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基于噬菌体展示肽库技术筛选大肠癌早期检测分子标志群的研究

一、引言

1.1研究背景与意义

大肠癌，作为全球范围内常见的恶性肿瘤之一，严重威胁着人类的生命健康。近年来，其发病率和死亡率呈上升趋势，给社会和家庭带来了沉重的负担。据世界卫生组织国际癌症研究机构（IARC）发布的2020年全球癌症负担数据显示，结直肠癌（即大肠癌）的新发病例数达193万，死亡病例数达93.5万，分别位居全球癌症发病和死亡的第三位和第二位。在我国，大肠癌的发病率也不容小觑，且呈现出年轻化的趋势。

早期检测对于大肠癌的治疗和预后至关重要。早期大肠癌患者，癌灶位置通常较为局限，多局限于大肠黏膜或黏膜下层，尚未发生局部扩散或远处转移。此时若能及时发现并进行手术治疗，术后再给予预防性的放化疗，很大概率可以实现治愈。例如，有研究表明，早期大肠癌患者经过规范治疗后，5年生存率可高达90%以上。然而，遗憾的是，大肠癌早期症状往往不明显，缺乏特异性，容易被患者忽视或与其他肠道疾病混淆。等到患者出现明显的临床症状，如便血、黑便、排便习惯改变、腹痛腹胀、不明原因的贫血或体重减轻等时，病情往往已发展至中晚期。中晚期大肠癌患者，癌灶已发生局部扩散或远处转移，手术根治效果差，术后复发率高，5年生存率显著降低。因此，实现大肠癌的早期检测，对于提高患者的生存率和生活质量具有重要意义。

目前，临床上常用的大肠癌检测方法包括肠镜检查、粪便潜血试验、肿瘤标志物检测等。肠镜检查虽能直接观察肠道病变情况，但属于侵入性检查，患者接受度较低，且存在一定的并发症风险；粪便潜血试验操作简单，但特异性较差，容易出现假阳性或假阴性结果；肿瘤标志物检测，如癌胚抗原（CEA）、糖类抗原19-9（CA19-9）等，在大肠癌早期的敏感度和特异度均不理想。因此，寻找一种高效、准确、非侵入性的大肠癌早期检测方法迫在眉睫。

噬菌体展示肽库技术，作为一种新兴的分子生物学技术，为大肠癌早期检测分子标志群的筛选提供了新的思路和方法。该技术通过将外源蛋白或肽段展示于噬菌体粒子表面，实现了蛋白质基因型和表型之间的直接联系，能够方便、快速地对外源蛋白或肽段进行大规模筛选。利用噬菌体展示肽库技术筛选出的与大肠癌相关的特异性肽段，可作为分子标志，用于构建大肠癌早期检测的分子标志群。这些分子标志群具有高灵敏度和高特异性，有望实现大肠癌的早期精准检测。同时，基于噬菌体展示肽库技术筛选出的分子标志群，还可进一步开发出非侵入性的检测方法，如血清学检测等，提高患者的接受度。综上所述，运用噬菌体展示肽库技术筛选大肠癌早期检测分子标志群，对于提高大肠癌的早期诊断水平，改善患者的预后具有重要的理论意义和临床应用价值。

1.2国内外研究现状

在国外，噬菌体展示肽库技术于20世纪80年代被首次提出后，便迅速在肿瘤研究领域得到应用。针对大肠癌早期检测分子标志群的筛选，众多研究聚焦于噬菌体展示肽库技术与大肠癌的特异性结合肽筛选。例如，美国的科研团队利用噬菌体展示随机肽库，以大肠癌LoVo细胞株作为靶细胞，人正常结肠黏膜上皮细胞为吸附细胞进行差减筛选，成功获得了5个能与大肠癌LoVo细胞特异结合，而不与人正常结肠黏膜上皮细胞结合的阳性克隆，其氨基酸序列中含有保守序列RPM。这些特异性结合肽的发现，为后续开发基于噬菌体展示肽库技术的大肠癌早期检测方法奠定了基础。

在欧洲，有研究通过对噬菌体展示肽库进行多轮筛选，结合生物信息学分析，筛选出了与大肠癌相关的特异性肽段，并将其用于构建血清学检测模型。该模型在初步验证中，对大肠癌患者血清和健康对照血清表现出了较好的区分能力，展现出了噬菌体展示肽库技术在大肠癌早期检测分子标志群筛选中的巨大潜力。

国内在该领域的研究也取得了显著进展。一些科研机构运用噬菌体展示肽库技术，从不同角度对大肠癌早期检测分子标志群进行筛选。如利用噬菌体展示系统构建大肠癌噬菌体展示肽库，结合protein-A/G的琼脂糖珠分别富集大肠癌组及非肿瘤对照组血浆中的IgG进行多轮亲和筛选。经过一系列筛选和验证步骤，成功复筛出5个能区别大肠癌血清和对照血清的大肠癌相关噬菌体肽。应用这5个噬菌体展示肽进行联合检测时，采用logistic回归分析绘制的ROC曲线下面积（AUC）可达到0.981，显示出较高的诊断效能。

此外，国内还有研究团队通过对噬菌体展示肽库筛选出的分子标志进行深入研究，不仅验证了其在大肠癌组织中的表达差异，还进一步探讨了其在大肠癌发生发展过程中的作用机制，为深入理解大肠癌的发病机制以及开发新的治疗靶点提供了理论依据。

然而，目前国内外研究仍存在一些不足之处。一方面，虽然筛选出了一些与大肠癌相关的特异性肽段，但这些肽段在不同研究中的一