【佳学基因检测】结直肠癌基因检测与挥发性有机物质测定的结合使用

 

佳学基因挥发性有机化合物基因检测导读：

癌症代谢组定义为低于1500 Da的低分子量癌症特异性代谢产物。其中一些代谢产物是挥发性有机化合物（VOCs）——在室温下具有高蒸气压的有机化学物质。这些化合物的产生和释放可能在某些疾病（如癌症）中发生改变，因此可用于检测这些疾病。导致细胞膜过氧化的遗传和蛋白质变化可能产生结直肠癌（CRC)特有的挥发性有机化合物（VOCs)。此外，肠道微生物群的改变直接影响VOC的产生情况。

尿液挥发性有机化合物（VOCs)

尿液生物标志物可能是无创结直肠癌筛查的备选方案，而非粪便检测，因为尿液收集简便、易于储存。此外，该过程可重复且患者接受度高。

几项研究使用了名为场不对称离子迁移谱（FAIMS）和气相色谱与离子迁移谱（GC–IMS）的质谱技术，作为检测尿液中挥发性有机化合物（VOCs)的方法。

使用FAIMS技术检测尿液挥发性有机化合物（VOCs)的敏感性范围为69%至88%，特异性为60%。在一项非常有趣的研究中，Widlak等人观察到，在FIT假阴性（即未能检测到癌症）的情况下，增加尿液挥发性有机化合物（VOCs)的检测可以提高结直肠癌（CRC)的检出率。同时使用粪便（FIT和粪便钙卫蛋白）和尿液VOC检测可将结直肠癌（CRC)的诊断准确性从80%提高到97%，特异性提高到72%，适用于有下消化道症状的患者。

Mozdiak等人使用FAIMS和GC–IMS测试了FOBT阳性患者的尿液挥发性有机化合物（VOCs)。使用FAIMS和GGC–IMS区分结直肠癌（CRC)与健康对照的能力较高，AUC分别为0.98和0.82，敏感性分别为100%和80%，特异性分别为92%和83%。尿液挥发性有机化合物（VOCs)显示出对腺瘤检测的高敏感性。然而，由于特异性不足和假阳性率较高，这种方法并不能作为腺瘤检测的标准手段。

 

粪便挥发性有机化合物（VOCs)

根据目前的数据分析，粪便挥发性有机化合物（VOCs)在结直肠癌（CRC)和腺瘤筛查中具有很高的诊断价值。所有报道的文献都指出，在粪便的气相中，氨基酸和短链脂肪酸的含量增加，而胆汁酸和多元醇的含量降低。

通过选择离子流管质谱（SIFT-MS）分析了FOBT阳性个体的粪便挥发性有机化合物（VOCs)。与低风险受试者相比，高风险受试者样本中源自硫化氢、二甲基硫和二甲基二硫的离子水平显著升高。使用多元方法分析的结果表明，该测试对FOBT阳性样本的正确分类率为75%，特异性为78%，敏感性为72%，为FOB提供了潜在的有效替代方案。

硫化氢是导致结直肠癌（CRC)发展的粪便挥发性有机化合物（VOCs)之一。

硫化氢是由肠道内的内源性酶促反应和肠道微生物群产生的。硫化氢水平正常时较低，但水平过高（超过2.4mmol/kg）时则具有毒性。硫化氢与细胞色素c氧化酶的非竞争性结合会抑制氧气与细胞色素c氧化酶的结合，从而导致细胞腺苷三磷酸（ATP）减少。

硫化氢在ATP敏感性钾通道的功能中发挥作用，该通道的激活反过来又影响硫化氢生物效应的平衡。肠腔和粪便中硫化氢水平的升高会破坏微生物群的平衡。这种现象发生在例如结直肠癌（CRC)患者身上。此外，硫化氢还会导致DNA损伤，从而引发结直肠癌（CRC)。

Bond等人确定了一个由丙酮衍生的丙-2-醇、己-2-酮和乙基3-甲基丁酸酯组成的三粪便VOC检测包，该检测包是由乙醇与3-甲基丁酸反应产生的，其存在与结直肠癌（CRC)诊断呈正相关。

在另一项研究中，使用气相色谱法分析了结直肠癌（CRC)患者的粪便气体化合物。T3–T4肿瘤患者和晚期疾病患者的氢气含量明显低于其他结直肠癌（CRC)患者，显示出90%的敏感性、57.7%的特异性和75%的检测准确性。含硫气体甲基硫醇在结直肠癌（CRC)患者中的含量显著升高。甲基硫醇的增加量可能由具核梭杆菌通过L-甲硫氨酸-α-脱氨基-γ-硫醇甲烷裂解酶从L-甲硫氨酸中产生。第二种假设认为，甲基硫醇是含硫氨基酸与葡萄糖或乳酸反应的结果。而乳酸是由癌细胞产生的（瓦伯格效应）。
 

呼气中挥发性有机物

呼出的气体根据其健康状况或疾病状态会改变其化学成分。呼吸样本的采集是非侵入性的且操作简单，但所需的呼吸测试次数却并不多。癌症特异性挥发性有机物在正常情况下不会出现在呼出的气体中，因此可用于检测结直肠癌。

Altmore等人研究表明，通过气相色谱-质谱法（GC–MS）识别并量化呼出气体中的挥发性有机物，其初始特异性为83%，敏感性为86%，总体准确性为85%。

在后续研究中，使用GC–MS评估了呼吸样本，共确定了四种挥发性有机物：丙酮、乙酸乙酯、乙醇和4-甲基辛烷。结直肠癌患者体内的丙酮和乙酸乙酯水平较高，而乙醇和4-甲基辛烷的水平则较低。传感器技术（基于呼吸模式来识别不同群体）能够以85%的敏感性、94%的特异性和91%的准确性区分结直肠癌患者和健康个体。使用传感器技术区分高级腺瘤和健康个体的敏感性为100%，特异性和准确性分别为88%和94% 。

Wang等人使用固相微萃取/气相色谱-质谱法（SPME/GC–MS）分析呼出的挥发性有机物。在结直肠癌患者中，挥发性有机物样本中环己酮、2,2-二甲基癸烷、十二烷、4-乙基-1-辛炔-3-醇、乙基苯胺、环辛基甲醇、反式-2-十二碳烯-1-醇和3-羟基-2,4,4-三甲基戊基2-甲基丙酸酯的含量显著升高，而6-叔丁基-2,2,9,9-四甲基-3,5-癸二烯-7-炔的含量显著降低。

根据目前对排泄物气态挥发性有机物的数据分析，呼吸挥发性有机物似乎为结直肠癌筛查提供了一种创新和有前途的方法。然而，缺乏统一的技术、用于诊断的底物种类繁多以及该方法可用性低是这种潜在诊断方法的主要缺点。

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https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC8776048/

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