恶性肿瘤是威胁全球人类健康的重大疾病负担,其中乳腺癌及肺癌的全球新发病例高居恶性肿瘤前两位,尽早发现肿瘤以能进行手术等治愈性治疗仍是降低死亡率、改善患者生存的最有前景的途径。现行的影像检查是发现和定位肿瘤的主要手段,但其面临着在恶性肿瘤早期检查灵敏度低、假阳性率高、许多成像技术费用高、依赖操作员技能及潜在辐射暴露的问题,因此寻找在癌症早期即已发生改变且方便易测的血液分子生物标志物可对影像诊断作补充。本论文以乳腺癌及肺腺癌早期诊断临床需求为出发点,通过高通量人蛋白质组微阵列筛选及验证诊断早期乳腺癌自身抗体标志物,以及通过高通量多肽微阵列检测早期肺腺癌诊断自身抗体谱。本论文分为以下两部分:第一部分 高通量蛋白质微阵列筛选及验证早期乳腺癌及其分子亚型诊断自身抗体标志物肿瘤相关自身抗体是免疫系统识别肿瘤相关抗原的免疫产物,累积的证据表明自身抗体在癌症的诊断及早期诊断中显示出巨大潜力。本研究采用高通量蛋白质微阵列筛选-聚焦微阵列验证-ELISA验证的多阶段模式从头发现新的在早期乳腺癌及其分子亚型中具备潜在诊断价值的自身抗体。我们共收集了 899份血浆样本,包括574例早期乳腺癌患者、126例良性乳腺疾病患者和199例健康对照用于自身抗体的筛选及验证。其中,早期乳腺癌患者(仅限浸润性乳腺癌)依据免疫组化及荧光原位杂交结果分为Luminal A型、Luminal B型、HER2阳性型(HER2+)、三阴性型(Triple negative,TN)四种分子亚型。首先,在发现阶段,利用包含～20,000蛋白质的人蛋白质组微阵列(Human proteome microarray,HuProtTM)检测 80 例早期乳腺癌(包含 Luminal A 型 18 例、Luminal B型19例、HER2+型19例及TN型20例)及39例对照(乳腺良性疾病患者20例及健康对照19例)血浆中的自身抗体,筛选了在早期乳腺癌中阳性率显著高于对照组(P<0.05)的37种自身抗体,其灵敏度为31.25%-86.25%,特异度超过73%,以及40种在分子亚型间阳性率存在显著差异(P<0.05)的自身抗体作为候选标志物。基于筛选的自身抗体,扩大队列利用定制聚焦微阵列检测249例早期乳腺癌(包含Luminal A型46例、Luminal B型109例、HER2+型35例、TN型47例及未知型1例)、58例乳腺良性疾病对照及100例健康对照的自身抗体,缩小候选自身抗体至18种,其在早期乳腺癌中的水平显著高于对照组(P<0selleck HPLC.05),其中10种自身抗体在早期乳腺癌亚型中存在显著差异(P<0.05),其在HER2+型中水Fulvestrant抑制剂平较高。最后,我们在249例早期乳腺癌(包含Luminal A型60例、Luminal B型67例、HER2+型41例及TN型56例)、48例乳腺癌良性疾病对照及80例健康对照的独立队列中,通过ELISA最终验证了 5种新的自身抗体,即anti-KJ901215、FAM49B、HYI、GARS、CRLF3,这5种自身抗体在早期乳腺癌中的水平显着高于乳腺良性疾病组及健康对照组,单一自身抗体及5种自身抗体组合的灵敏度分别为20.41%-28.57%和38.78%,特异度分别为超过93.00%和85.94%。同时,除anti-GARS外,其余4种抗体在TN和非TN亚型之间存在显著差异(P<0.05)。此外,我们基于5种自身抗体的ELISA数据分别构建区分早期乳腺癌与对照组以及TN亚型与非TN亚型的随机森林诊断分类器模型,模型ROC曲线下面积(AUC)分别为0.870,0.875,灵敏度为76.3%,82.0%,特异度分别为86.8%,84.0%;联合5种自身抗体及乳腺影像报告和数据系统(Breast imaging reporting and data system,BI-RADS)分类,构建的诊断模型区分早期乳腺癌和乳腺良性疾病对照的AUC、灵敏度和特异度分别为0.970,85.1%和95.8%。