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代谢组学在结直肠癌中西医诊疗应用的研究进展

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近年来，随着人民生活水平的提高和饮食结构的改变，结直肠癌(colorectal cancer，CRC)在我国的发病率逐年上升[1]。手术治疗是目前治疗CRC的首选方法，但面临创伤大、风险高等问题，对患者而言恢复周期长，经济压力大。同时，与早期患者相比中晚期患者预后较差。因此，结直肠癌的早发现、早治疗尤为重要。恶性肿瘤是由多种因素共同作用造成机体功能紊乱的复杂疾病，其组织与人体正常组织在代谢方面有着显著差异。代谢组学 (metabonomics/metabolomics) 通过生物体内代谢物进行系统定量分析的方法，寻找出代谢物与生理、病理之间的对应关系。其研究方法非常类似于我国传统中医司外揣内、见微知著的诊疗思想。辨证论治是中医的核心内容，更是临床诊疗的基础。代谢组学从微观视角通过生物体代谢物能够对生物体所患疾病得出诊断，从而可以为预后治疗情况、临床治疗情况提供更多有效评价依据。中医辩证论治则是从宏观视角，指导临床思维，二者相辅相成。现将近年来代谢组学在CRC中西医诊疗中的应用综述如下。

1 代谢组学简介

1.1 代谢组学的背景和定义

1998年Tweeddale等在研究大肠杆菌的代谢时首次提出代谢组(Metabolome)这一概念，并提出“代谢物组成分析能够提供有关细胞代谢和调控的重要信息”。1999年，Nicholson[2]等在近二十年生物代谢系统研究的基础上提出了代谢组学的定义，其解释为“对生物体病因或基因改变等情况下代谢参数的定量研究”。国内外学者对代谢组学的解释可概括为：所谓的代谢组学可以简单理解为：生命个体对机体内外环境作出的代谢应答，通多定量方法对应答全貌、动态进行测定的学科[3]。

1.2 代谢组学的研究方法及特点

代谢组学的研究对象是相对分子质量小于1000的小分子代谢物质，包括糖、氨基酸、脂质等。代谢组学融合了包括化学计量学、生物信息学在内的多种研究方法[4]。相较于基因组学和蛋白质组学，代谢组学具有以下特点：(1)检测样本容易获取，且采集样本过程中对人体伤害较小；(2)检测指标远比基因和蛋白质少很多，检测方法简单易行；(3)代谢组学可以为药理研究、病理生理提供动态信息；(4)代谢组学将生物体看作动态的整体，研究内外因素变化时对这一整体的代谢影响，进而揭示生化途径[4,5]。

目前代谢组学已成为疾病研究的新工具，为疾病的认识提供了新视角，广泛用于各个系统疾病相关标志物的发现[6,7]，且在对心脏病[8,9]、糖尿病[10,11]、肿瘤[12,13]、阿尔兹海默症[14,15]的研究中取得了进展。不仅推动了疾病识别与治疗进程，同时也可以为新药测试、精准治疗提供更多参考和依据[16]。

代谢组学研究过程基本上分为如下几个步骤：

第一，制备相关样品。需要将研究对象导入到刺激环境中，比如：改变其基因组，剔除某些基因链或导入新基因，这样可以观察转录水平、蛋白质水平的参数变化，也可以从环境因素入手，观察基因转录的情况。

第二，采集样本并进行预处理，样本采集内容有很多，如：研究对象的血液、尿液、组织细胞等，甚至也可以将整个生物体视为样本。在实验活动中需要兼顾到收集样本时间，样本种类、群体分布等因素，这些都会影响到后续分析。

第三，分析代谢物。一般是通过定量分析手段对采集数据进行分析，定量分析方法主要有核磁共振、质谱、色谱等等，依托更多信息技术平台可以分析出样本类型、含量及变化情况，从而构建代谢组数据。当前最常用的分析技术主要是核磁共振、质谱技术。这些分析方法基本上可以划分为3大类。比如：色谱-质谱联仪分析方法又细分为包括液相色谱-质谱联仪(LC/MS)、气相色谱-质谱联仪(GC/MS)、毛细管电泳-质谱(CE/MS)等，其中：对于分离高挥发性混合物可以采取 GC-MS 方法，对于分离低挥发性混合物可以采取LC-MS方法[17]。不同方法其优势及劣势均不同，为此在代谢组研究分析中常常会将二三种方法联合使用。

第四，分析数据，完成了代谢组数据分析之后，需要对数据进行计量分析，方法有很多，一类是非监督分析，如：主成分分析(PCA) 、非线形映射(NLM) 、聚类分析(HCA) 等；一类是监督分析，如：偏最小二乘法(PLS) 、独立建模分类法(SIMCA) 、人工神经元网络(ANN) 等[18]。最常用的方法是主成分分析法和偏最小二乘法。主成分分析法主要用于对比代谢组之间的区别和相似程度，而偏最小二乘法给出导致区别或相似的贡献变量及其贡献程度。

文章来源：《实用中西医结合临床》网址: http://www.syzxyjhlc.cn/qikandaodu/2021/0717/1004.html