为什么都是多组学发的高分文章，我只想做代谢组学可以发高分吗？
答案当然是 Yes。接下来Lavender就为大家分享由大连物化所许国旺老师课题组发表在HEPATOLOGY上面的一篇文章。
百趣代谢组学文献分享，文章的题目为：A Large-Scale,Multicenter Serum Metabolite Biomarker Identification Study for the Early Detection of Hepatocellular Carcinoma。
代谢组学文献分享—摘要
HCC（肝细胞癌）是全球较致命的恶性肿瘤之一，全球约有50％的新病例和死亡相关的肝癌发生在中国。目前HCC在高危人群中的早期诊断仍然具有挑战性，所以发现新型标志物是一个迫切的需求。代谢组学文献分享， 该实验通过纳入1448名受试者，采用LC-MS分析技术，鉴定并验证到了一组新型的肝癌组合代谢标志物：甘氨酸胆酸、苯丙酰色氨酸。
代谢组学文献分享—实验设计
图1 实验设计NC：正常对照；Cir：肝硬化；CHB：慢性乙型肝炎；HCC：肝细胞癌；S-HCC：小肝细胞癌； GSC：胃癌；ICC：肝内胆管细胞癌
①训练集包含108个样本，用来发现候选biomarker。
②测试集包含684个样本，用来测试候选biomarker，找到潜在biomarker；其中S-HCC样本用来评估早期肝癌的代谢标志物。
③ 验证集中572个样本组成的队列1用来建立代谢物组合回归模型，并分别评价他们的诊断性能。队列2是一个巢式病例对照研究，将建立好的组合回归模型应用到cohort2队列中，再次评估这个生物标志物组合对于HCC的预测能力。
代谢组学文献分享—研究方法
血清样本收集
禁食过夜后，6:00-8:00 am收集临床血清样本
代谢组学文献分享—检测平台
训练集，测试集：ACQUITY UPLCTM + Q-Trap 5500
验证集：LC (Nexera x2)-MS (TQ8050)
数据库：home-developed database(>2000) , HMDB, metlin
By the way，这里的训练集和测试集检测用到了拟靶向的方法。
图2 拟靶向检测原理（Shili Chen,Guowang Xu,et al. Pseudotargeted Metabolomics Method and Its Application in Serum Biomarker Discovery for Hepatocellular Carcinoma Based on Ultra High-Performance Liquid Chromatography/Triple Quadrupole Mass Spectrometry,analytical chemistry）
之前Biotree也曾推出拟靶向检测的案例分享，大家感兴趣的话可进链接深度阅读（文献分享 | 从SWATH到MRM：一种新型高覆盖度靶向代谢组学技术）
代谢组学文献分享—数据分析
SIMCA-P：PCA，PLS-DA
Multi Experiment Viewer: Wilcoxon Mann-Whitney test，Benjamini-Hochberg-based false discovery rate
SPSS：Binary logistic regression，correlation analysis
Metaboanalyst：pathway analysis
代谢组学文献分享—研究结果
训练集筛选差异代谢物
图3 (A)训练集的total PCA (B)多元变量统计结果 (C)单变量统计分析结果
结合多变量统计分析和单变量统计分析，后来筛选到17个候选biomarker。
筛选验证潜在biomarker
首先考察这17个差异代谢物在测试集HCC VS NC, HCC VS Cir, S-HCC VS NC, and S-HCC VS Cir这四组对比中众有显著差异，并且上下调趋势是否与训练集一致，从而在17个代谢物中筛选到了8个差异化合物。代谢组学文献分享，最后再结合二元logistic回归分析，筛选到一组标志物组合：Phe-Trp, GCA。
图4 血清代谢物组(2-Meta)、AFP和两者联合的ROC分析
在训练集和测试集中分别计算该标志物组区分肝细胞癌和肝硬化的ROC，AUC值分别达到0.93.和0.892，远远高于AFP的诊断能力。而如果与甲胎蛋白联用的话，则能表现出更高的诊断灵敏度。 代谢组学文献分享，另外测试集的数据也显示，在区分小肝细胞癌和肝硬化的时候，该标志物组相对于AFP有较高的诊断敏感度和相似的诊断特异性。而肝硬化是患小肝细胞癌的高危人群，在临床上很难鉴别，该标志物组的发现对于早期肝癌的发现具有显著意义。
验证集数据也与训练集测试集的结果类似，相比AFP，该代谢物组表现出了较高的诊断能力。
图5血清代谢物组（2-Meta），AFP和两者联合在HCC和S-HCC中的诊断性能比较
另外我们也可以看到，对于具有HCC和S-HCC的AFP假阴性（AFP <20ng / mL）的患者，该组的诊断准确度能够大幅度提升。代谢组学文献分享，基于这些结果逐步鉴定并验证了HCC诊断的生物标志物。
巢式队列研究
图6 血清代谢物组（2-Meta），AFP和两者联合在临床诊断前预测HCC的表现
验证队列2收录了84个样本，进一步评估代谢物组。标志物组的敏感度能达到80%-70.3%，并且从3年前到1年前的数据可以看到，它对临床前HCC的诊断的敏感性是持上升趋势的。代谢组学文献分享，而与AFP结合使用的话，能够大幅度提升它的诊断特异性。
代谢组学文献分享—关联分析
图7 临床指标与代谢物的相关性分析
关联分析的结果可以看出，几种胆汁酸水平与天冬氨酸氨基转移酶，丙氨酸氨基转移酶，总胆红素，直接胆红素和间接胆红素水平呈正相关，与总蛋白和白蛋白水平呈负相关。代谢组学文献分享，Phe-Trp，5-羟色胺，肌醇，胆碱，牛磺酸等的水平则显示出相反的关系。而这些不同代谢物的水平与BMI，AFP水平，年龄和性别无关。
代谢组学文献分享—结果与讨论
这项研究从多个中心招募了1448名受试者，对这些样本进行代谢组学LC-MS/MS检测，并结合多变量和单变量的统计分析，鉴定验证到了一组生物标志物：phe-trp和GCA，能够显著提升HCC的诊断敏感度和特异性。并且该生物标志物组可以识别AFP假阴性患者，并从高风险人群中区分患有S-HCC的患者，其诊断性能优于AFP。
代谢组学文献分享，本研究另一个独特的方面是巢式病例对照研究的验证。该标志物组随时间表现出的诊断敏感度增加趋势符合HCC的临床进展，并且敏感性和特异性与AFP互补，可在临床诊断前筛查来自高危人群的临床前HCC。