● 前言
歐易/鹿明生物客戶上海交通大學藥學院閆超、王彥課題組在Metabolomics發表題爲“Metabolic transformation of breast cancer in a MCF-7 xenograft mouse model and inhibitory effect of volatile oil from Saussurea lappa Decne treatment”的研究成果，運用GC-MS非靶向代謝組學報告了一項關於MCF-7異種移植小鼠的代謝組學研究，利用全面的二維氣相色譜-飛行時間質譜（GC×GC-TOF/MS）和超高效液相色譜-四極飛行時間質譜基於代謝組學的方法來研究乳腺癌發生過程中的代謝轉化特徵。篩選MCF-7異種移植瘤的候選病理生物標誌物，有望成爲乳腺癌早期診斷的有價值診斷標誌物。
中文標題：香揮發油治療裸鼠MCF-7異源乳腺癌移植瘤模型的代謝組學研究
研究對象：小鼠尿液和血清
發表期刊：Metabolomics
合作單位：上海交通大學
運用歐易/鹿明生物技術：GC-MS非靶向代謝組學
● 研究背景
乳腺癌仍然是全世界婦女中最常見的癌症，美國、歐洲和日本每年的新發病例超過41萬例。乳腺癌是多階段癌變的結果，乳腺癌發生過程中腫瘤與宿主相互作用引起的代謝轉化及其在乳腺癌治療中的意義尚未被廣泛研究。正常細胞向惡性細胞的轉化過程與嚴重的代謝紊亂有關，使用代謝組學分析方法來調查細胞、組織和生物液體的代謝狀態，爲發現生物標誌物、識別受干擾的通路、診斷疾病和測量對治療的反應提供了巨大的潛力。
● 研究思路
點擊圖片查看大圖
● 研究結果
1.對MCF-7異種移植小鼠治療後機體生長及腫瘤的影響
在20天(從II到V)的治療期間，每2天記錄MCF-7異種移植小鼠的腫瘤大小和機體重量，腫瘤和機體的生長曲線如圖所示。其中，PTX（紫杉醇處理組）、Cos-Dehy和VOSL均能明顯抑制異種移植瘤的生長，其中PTX的體內抗乳腺癌活性最強，但毒性最強，Cos–Dehy和VOSL都有中抗乳腺癌活性，但後者對維持MCF-7異種移植小鼠健康的作用優於前者，而Dehy在體內沒有明顯的抗乳腺癌活性。
圖1 | 移植小鼠治療後機體生長指標
不同處理組中（A）MCF-7異種移植腫瘤體積生長曲線和（B）小鼠體重生長曲線；
2.註釋的代謝物數據集合並
將來自於GC–TOF/MS 和 GCxGC–TOF/MS 以及 UPLC–Q-TOF/MS檢測後註釋完成的尿液樣本和血清樣本的代謝物數據集進行合併形成一個新的數據集，共包含有118個代謝物（VIP >1.0 and p >0.01, or VIP >1.0 and p>0.05），其中48個，24個代謝物分別來自尿液，血清樣本的GC檢測，18個，28個代謝物分別來自尿液，血清樣本的LC檢測。使用新的數據集進行單變量和多變量的統計分析。
3.尿液質譜數據的PCA分析
通過對尿液質譜數據的PCA代謝軌跡分析，表示了不同時間點不同組間樣品的分離情況，發現用標註尿液差異代謝物構建的PCA分數軌跡更適合用於揭示致癌相關或治療相關代謝物的變化。NT組（陰性對照組）、Dehy組、Cos-Dehy組和VOSL組的代謝變化隨時間的變化軌跡在II至III時間點相似，但在III至V時間點(NT和Dehy組、或者Cos-Dehy組和VOSL組)卻分別聚在一起。
圖2 | 代謝物的PCA軌跡圖
（A）UPLC–Q-TOF/MS檢測的尿液質譜數據PCA軌跡圖和（B）註釋的尿液差異；
4.熱圖分析
通過熱圖分析顯示，與HC相比，NT組、Cos-Dehy組和VOSL組合並的新的數據集118個代謝物中具有代表性的差異代謝物的變化。（僅考慮FC值的變化，S：血清；U：尿液；G：GC；L：LC）
圖3 | 差異代謝物的熱圖
S：血清；U：尿液；G：GC–MS；L：UPLC–Q-TOF/MS；
接着作者根據FC值和AUC值選取了7個具有代表性的代謝物作爲作爲MCF-7異種移植的候選生物標誌物。通過邏輯迴歸分析將7個代謝物的ROC分析進行合併成一個變量，最終得到的AUC值爲1，說明這些候選的生物標誌物驗證成功。
