研究背景
结直肠癌 (Colorectal cancer, CRC) 是最常见的恶性消化道肿瘤，对人类健康构成严重威胁。然而，结直肠癌是一种比较“沉默”的疾病，常见的症状包括直肠出血、排便习惯改变和缺铁性贫血等，导致大多数患者在确诊时已处于中晚期。患者的诊断分期与生存密切相关，早期诊断出的患者最有可能获得治愈性治疗和长期生存。目前，临床上用于结直肠癌诊断的金标准是肠镜检查结合病理分析。尽管这一方法有效，但由于其侵入性特征，患者的依从性较差，因此并不适合作为结直肠癌的最佳早筛和早诊工具。
近年来，基于胞外囊泡 (Extracellular vesicles, EVs) 的分子诊断技术作为液体活检工具在肿瘤诊断领域的研究热度持续攀升。EVs 携带的活性分子提供了来自亲代肿瘤细胞更丰富的生物学信息，通过检测 EVs 中分子组成和含量的变化，可以实现更为准确的疾病筛查、诊断、预后评估以及治疗监测。特别是 EVs 中丰富的蛋白质组成所蕴含的生物学终端信息对疾病的诊断、分型等具有重要的指导意义。
因此，发展胞外囊泡蛋白质组学策略在疾病诊断、预后评估和治疗效果监测方面具有广阔的应用前景。然而，现有的 EVs 蛋白质组学方法由于在分离和检测技术上难以实现高通量，限制了其临床应用中的实际转化潜力。
研究内容
近日，北京大学化学与分子工程学院、北大-清华生命科学联合中心、北京大学成都前沿交叉生物技术研究院王初课题组与北医三院林坚课题组、北京大学首钢医院顾晋课题组合作发展并优化了一种高效的 EVs 蛋白质组学检测工作流程。
该工作通过合成一种 DSPE 功能化的固相介质，实现了对复杂生物体液中 EVs 的快速捕获。为了进一步实现对 EVs 快速、深度、准确的大规模定量分析，本论文将单锅固相增强样品制备 (SP3) 技术与数据非依赖采集技术 (DIA) 相结合，建立了一种高效的 EVs 蛋白质组学检测工作流程。接下来，作者在蛋白质组学水平上探索了 DSPE-Beads 方法相较传统方法可能存在的潜在优势。结果表明，DSPE-Beads 方法在分离 EVs 方面表现出高度的特异性、稳定性和广泛的覆盖度，为表征 EVs 蛋白质组提供了一个更好的解决方案。
基于该策略，作者开展了结直肠癌 (CRC) 血浆 EVs 的蛋白质组学分析来发现 CRC 早筛早诊的生物标志物，并筛选出 10 个具有诊断价值的蛋白质标志物，构建了一个生物标志物组。基于这一标志物组，作者建立了基于支持向量机的机器学习模型，用于分类不同组别的患者。在进一步对 28 例样本组成的独立队列进行了单盲测试中，该模型达到了 89.3% 的绝对准确度，能够有效地应用于新患者疾病状态的判定，证明了该生物标志物组在实际临床应用中的转化潜力。
该策略显著提升了 EVs 蛋白质组学的临床适用性，为精准医疗和个性化医疗的发展提供了更为可靠的工具。基于该策略，本论文深入开展了结直肠癌 (CRC) 血浆 EVs 的蛋白质组学分析，用于发现 CRC 早期筛查和诊断相关的生物标志物。该成果以 “A simplified and efficient extracellular vesicle-based proteomics strategy for early diagnosis of colorectal cancer” (《一种高效的EVs蛋白质组学分析流程用于结直肠癌的早筛早诊》)为题，发表在英国皇家化学会期刊 Chemical Science 上。
论文信息
A simplified and efficient extracellular vesicle-based proteomics strategy for early diagnosis of colorectal cancer Jin Zhang‡, Zhaoya Gao‡, Weidi Xiao‡, Ningxin Jin, Jiaming Zeng, Fengzhang Wang, Xiaowei Jin, Liguang Dong, Jian Lin*(林坚，北京大学第三医院), Jin Gu*(顾晋，北京大学首钢医院), Chu Wang*（王初，北京大学） Chem. Sci., 2024, 15, 18419-18430
https://doi.org/10.1039/D4SC05518G
作者简介
本文共同第一作者，现于北京大学首钢医院。
本文共同第一作者，现于北京大学成都前沿交叉生物技术研究院。
北京大学第三医院的林坚教授，以及北京大学首钢医院的顾晋教授也参与了设计和指导了本研究工作。
期刊介绍
rsc.li/chemical-science
Chem. Sci.
| 2-年影响因子* | 7.6分 |
| 5-年影响因子* | 8.0分 |
| JCR 分区* | Q1 化学-综合 |
| CiteScore 分† | 14.4分 |
| 中位一审周期‡ | 33 天 |
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Editor-in-Chief
Andrew Cooper
🇬🇧 利物浦大学
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