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为解决结肠癌（CC）和直肠癌（RC）难以区分、缺乏有效生物标志物的问题，研究人员开展了 CC 和 RC 代谢组学研究。通过检测 93 种代谢物，构建预测模型，结果显示可有效区分 CC、RC 与健康对照，这为 CRC 诊断和治疗提供了新方向。
在人体的消化系统中，肠道健康至关重要，而结直肠癌（Colorectal Cancer，CRC）却如同潜藏的 “杀手”，严重威胁着人们的生命。CRC 是全球第三大常见恶性肿瘤 ，也是癌症相关死亡的第二大原因。每年都有大量新增病例和死亡人数，而且其发病率还在逐渐上升。虽然筛查方法在一定程度上提高了患者的生存率，但仍有不少患者在确诊时病情已进展到晚期，5 年生存率较低。
更棘手的是，结肠癌（Colon Cancer，CC）和直肠癌（Rectal Cancer，RC）尽管常被一并提及，但它们在胚胎学起源、解剖结构和功能上存在差异，这些差异与患者的发病率、风险因素、治疗策略以及疾病预后都密切相关。当前，癌胚抗原（Carcinoembryonic Antigen，CEA）是常用的 CRC 生物标志物，但它在早期诊断的阳性率不高，无法区分 CC 和 RC，也难以有效降低术后患者的死亡率，所以寻找新的、高效且无创的生物标志物迫在眉睫。
为了攻克这些难题，贵州中医药大学和锦州医科大学的研究人员展开了深入研究。他们希望通过研究 CC 和 RC 的代谢差异，找到能够区分这两种疾病的生物标志物，为早期诊断和精准治疗提供有力支持。这项研究成果发表在《Scientific Reports》上，为结直肠癌的研究开辟了新的道路。
研究人员采用了多种关键技术方法。首先，从锦州医科大学附属第一医院招募了 343 名参与者，包括健康个体、CC 患者和 RC 患者，并将其随机分为训练集和测试集 。样本采集采用干血斑（Dried Blood Spot，DBS）采样技术，这是一种微体积采样方法，通过手指采血，相比传统全血采样，具有诸多优势。之后，运用直接注射质谱（Mass Spectrometry，MS）技术对样本中的 93 种氨基酸、肉碱 / 酰基肉碱及相关比率进行定量分析。最后，使用多种统计分析方法，如主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）、偏最小二乘法判别分析（Partial Least Squares Discriminant Analysis，PLS-DA）等，筛选潜在生物标志物并构建预测模型。
研究结果主要从以下几个方面展开：
- 代谢谱差异：通过 PCA 和 PLS-DA 分析发现，健康对照组（Healthy Control，HC）、CC 组和 RC 组的代谢谱存在明显差异。在比较 HC 与 CC 组时，筛选出 36 种显著差异代谢物，CC 组中 6 种代谢物上调，26 种下调，涉及支链脂肪酸氧化、天冬氨酸代谢等多条代谢途径改变；HC 与 RC 组比较时，23 种代谢物有显著差异，13 种上调，6 种下调，涉及尿素循环、天冬氨酸代谢等途径；CC 与 RC 组比较时，20 种代谢物差异显著，17 种在 RC 组上调，3 种下调，涉及肉碱合成、精氨酸和脯氨酸代谢等途径。
- 预测模型构建：在训练集中，通过逐步二元逻辑回归筛选出潜在生物标志物构建预测模型。区分 CC 与 HC 的模型包含 7 种代谢物，该模型在训练集、十折交叉验证和测试集中表现良好，AUC 分别为 0.9543、0.9373 和 0.9173；区分 RC 与 HC 的模型含 7 种代谢物，AUC 在训练集、十折交叉验证和测试集中分别为 0.9168、0.9027 和 0.8566；区分 RC 与 CC 的模型有 6 种代谢物，AUC 在训练集、十折交叉验证和测试集中分别为 0.8221、0.8005 和 0.8182 。这些模型的敏感性、特异性和一致性都较高，表明其具有良好的预测能力。
研究结论表明，结合 DBS 采样和直接注射 MS 技术，能够有效检测出健康个体、CC 患者和 RC 患者的代谢差异。所筛选出的代谢生物标志物面板，在区分 HC、CC 和 RC 时具有令人满意的敏感性和特异性，这些潜在的生物标志物有望成为区分 CC 和 RC 的新型标志物。
不过研究也存在一些局限性。这是一项单中心病例对照研究，样本量有限，未来需要多机构大样本研究进一步验证结果；研究未纳入足够数量的息肉患者，若能增加此类患者，研究将更系统；此次仅评估了部分代谢物，且未充分研究脂肪酸作为生物标志物的潜力；此外，还需招募更多不同疾病阶段的 CC 或 RC 患者进行代谢组学分析。
尽管存在不足，但这项研究意义重大。它首次系统地定义了 CC 和 RC 基于氨基酸、肉碱 / 酰基肉碱及相关比率的代谢谱，为后续研究提供了重要基础。研究发现的潜在生物标志物，有助于实现 CC 和 RC 的早期精准诊断，为患者争取更多治疗时间，提高生存率。同时，对代谢途径的深入了解，也为开发针对 CC 和 RC 的靶向治疗药物提供了新的思路和靶点，推动了结直肠癌治疗领域的发展。
