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膀胱癌是全球泌尿生殖系统发病率最高的癌症，每年有超过350，000新发病例。大约70％的膀胱癌患者在被确诊时还处于癌症早期，此时肿瘤多为膀胱内粘膜浅表的乳头状瘤，转移风险低，手术根治后可以获得较长的生存时间。侵犯膀胱壁肌层的非乳头状瘤转移风险高，预后较差;肾癌每年大约有208，000新发病例，其发病率在泌尿生殖系统所有癌症中排名第二，是致死率最高的癌症。当肾癌肿瘤局限于肾脏器官或者周围组织时，手术治疗的存活率可以达到70％。不幸的是，大约50％的肾癌患者在被确诊时已经处于肾癌晚期或者发生全身性转移，即便接受治疗，患者的5年存活率也不足2％。因此，早期诊断方法，尤其是非侵入式的诊断方法对提高膀胱癌和肾癌患者的生存率及生活水平具有重大意义。对于膀胱癌，当前主要的诊断方式是膀胱镜技术和尿脱落细胞学检查技术。然而，膀胱镜具有侵入性质，尿脱落细胞学检查灵敏度低;而对于肾癌，至今仍然没有特异性的诊断方式。 各国对基因组和蛋白组癌症标志物的研究已经开展许多年，然而，在基因和蛋白水平上发展癌症诊断方法并不是那么顺利，大体是因为大分子的基因和蛋白不能自由的穿透细胞膜，进入人体循环系统。代谢组学(Metabonomics)和多肽组学(Peptidomics)是两个相对年轻的组学技术，其研究对象即多肽和代谢物体积较小，可以自由的进入到体液中。因此，与基因组学(Genomics)和蛋白组学（Proteomics）相比，代谢组学和多肽组学在疾病标志物方面的成果更容易向临床转化。 本论文开展了基于液质联用(LC-MS)平台的膀胱癌尿液代谢组学和肾癌血清多肽组学研究，研究主要内容及成果介绍如下: 1.使用LC-MS平台对27例膀胱癌患者和32例正常人志愿者进行尿液代谢组学分析。本研究不仅使用了传统的反相色谱法(Reversedphaseliquidchromatography，RPLC)，还使用了与之分离原理互补的亲水作用色谱法（Hydrophilicinteractionliquidchromatography，HILIC）。我们对两种色谱分离模式单独获得的数据以及两种色谱分离模式结合后的数据进行偏最小二乘法分析(Partialleastsquares-discriminantanalysis，PLS-DA)，结果显示这种结合可以提高模型对膀胱癌患者和正常人的鉴别能力;我们提出了一套比常规方法更加严格的标志物筛查程序;采用受试者工作特征曲线(Receiveroperatorcharacteristic，ROC)评估了单个标志物的临床诊断性能，并将曲线下面积(Areaunderthecurve，AUC)最大的两个代谢物组合应用于所有27例膀胱癌患者的诊断，其灵敏度可以达到92.6％，特异度可以达到96.9％;该组合应用于早期膀胱癌诊断时，灵敏度和特异度可以分别达到90.5％和96.9％。受试者工作特征曲线结果显示该标志物组合对于膀胱癌诊断的性能优越于单标志物的方法。 2.我们使用LC-MS平台对19例膀胱癌患者、25例肾癌患者和24例正常人志愿者进行了尿液代谢组学研究，该研究使用了反相色谱分离法和亲水作用色谱分离法。肾脏是尿液形成的器官，膀胱是储存尿液的器官。应用尿液代谢组学工具将膀胱癌患者和肾癌患者区别开来，至今仍然是研究的盲点。我们首次探索并评估了全变量正交偏最小二乘分析法(Orthogonalpartialleastsquares-discriminantanalysis，OPLS-DA)和单标志物方法用于膀胱癌和肾癌患者分类时的性能，并最终建议了一种快速筛查膀胱癌和肾癌患者的方法。OPLS-DA模型可以实现膀胱癌患者、肾癌患者和正常人志愿者的完全分类，灵敏度和特异度同时表现为100％。实验结果表明，与正常人志愿者相比，马尿酸在膀胱癌患者尿液中的含量降低了约10倍，是膀胱癌诊断潜力最大的标志物，其灵敏度和特异度分别为78.9％和86.5％。与正常人志愿者相比，肉毒碱(C10∶3)在肾癌患者尿液中的含量降低了大约1.5倍，灵敏度和特异度分别84.0％和60.5％。从疾病诊断的灵敏度和特异度来看，全变量OPLS-DA在膀胱癌和肾癌诊断方面，比当前发现的单代谢物标志物的方法更加精确，而且，全变量法对早期膀胱癌和早期肾癌患者诊断无歧视。因此，我们提倡发展全变量OPLS-DA建模法作为肾癌和膀胱癌的预筛查手段。 3.使用RPLC-MS的方法研究了肾癌患者的血清多肽组，一方面希望能找到肾癌多肽组的一些表达特征，另一方面希望能够找到有助于肾癌诊断的多肽标志物。在多肽提取方面，聚丙烯酰胺凝胶电泳(Polyacrylamidegelelectrophoresis，PAGE)显示，改进的乙腈沉淀法比经典的有机溶剂沉淀法和传统的超滤法更显优势。肾癌多肽组研究结果显示，全变量的OPLS-DA模型可以实现肾癌患者和正常人志愿者的完全分类。基于19个小分子多肽的无导层序聚类分析(Hierarchicalclusteranalysis，HCA)将30个肾癌患者成功鉴别出来的同时，仅有一名正常人志愿者被错误的鉴定为肾癌患者。19个多肽中AUC大于0.9的多肽共有四个，是肾癌诊断最有潜力的多肽标志物。