【前沿组学】2324例大样本代谢组学研究首次绘制冠心病临床分型特征谱

当前，精准医学研究无论在中国还是全球，正如火如荼的开展，代谢组学作为最接近表型的一种组学技术，如何撸起袖子加入到这场科研革命，如何应对疾病大样本队列带来的分析挑战？本期分享冠心病代谢组学特征谱系统研究，希望可以给大家带来一些启示。

2324例大样本代谢组学研究揭示冠心病临床分型及早期诊断标志物

——为精准医学背景下的大样本代谢组学研究提供启示

分享内容来自中国药科大学天然药物活性组分与药效国家重点实验室齐炼文课题组与李萍课题组、南京医科大学朱伟课题组、江苏大学附属武进医院李勇课题组的合作研究成果，发表在国际心血管领域顶尖期刊 Journal of the American College of Cardiology 上题为Comprehensive Metabolomic Characterization of Coronary Artery Diseases 的文章。

文章链接：http://dx.doi.org/10.1016/j.jacc.2016.06.044

冠心病被称为人类健康的第一杀手，在我国其发病率和死亡率呈逐年上升并年轻化的趋势。早期干预是治疗冠心病的重要手段，而早期干预的前提是早期诊断。研究旨在基于大样本冠心病代谢组学研究，发现生物标志物并研究扰动通路，深入理解冠心病发生发展的分子机制，最终助力临床转化，为冠心病的早期诊断及分型提供新依据。

研究方案

对来自 4 个中心 2,324 例疑似冠心病（均经冠脉造影金标准验证)血浆样本，按照不同临床阶段分为 5 组进行对比研究：冠脉正常、冠脉硬化症、稳定型心绞痛、不稳定型心绞痛、心肌梗死。

代谢组学研究在两个层面展开：生物标志物发现和生物标志物验证。首先设计了 12 个交叉对比组深入比较不同分型的代谢扰动，寻找并鉴定生物标志物；紧接着通过内部诊断准确率、外部多中心预测准确率的综合验证，评估生物标志物的临床诊断意义。整体研究方案见图 1.

图1  整体研究方案

生物标志物的发现及鉴定

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血浆样本采用安捷伦 1290 UHPLC-6530 QTOF MS 进行高通量、高覆盖代谢组学数据采集，同时结合生物信息学进行数据挖掘。

从近 2000 个代谢物中，发现、鉴定了与冠心病发生发展表型特征密切相关的差异代谢物共 89 个，扰动的代谢通路主要包括磷脂(溶血磷脂酰胆碱和溶血脂酰乙醇胺)代谢降低、多不饱和游离脂肪酸升高、氨基酸代谢升高、肉碱代谢升高、胆汁酸代谢减弱等。

图 2. 冠心病不同临床分型的差异代谢物及关联网络

生物标志物验证及临床诊断价值的评估

基于鉴定的差异代谢物，进一步筛选出 12 组灵敏度高(>90%)、专属性强(>90%)的代谢标志物组(Panel)，用于临床冠心病的快速诊断及不同分型的区分诊断，其训练集分类准确率均 >93%，测试集预测准确率 >89%，外部多中心预测准确率 >85%。

图 3. 生物标记物临床诊断价值的评估

研究基于 4 个中心、超过 2000 例血浆样本队列的高通量、高覆盖代谢组学研究，首次绘制了冠心病不同临床分型的代谢特征谱，发现并鉴定了 89 个差异代谢产物，可有效预测冠心病的疾病进程，进而为早期诊断提供新的依据。本研究的成果具有重要的临床价值，无疑将为精准医学背景下的代谢组学研究带来鼓舞和启示。

参考文献：

Fan Y, Li Y, Chen Y, Li P, Qi LW et al, Comprehensive Metabolomic Characterization of CoronaryArtery Diseases. Journal of the American College of Cardiology, 2016, 68,1281–1293.

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