食管鳞状细胞癌早期诊断目标血清蛋白生物标志物的筛选与预测

《BMC Cancer》：Selection and prediction of targeted serum protein biomarkers for early diagnosis of esophageal squamous cell carcinoma

　　

摘要

背景

实现食管鳞状细胞癌（ESCC）的早期诊断对于降低疾病负担至关重要。本研究旨在两个独立人群中鉴定与ESCC早期诊断相关的潜在血清蛋白生物标志物，并进一步开发诊断模型。

方法

本病例对照研究在中国泰兴和济南两个独立人群中鉴定并验证了ESCC共有的生物标志物。利用差异分析和功能富集分析，结合bulk RNA-seq和单细胞RNA-seq数据，在组织和细胞水平验证诊断蛋白。采用多种机器学习算法筛选核心诊断蛋白并开发ESCC诊断模型。采用曲线下面积（AUC）等指标评估模型对ESCC的诊断预测能力。最后，利用生存数据进一步拓展核心诊断蛋白编码基因对ESCC患者预后的预测能力。

结果

经两个独立人群验证的差异分析揭示了13个对ESCC具有诊断价值的蛋白，其中大多数蛋白在mRNA和单细胞RNA中的表达模式与血清样本一致。基于Lasso回归后保留的变量（CDKN1A、ADAMTS15、KLK13、RSPO3、ANXA1、MetAP2），使用梯度提升决策树算法开发的诊断模型在推导数据集[AUC = 0.932，95%置信区间（CI）：0.894–0.970]和验证数据集（AUC = 0.968，95% CI：0.944–0.992）中均表现出最佳判别效果、校准度和临床效用。基于核心诊断蛋白转录组基因集构建的风险评分也显示出一定的风险分层预测能力。

结论

所鉴定的诊断蛋白在ESCC的诊断和预后评估中均展现出令人前景的表现。这一成果完善并增强了ESCC早期诊断能力，有望为及时干预和改善患者预后开辟新途径。