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基于UPLC-Q/TOF和1HNMR的代谢组学技术在乳腺癌步研究中的应用

作　者: 符方方
导　师: 冯毅凡
学　校: 广东药学院
专　业: 药物分析
关键词: 代谢组学乳腺癌液相色谱-质谱联用核磁共振技术主成分分析最小二乘-判别分析
分类号: R737.9
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

实验目的:初步建立基于1HNMR技术和的UPLC-Q/TOF(液质联用)技术代谢组学方法,并将该方法应用于乳腺癌患者血清中内源性代谢物的变化,寻找乳腺癌相关诊断标志物。在此基础上初步比较了化疗方案AC(阿霉素+环磷酰胺)干预前后乳腺癌患者血清中代谢物的变化,观察化疗方案干预后患者体内血清中内源性代谢物的变化趋势。研究方法:1.研究对象的纳入:选取体检结果正常的11例健康人作为正常对照组;选取符合纳入标准的16例初诊乳腺癌患者作为实验组。2.标本采集:采集11例正常女性静脉血,分离并收集血清;分别采集实验组16例乳腺癌患者在化疗前及化疗一个疗程后的静脉血,分离并收集3.建立基于1HNMR技术的血清代谢组学分析方法,包括实验方法和模式识别方法的选择。并将建立的方法正常女性和实验组化疗前血清的代谢组学分析,找出血清中代谢物的差异;同时将方法应用于AC方案干预前后乳腺癌患者血清中的代谢物变化。通过文献检索和数据查询找出血清中差异。4.建立基于液质联用技术(UPLC-Q/TOF)技术的血清代谢组学分析平台,并将建立的方法正常女性和实验组化疗前血清的代谢组学分析,找出差异;同时将方法应用于AC方案干预前后乳腺癌患者血清中的代谢物变化。和1HNMR技术研究结果进行比较。5.数据分析:通过多种分析统计分析方法对产生的海量数据进行分析,分析过程包括:归一化、修正80%规则、数据集分割和数据缩放等方法对数据集进行预处理;通过数据分析:采用主成分分析(principal componentanalysis,PCA)、正交偏最小二乘判别分析(OrthogonalPartial Least-Squares Discriminant Analysis,OPLS-DA)进行模式识别分析;根据模型的变量重要性因子(VIP值)、非参数检验结果和P值筛选潜在标记物。实验结果:1.建立了1H-NMR的血清代谢组学方法,健康女性和乳腺癌患者化疗前、化疗方案干预前后两个组经代谢组学方法得到很好的区分,并找到了相对应的16个乳腺癌肿瘤标志物。乳酸(lactate,1.33、4.12),缬氨酸(valine,0.99/1.04),N-乙酰糖蛋白(N-acetylgly-coproteins,2.04),谷氨酰胺(glutamine,2.41),磷酸胆碱/胆碱(phosphocholine/cholie,3.22),葡萄糖(a-glucose和B-glucose,3.40-3.90,4.66,5.22),酪氨酸(tyrosine,6.87,7.17),组氨酸(histidine), LDL/VLDL,不饱和脂肪酸等峰有增大或减小的表现。2.建立了UPLC-Q/TOF-MS的血清代谢组学研究方法,发现胆碱类和苯丙氨酸、异亮氨酸在正常人和乳腺癌患者化疗前有不同,其中化疗后的乳腺癌患者血清中的胆碱类有向正常变化单位趋势。1HNMR技术所得到的标记物和UPLC-Q/TOF得到的标记物大部分不同,但是分组聚类结果类似。结论:~1HNMR技术和UPLC-Q/TOF技术作为常用的代谢组学分析工具,在标记物发现中有一定的互补性。通过对正常人和乳腺癌患者化疗前后的代谢组学研究,得到了三者的代谢谱,发现本文所建立的NMR技术和UPLC-Q/TOF技术为基础的代谢组学方法应用于乳腺癌患者血清中具有良好的聚类效果。

全文目录

中文摘要  7-9
Abstract  9-11
符号说明  11-12
引言  12-14
第一章文献综述  14-35
  1.1 代谢组学以及代谢组学技术  14-28
    1.1.1 代谢组学的概念与研究内容  14-15
    1.1.2 代谢组学的研究方法  15-26
    1.1.3 代谢组学在肿瘤中的应用  26-28
  1.2 乳腺癌的流行病学特征及临床病理特点  28-30
    1.2.1 乳腺癌的流行病学特征  28-29
    1.2.2 临床病理特点  29-30
  1.3 乳腺癌的发病学研究概况  30-32
  1.4 乳腺癌的诊断分子标记物的研究回顾  32-33
  1.5 乳腺癌研究中存在的问题  33-34
  1.6 实验技术路线  34-35
第二章乳腺癌血清样本的1HNMR 的分析  35-70
  2.1 引言  35
  2.2 核磁共振技术  35-36
  2.3 实验材料  36-38
    2.3.1 患者资料  36-37
    2.3.2 试剂  37
    2.3.3 仪器  37-38
  2.4 方法  38-44
    2.4.1 技术路线  38
    2.4.2 血清收集  38-39
    2.4.3 核磁共振检测方法建立  39-43
    2.4.4 生物标记物的确定  43-44
  2.5 建立的核磁共振技术方法在乳腺癌血清的应用  44-48
    2.5.1 血清收集  44
    2.5.2 核磁共振检测  44-45
    2.5.3 核磁共振谱图的模式识别分析  45-48
    2.5.4 统计学处理  48
  2.6 结果  48-68
    2.6.1. 乳腺癌组和正常组血清的核磁共振谱图的解析与比较  48-50
    2.6.2 乳腺癌化疗前和健康人对照组OPLS-DA 分析  50-55
    2.6.3 乳腺癌化疗前和化疗后血清代谢物的OPLS-DA 分析  55-60
    2.6.4 正常对照组与乳腺癌化疗前和化疗后血清代谢物的 OPLS-DA 分析  60-63
    2.6.5 乳腺癌化疗后的组间的个体差异(PCA)  63-64
    2.6.6 生物标记物的初步确定  64-68
  2.7 本研究结果分析  68-70
    2.7.1 模式识别方法的选择  68
    2.7.2 正常人和化疗前乳腺癌患血清的变化  68-69
    2.7.3 乳腺癌化疗前后血清代谢变化  69-70
第三章 UPLC-Q/TOF 代谢组学对乳腺癌血清变化初步研究  70-100
  3.1 引言  70
  3.2 实验材料  70-72
    3.2.1 患者资料  70-71
    3.2.2 试剂  71
    3.2.3 主要仪器及应用软件  71-72
  3.3 实验方法  72-75
    3.3.1 样本采集以及前处理  73
    3.3.2 色谱分离以及质谱检测条件  73-74
    3.3.3 数据处理  74
    3.3.4 数据分型及潜在标志物的筛选  74-75
  3.4 结果分析  75-97
    3.4.1 样品信息  75
    3.4.2 原始图谱和数据  75-78
    3.4.3 数据分析以及结果讨论  78-97
  3.5 本章小结  97-100
第四章总结和展望  100-105
  4.1 总结  100-103
    4.1.1 ~1HNMR 技术为基础的乳腺癌患者血清的变化  100-101
    4.1.2 UPLC-Q/TOF 技术为基础的乳腺癌患者血清的变化  101-103
  4.2 展望与挑战  103-105
参考文献  105-113
硕士期间论文发表情况  113-114
致谢  114

基于UPLC-Q/TOF和1HNMR的代谢组学技术在乳腺癌步研究中的应用

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