圖4 | ROC曲線分析
（A~D）7個候選生物標誌物在不同處理組的bar圖和（H）ROC曲線分析；
5.通路分析
然後作者對差異代謝物進行了通路分析。MCF-7異種移植小鼠的差異代謝物主要與5種代謝途徑有關，包括糖酵解/丙酮酸代謝、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸代謝、苯丙氨酸和酪氨酸代謝、類固醇激素代謝和不飽和脂肪酸代謝。糖酵解/丙酮酸代謝、纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸代謝、或和苯丙氨酸和酪氨酸代謝通路的失調在許多其他癌症中也有報道，因此作者重點對這3種代謝通路進行分析。
MCF-7異種移植小鼠的EPA、DHA、亞油酸、dihomo-γ-亞麻酸和花生四烯酸等多不飽和脂肪酸(PUFAs)的血液水平低於HC組（圖A）；MCF-7小鼠尿中皮質醇、皮質醇、17-b-雌二醇-3-葡萄糖醛酸等甾體激素水平均高於HC組（圖B）；MCF-7異種移植瘤的發生與PUFAs和類固醇激素水平的關係圖（圖C）。
圖5 | 代謝途徑變化
（A）和健康對照組相比MCF-7異種移植不飽和脂肪酸代謝途徑變化和（B）類固醇激素代謝途徑變化。（C）EPA和DHA在體內對MCF-7細胞增殖影響的可能途徑
● 研究結論
MCF-7異種移植小鼠在腫瘤發生過程中發生了顯著的代謝轉化。這種代謝轉化的特點是糖酵解和類固醇激素代謝升高，不飽和脂肪酸代謝減少，經VOSL和Cos- Dehy治療後，其代謝減弱或正常化，從而顯著抑制異種移植瘤的生長。
小鹿推薦
本文作者運用GC-MS非靶向代謝組學報告了一項關於MCF-7異種移植小鼠的代謝組學研究，利用全面的二維氣相色譜-飛行時間質譜（GC×GC-TOF/MS）和超高效液相色譜-四極飛行時間質譜基於代謝組學的方法來研究乳腺癌發生過程中的代謝轉化特徵。採用木香揮發油（VOSL）和從VOSL中分離的木香烴內酯和去氫木香內酯（Cos-Dehy）對MCF-7異種移植瘤小鼠進行治療，評價其療效，並探討其抑制腫瘤生長的藥理機制。
血清和尿液代謝譜的動態變化表明，VOSL和Cos-Dehy均能抑制MCF-7異種移植小鼠的代謝紊亂，這與VOSL和Cos-Dehy顯著抑制MCF-7異種移植瘤生長的作用是一致的。在經VOSL和Cos-Dehy處理的MCF-7異種移植物小鼠中觀察到關鍵代謝途徑的顯著改變，包括糖酵解和類固醇激素代謝的升高，以及不飽和脂肪酸代謝的降低。花生四烯酸、二十二碳六烯酸、二十碳五烯酸、亞油酸、二氫丙酸、20a羥孕酮和可的松被選爲MCF-7異種移植瘤的候選病理生物標誌物，有望成爲乳腺癌的早期診斷的有價值的診斷標誌物。
文末看點
上海鹿明生物科技有限公司，一直專注於生命科學和生命技術領域，是國內早期開展以蛋白組和代謝組爲基礎的多層組學整合實驗與分析團隊。同時鹿明生物推出了4D-DIA蛋白組學+GC/LC-MS雙平臺非靶向代謝組學研究促銷活動！活動倒計時2天~~
歡迎百度搜索鹿明生物——訪問鹿明生物官網——諮詢鹿明生物專業技術工程師
// 長按掃碼即可諮詢 //
獲取原文
諮詢鹿明生物技術工程師
諮詢樣本準備
參考文獻：
Peng Z X , Wang Y , Gu X , et al. Metabolic transformation of breast cancer in a MCF-7 xenograft mouse model and inhibitory effect of volatile oil fromSaussurea lappaDecne treatment[J]. Metabolomics, 2015, 11(3):636-656.
猜你還想看
◆首屆“生物成像與空間多組學”主題學術研討會
◆敲警鐘，實驗室12大危險物質，需謹慎
◆Cancer Cell 重磅 | 迄今最大膠質母細胞瘤“地圖”，多達10種平臺的組學數據，爲挖掘新的潛在藥物治療靶點奠定基礎
◆蛋白質組學樣品寄樣要求，掌握這幾個知識點終生適用！
END
文章來源於鹿明生物