文献解读|J Transl Med（6.9）：食管鳞状细胞癌进展的非靶向代谢组学分析

食管鳞状细胞癌(ESCC)和正常食管组织的代谢概况，通过LC-MS/MS测量食管组织。最后，确定了75个类别的712种代谢物，包括145种甘油磷脂、124种羧酸及其衍生物和84种脂肪酰基等。

2.1 采用主成分分析（PCA）和正交偏最小二乘法判别分析（OPLS-DA）作为数据挖掘方法，用来建立多元模型，区别ESCC TNM阶段和邻近癌组织之间的代谢组学谱。应用OPLS-DA评分图获得更清晰的等级区分 (图1A)。ESCC各分期与对照组的拟合度（R2 X和R2 Y）为0.479和0.912，OPLS-DA的Q2为0.815。

2.2 为了区分ESCC各分期与相邻正常对照(Con)之间的特定代谢物，使用OPLS-DA的结果来筛选所有具有明显差异的代谢物。本研究采用代谢物浓度VIP值(VIP > 1)结合代谢物浓度调节p值(pFDR < 0.05)筛选关键代谢物。结果显示，145个代谢物在所有ESCC TNM期与Con之间有显著差异；ESCC TNM (I期)与Con组有151个代谢物有显著差异；ESCC TNM(I期)与(II期)有100个代谢物有显著差异；ESCC TNM(II期)与(III期)有144个代谢物有显著差异；ESCC TNM(III期)与(IV期)有120个代谢物有显著差异 (图1B-F)。

图1  ESCC各阶段和肿瘤周围正常组织的代谢物分析

A OPLS-DA分数图，代谢物表达热图。B ESCC各分期vs.对照（Con），C I期vs.con，D I期vs. II期，E II期vs. III期，F III期vs. IV期

应用Pearson相关系数分析比较了每对样本（I期与对照组、I期与II期、II期与III期、III期与IV期）之间的代谢物相关性。Pearson相关系数P<0.1的代谢物被确定为显著相关（图2A-D）。为了进一步验证代谢途径，从KEGG数据库中检索了上述所有存在明显差异的代谢物，结果显示甘油磷脂代谢途径是显著不同的代谢途径（图2E-H）。

图2  代谢物相关性表达热图和KEGG途径分析

ESCC TNM各分期与邻近正常对照组的代谢物表达的Pearson相关系数分析。A I期与con，B I期与II期。C II期与III期，D III期与IV期。ESCC TNM各分期与邻近正常对照组的KEGG代谢途径分析。E I期与con，F I期与II期。G II期与III期, H III期与IV期

应用GSEA分析共检索到77个甘油磷脂代谢基因，在GSE 23400和TCGA数据集中分析了这77个甘油磷脂代谢基因在正常食管组织和ESCC组织中的mRNA表达，发现16个显著差异表达基因（图3A-Q）。然后在GSE23400数据集中对16个具有显著差异表达的甘油磷脂代谢基因进行了ROC检验，结果显示磷脂酰丝氨酸合成酶1（Phosphatidylserine Synthase 1; PTDSS1）（AUC = 0.980）和溶血磷脂酰胆碱酰转移酶1（Lysophosphatidylcholine Acyltransferase 1; LPCAT1）（AUC = 0.914）对ESCC有很好的预测作用（图3R）。

图3  甘油磷脂代谢基因的mRNA表达和ROC分析

77个甘油磷脂代谢基因中的16个基因在GSE23400和TCGA数据集中显著差异表达。A CDIPT, B CHKA, C DGKH, D DGKZ, E LCAT, F LCLAT1, G LPCAT1, H LPCAT2, I LPGAT1, J MBOAT7, K PCYT1A, M PEMT, N PGS1, O PISD, P PLA2G15, Q PTDSS1。R 16个甘油磷脂代谢的基因ROC分析