PSA)检测被用于筛查前列腺癌已有多年了。虽然它有助于前列腺癌的早期发现并提高了生存率,但却存在严重的局限性。这项检测依赖于确定前列腺癌患者血液中PSA水平的升高。由于血液中PSA升高可能有多种方式,因此该检测并非特定于前列腺癌,因此也并非万无一失。其它不太严重的前列腺疾病,如良性前列腺增生(BPH)、前列腺炎或前列腺损伤,以及剧烈运动和射精,都会导致PSA水平的升高。这种假阳性的风险会导致患者不必要的焦虑并带来过度治疗的可能性。PSA水平正常的7名男性中有1名患有前列腺癌,也可能出现假阴性。此外,PSA测试不能显示患者是患有高危侵袭性肿瘤,还是低风险缓慢生长的肿瘤。因此,很可能对一个在其有生之年不太可能引起症状的肿瘤进行癌症治疗。

因此,迫切需要找到一种高效的、特异性强的非侵袭性前列腺癌生物标志物。前列腺癌细胞经历深刻的信号传导和代谢重编程,其代谢谱显著改变。阐明这些变化的确切性质将有助于确定前列腺癌的一个更明确的生物标志物。代谢组学分析详细描述了样本中所有小分子代谢物,为这类研究提供了有力的工具。

核磁共振(NMR)波谱代谢组学分析最近已被用来研究前列腺癌的分子基础。研究人员对650多名前列腺癌或BPH患者的尿液样本进行1H NMR分析,以确定前列腺癌特有的代谢变化。他们使用布鲁克 AvanceIVDr波谱仪(如布鲁克 Avance III HD 600MHz)获取NMR谱。根据标准程序制备样品,并使用布鲁克的体液NMR方法包B.I.Methods 1.0进行全自动测量。对每个样品都进行3个标准实验:1D 1H-NOESY、2D 1H-JRES以及2D 1H-TOCSY。 

这是第一次在如此大规模的人群中针对前列腺癌进行的综合代谢组学研究。它揭示了尿液代谢物谱的显著变化,从而区分前列腺癌与前列腺增生。

与BPH患者相比,前列腺癌患者尿液中糖酵解代谢产物和尿素循环途径的代谢产物浓度明显降低。这一观察结果与以下事实相一致,即众所周知,前列腺癌细胞能够最大限度地减少代谢废物的产生,从而最大限度地利用它们来促进细胞的生长。

这项研究还首次揭示,在前列腺癌中,直接或间接促进癌细胞生长的代谢物(如醋酸盐、乳酸、葡萄糖、甘氨酸、草酰乙酸和脂类)的尿液中代谢物水平也显著降低。

Bruzzone C, et al. J. Proteome Res. 2020. https://dx.doi.org/10.1021/acs.jproteome.0c00091