质子NMR指纹谱结合模式识别筛寻大肠癌特征性粪便标志物组

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81471729
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2706.分子影像
  • 结题年份:
    2018
  • 批准年份:
    2014
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2015-01-01 至2018-12-31

项目摘要

Colorectal cancer (CRC) is the most commonly malignant tumour in digestive tract. Accurate diagnosis at an early stage of CRC is of great importance for optimum treatment and prognosis. Colonoscopy has a high sensitivity, and remains the gold standard for visualization of the colon and the detection of neoplastic abnormalities. However, it is invasive, exposes the subject to risks, and can only detect the stage with visible morphologic changes. High resolution Proton Nuclear Magnetic Resonance (1H-NMR)Spectroscopy has been shown to be particularly useful for identifying metabolic profiles in the fecal extracts, and disturbances in these profiles compared with the basal metabolic state may reveal potential biomarkers of CRC. Our previous work showed the metabolic differences of fecal extracts between healthy controls, and patients with ulcerative colitis (UC) and CRC. The fecal extracts in both UC and CRC patients were characterized by reduced levels of short-chain fatty acids (SCFA) in comparison with the healthy controls. We therefore hypothesized that metabolic changes in fecal extracts might reflect the early event of CRC development. This project is a NMR-based metabolomics coupled with pattern recognition to investigate the screening and diagnostic metabolic "fingerprint" from fecal specimens for CRC early detection. Stool specimens from healthy subjects, from patients with CRC (before and after operation) and with colorectal precancerous (including UC、Crohn`s disease and adenomatous polyp ) will be examined using the optimized NMR technique. This is to characterize possible differences between these groups and to identify potential diagnosis markers. The results from metabolomic fecal analysis of this screening cohort will be compared with results from colonoscopy, to assess the accuracy of fecal metabolomics in identifying patients with colorectal precancerous and malignancies. Additionally, fecal samples from gastric cancer (before and after operation) will be collected to validate that the CRC signature is unique. Successful application of this project can help us to develop a new screening and diagnostic method, which is non-invasive, inexpensive, simple, and has high sensitivity and specificity to screen CRC during the early stages. This would have a significant impact on the success of therapeutic interventions for CRC patients in China.
大肠癌是最常见的消化道恶性肿瘤,早诊早治有利于预后。纤维内镜只能发现已进展至形态学改变的病变,且存在有创、依从性差等缺陷。质子NMR结合模式识别分析粪便代谢谱有独特优势。预实验发现:溃疡性结肠炎的粪便代谢物谱类似于大肠癌但迥异于正常人。我们提出假说:伴随大肠上皮恶性转化过程发生了与其相适应的代谢改变,粪便代谢物谱可反映上述改变,是大肠癌发生的早期事件,质子NMR结合模式识别筛寻大肠癌特征性粪便代谢物组可能成为早期筛查手段。本项目将NMR参数优化、数据处理优化及人粪样检测试验相结合,通过比较正常人群、大肠癌癌前病变、大肠癌术前后、胃癌术前后粪样代谢物,明确粪样中低含量短链脂肪酸等代谢物在大肠癌早期发病的特异性和敏感性,并结合结肠镜检查加以验证。该项目如成功实施,有助于理解大肠癌发生早期所伴随的与其相适应的代谢变化,并可能为我国大肠癌的早期筛查提供无创、人群依从性高、筛检窗口前移的检测新手段。

