血清肽组学特征作为肺癌诊断生物标志物：一项系统综述

《Experimental and Molecular Pathology》：Serum peptidome signatures as diagnostic biomarkers of lung cancer: A systematic review

　　

血清肽组学特征作为肺癌诊断生物标志物：一项系统综述 基质辅助激光解吸电离飞行时间质谱（MALDI-TOF-MS）是一种用于肺癌早期检测的高灵敏度、高特异性的非侵入性诊断工具。分析前因素的变化和分类模型会影响谱图的可重复性。质荷比（m/z）在1至6 kDa范围内的差异峰包含了在不同独立研究人群中肺癌最可靠且最常可重复的差异生物标志物峰。通过串联质谱（MS/MS）碎裂分析，纤维蛋白原α链和补体C3在五项独立研究中被一致鉴定，凸显了其作为肺癌有前景生物标志物的强大潜力。

一、研究背景与问题

肺癌多年来一直是癌症相关死亡的最常见原因，其5年生存率在远处或转移性分期诊断的患者中仍低至约10%–12%。当前最常用的肺癌诊断手段为胸部影像学检查，尤其是低剂量计算机断层扫描（LD-CT），虽可将肺癌特异性死亡率降低20%，但其阳性预测值低至3.6%，特异性仅73.4%，导致大量假阳性和过度诊断，使许多患者接受不必要的有创检查。因此，开发高灵敏度、高特异性的非侵入性生物标志物迫在眉睫。血液作为易于获取的生物标志物来源，在早期癌症检测中具有巨大潜力，但基于血液的肺癌早期检测生物标志物发现仍面临挑战。串联质谱结合多维分离的方法虽广泛用于生物标志物发现，但血清蛋白浓度动态范围大、操作流程繁琐，在大型异质人群中灵敏度和特异性不佳。MALDI-TOF-MS作为高通量蛋白质组学分析平台，可提供快速、精确、经济有效的蛋白质表征方法，并已证明能够区分肺癌患者与健康个体。然而，各研究报道的差异峰在多数情况下不一致，亟需系统梳理和比较。

二、研究内容与结论

该研究旨在系统综述基于MALDI-TOF-MS的肺癌患者与健康受试者血清和血浆肽组学研究，比较可直接用于区分肺癌患者与健康对照的差异肽信号峰，为研究人员提供整合参考，以提高肺癌诊断的准确性和可靠性，并支持将MALDI-TOF-MS纳入早期检测和诊断流程的标准化方法开发。

三、主要技术方法

研究人员遵循PRISMA 2020指南开展系统文献综述，检索策略已在PROSPERO注册（CRD42023440797）。由两名研究人员独立在PubMed、Embase和Scopus数据库进行全面计算机化文献检索，检索时间截至2026年3月，无语言限制。纳入标准包括：聚焦肺癌的原始蛋白质组学研究、使用MALDI-TOF分析肺癌患者和健康个体血清或血浆肽谱、构建并评估诊断分类模型、存在显著分类峰。排除标准包括：全身治疗后的血液样本谱分析、细胞培养或二维凝胶研究、非英文文献、重复发表、重叠数据集、通讯、信件、社论、专家意见、会议报告及综述文章。最终从542篇潜在研究中筛选出14篇符合条件的研究进行数据提取。

四、研究结果

4.1 研究筛选与特征：从542篇潜在研究中，排除重复、不相关、非英文和非研究文章后，评估了17篇可获取全文的研究，其中14篇符合数据提取条件。多数研究聚焦非小细胞肺癌（NSCLC）（57%），少数研究涉及小细胞肺癌（SCLC）（21%）。所有研究均纳入健康个体作为对照，训练集与测试集比例以约2:1最常见（36%）。

4.2 样本制备方法：磁珠弱阳离子交换（MB-WCX）是血清肽分离最常用的方法，在8项研究中被采用。其他方法包括C18 ZipTip、50 kDa截留膜联合C18 ZipTip、铜离子螯合纳米磁珠等。

4.3 优化MALDI-TOF-MS工作流程：AnchorChip靶板是使用最频繁的平台（14项研究中7项采用），α-氰基-4-羟基肉桂酸（α-HCCA）是最常用的基质溶液（超过80%的研究采用），0.8–10 kDa是最常用的质谱扫描范围。AnchorChip靶板联合α-HCCA基质可提供更可靠、一致和优越的分析性能。

4.4 差异肽组学特征：除一项研究外，所有研究均显示一些相似的差异肽峰。m/z在1至6 kDa范围内的差异峰包含最可靠且最常可重复的肺癌差异生物标志物峰。血清样本、MB-WCX肽分离和α-HCCA基质溶液在0.8–10 kDa扫描范围内的特定组合，一致产生了最高可重复性的差异峰，最显著的是m/z 1865、1778和4054。

4.5 分类模型开发与性能：ClinProtools是最常用的分类工具（11项研究采用），遗传算法（GA）是使用最普遍的模型（8项研究）。采用GA模型的研究表现出极高的灵敏度（>90%）和特异性（>90%），识别能力和交叉验证率在大多数研究中超过80%。

4.6 蛋白峰鉴定：通过串联质谱（MS/MS）碎裂分析，五项研究中有六种蛋白被鉴定。纤维蛋白原α链和补体C3在五项独立研究中被一致鉴定，其中补体C3的重复肽段SKITHRIHWESASALL（m/z 1865）由两项研究通过液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）鉴定。

五、讨论与结论

讨论部分指出，分析前变量的不一致是影响谱图可重复性的主要混杂因素。血清中内在蛋白酶和肽酶在凝血过程中产生的体外消化肽段远多于血浆，EDTA联合广谱蛋白酶抑制剂可部分增强抑制效果。纤维蛋白原α链和补体C3的一致鉴定与肺癌已知病理生理学高度吻合：恶性肿瘤常诱导系统性高凝状态，纤维蛋白原在肿瘤微环境中沉积形成支持性支架，促进癌细胞黏附、迁移和血管生成；补体C3是先天免疫和炎症的核心驱动因子，补体激活可通过募集免疫抑制细胞和驱动血管化促进癌症进展。MALDI-TOF-MS在预后应用方面已有成功转化范例，如Veristrat测试可预测非小细胞肺癌（NSCLC）患者对EGFR-酪氨酸激酶抑制剂（EGFR-TKIs）治疗的获益差异。研究局限性包括：分析前方法不一致、缺乏共享原始谱数据、峰选择标准不同、分类算法多样、依赖回顾性单中心设计、样本量小且异质、吸烟状态等患者特征差异、混合组织学和疾病分期等。未来研究需强调开发标准化参考物质用于实验室间校准，并将肽组学分析与其他组学技术整合，开发涵盖疾病多方面生物学特征的多标志物组合。

结论部分：该系统综述对肺癌中基于MALDI-TOF-MS的血液肽组学特征进行了比较分析。尽管各研究间存在若干因素差异，但研究展示了某些峰在蛋白质谱中的可重复性，表明一组常见的肺癌差异峰正在浮现，并在不同临床研究中展现出可重复性。这些潜在生物标志物相关峰值得进一步研究和验证，以应用于未来的肺癌研究和临床诊断。