最后,自身抗体对应蛋白质的互作网络分析揭示了除KJ901215外的4种蛋白质Enfermedad inflamatoria intestinal与乳腺癌发生发展中的重要蛋白质存在相互作用。本研究发现并逐步验证了微创且易于检测的5种血浆自身抗体具有潜在的诊断早期乳腺癌及辨别预后更差的TN亚型的价值。第二部分高通量多肽微阵列检测早期肺腺癌诊断自身抗体谱研究尽早发现肺癌可降低患者死亡率,但目前影像检查发现及监测肺结节的假阳性导致的过度诊断及成本增加备受关注,任何可以在早期可治愈阶段发现肺癌以及区分恶性和良性肺结节的标志物都值得进一步研究。因此,本研究应用基于高通量多肽微阵列技术从多肽角度综合分析极早期肺腺癌患者(TNM分期0期和I期)的自身抗体谱,寻找早期肺腺癌诊断性多肽-自身抗体谱标志物。首先在包含89例早期肺腺癌及年龄性别匹配的78例肺良性疾病和98例健康对照的发现集中,利用包含130,000条多肽组成的微阵列检测血浆中与多肽模拟表位结合的自身抗体水平,然后在一个包括58例早期肺腺癌,30例肺良性疾病和24例健康对照的独立验证集中同样检测多肽-自身抗体谱以进行验证。在发现集中,比较早期肺腺癌与健康对照或肺良性疾病,分别筛选与143条和133条差异性多肽模拟表位结合的自身抗体谱。分析差异性自身抗体谱与肺腺癌患者临床特征及实验室检查结果的相关性,发现差异性多肽-自身抗体谱与年龄、分期、肿瘤大小及吸烟饮酒状态等临床特征,以及与嗜碱性粒细胞计数和血浆IgM水平的实验室检查呈显著相关。我们在验证集中验证了基于差异性多肽-自身抗体谱建立的随机林诊断分类器模型区分早期肺腺癌与健康对照或肺良性疾病对照的ROC曲线下面积分别为0.92和0.87,灵敏度分别为72.4%和81.0%,特异度分别为84.5%和77.6%。此外,我们发现与单独使用低剂量计算机断层扫描(low-dose computed tomography,LDCT)检查相比,多肽-自身抗体谱模型联合LDCT检查对早期肺腺癌判断的阳性预测值从50%显著提高至78.33%(P=0.049)。具体而言,对肿瘤结节直径≤mm的患者,阳性预测值从72.22%提升至84.62%(P=0.358),肿瘤结节直径在9-14mm之间的患者,阳性预测值从32.65%显著提升至72.73%(P=0.002),肿瘤结节直径≥15mm的患者,阳性预测值从59.18%提升至80%(P=0.061)。另外,我们发现对不同结节大小的肺腺癌患者,多肽-自身抗体谱的灵敏度为72.41%-81.03%,显著高于传统的血肿瘤标志物组合(CA124、cyfra21.1、NSE、SCC、CEA、ProGRP)的灵敏度22.41%(P=0.000)。最后,差异性多肽匹配的蛋白质显著富集到癌症经典的PI3K/Akt、MAPK和Wnt通路,同时匹配蛋白质的表位与差异性多肽序列之间存在重叠,以及匹配蛋白质与免疫浸润细胞存在相关性,以上提示了模拟表位可能与免疫识别、细胞增殖、迁移黏附以及复杂免疫调控等生物学过程存在潜在相关性。总的来说,通过高通量多肽微阵列检测的多肽-自身抗体谱是潜在的诊断0期和Ⅰ期肺腺癌的血液分子标志物,可辅助提高LDCT对早期肺腺癌结节的判断能力。两部分研究均从高发癌症早期诊断的临床需求出发,均以血液为样本来源,均利用高通量微阵列技术作为标志物发现手段,分别从与蛋白质抗原结合或与多肽模拟表位结合的自身抗体角度对早期乳腺癌和早期肺腺癌的诊断标志物进行了探索,微创且易测的血浆自身抗体标志物具有潜在的临床转化优势。