结项摘要

大肠癌(Colorectal Cancer, CRC)是最常见的消化道恶性肿瘤,早诊早治有利于预后。纤维内镜只能发现已进展至形态学改变的病变,且存在有创、依从性差等缺陷。质子核磁共振谱(1H NMR)结合模式识别分析粪便代谢谱有独特优势。本项目联合质子NMR和模式识别,分别检测正常人群、CRC癌前病变、CRC术前/术后粪样代谢物,明确粪样中低含量短链脂肪酸等代谢物在CRC早期发病的特异性和敏感性,并且绘制受试者工作曲线(ROC)以评估其临床价值。主要研究结果如下:(1)通过对比分析健康者和CRC的粪便上清液,发现CRC粪便代谢轮廓较健康者发生了明显改变,且能区分早期癌及晚期癌:CRC的短链脂肪酸(丁酸、醋酸、丙酸)、葡萄糖及谷氨酰胺含量较健康者显著降低(p<0.05),而甘油、脯氨酸、丙氨酸、天冬酰胺、缬氨酸、谷氨酸、亮氨酸、异亮氨酸及乳酸含量较健康者显著升高(p<0.05),反映了肠道菌群失调、营养物质吸收障碍及机体糖代谢增强;其中短链脂肪酸对于诊断CRC具有>90%的诊断准确性。(2)通过对比分析健康者、肠腺瘤(CRC癌前病变)及早期CRC(I/II期)的粪便代谢组,发现大肠癌特征性粪便代谢如醋酸和琥珀酸能区分早期大肠癌和其癌前病变, 曲线下面积、敏感性及特异性均大于85%。(3)通过配对检测CRC的术前/术后粪便上清代谢物、CRC组织及其癌旁1cm和癌旁5cm肠组织代谢物,发现CRC粪便代谢轮廓的改变能反映癌组织的代谢改变:CRC粪便和癌组织的代谢物如短链脂肪酸、乳酸、丁酸、谷氨酸、琥珀酸及丙氨酸均较正常对照存在明显差异,提示了癌组织与粪便存在共代谢网络,以提供癌细胞增殖所需大量营养底物,如葡萄糖和谷氨酰胺等产生三磷酸腺苷(ATP)为肿瘤生长提供能量。本项目的实施提示伴随大肠上皮恶性转化过程发生了与其相适应的代谢改变,粪便代谢物谱可反映上述改变,是大肠癌发生的早期事件,质子NMR结合模式识别筛寻大肠癌特征性粪便代谢物组可能成为早期筛查手段。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(2)
会议论文数量(15)
专利数量(0)
基于1H-NMR及模式识别的大肠癌尿液代谢组学研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    实用放射学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王浙宁;马长春;梁家豪;黄瑶;刘兴木;杨菊蓉;林艳
  • 通讯作者:
    林艳
质子核磁共振谱结合模式识别筛寻大肠癌特征性粪便代谢标志物组
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中华预防医学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林艳;王浙宁;马长春;刘成康;杨菊蓉;沈智威;吴仁华
  • 通讯作者:
    吴仁华
Dosimetric Comparison and Evaluation of Three Radiotherapy Techniques for Use after Modified Radical Mastectomy for Locally Advanced Left-sided Breast Cancer.
局部晚期左侧乳腺癌改良根治术后使用的三种放射治疗技术的剂量学比较和评估
  • DOI:
    10.1038/srep12274
  • 发表时间:
    2015-07-21
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Ma C;Zhang W;Lu J;Wu L;Wu F;Huang B;Lin Y;Li D
  • 通讯作者:
    Li D
扩散峰度成像参数及其联合扩散加权成像与MR频谱参数鉴别乳腺良恶性病变的价值
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中华放射学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林艳;黄瑶;林伟洵;郭岳霖;王浙宁;梁家豪;吴仁华
  • 通讯作者:
    吴仁华
Diffusion Kurtosis at 3.0T as an in vivo Imaging Marker for Breast Cancer Characterization: Correlation With Prognostic Factors
3.0T 扩散峰度作为乳腺癌表征的体内成像标记:与预后因素的相关性
  • DOI:
    10.1002/jmri.26249
  • 发表时间:
    2019-03-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF MAGNETIC RESONANCE IMAGING
  • 影响因子:
    4.4
  • 作者:
    Huang, Yao;Lin, Yan;Wu, Renhua
  • 通讯作者:
    Wu, Renhua

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其他文献

二苯甲酮类化合物的合成及抗真菌活性
  • DOI:
    10.13422/j.cnki.syfjx.2017220060
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国实验方剂学杂志
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    --
  • 作者:
    林艳;黄应正;马广强;崔航青;高映;舒积成
  • 通讯作者:
    舒积成
Electrodeposition Behavior of Antimony in H2SO4-NH4F-SbF3 solutions
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Int. J. Electrochem. Sci.
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林艳
  • 通讯作者:
    林艳
顾及空间形态特征的河流变化语义解译
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    测绘科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林艳;陈军;金华
  • 通讯作者:
    金华
大鼠小肠移植排斥反应时外周血T
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中华器官移植杂志.2006;1(27):49-52
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    季刚;林艳;管文贤
  • 通讯作者:
    管文贤
花生四烯酸对小鼠卵泡衰老的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    南京医科大学学报 (自然科学版)
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    林艳;毕欣耘;于鹏丽;赵子建
  • 通讯作者:
    赵子建

其他文献

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林艳的其他基金

基于1H-NMR指纹谱的体液代谢特征构建大肠癌早期预警的可视化预测模型
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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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