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Integrative plasma and fecal metabolomics identify functional metabolites in adenoma-colorectal cancer progression and as early diagnostic biomarkers

代谢组学 结直肠癌 诊断生物标志物 腺瘤 粪便 结直肠腺瘤 癌症研究 医学 代谢组 生物 生物标志物 生物信息学 内科学 癌症 肿瘤科 计算生物学 遗传学 微生物学
作者
Yang Sun,Xiang Zhang,Dong Hang,Harry Cheuk-Hay Lau,Jie Du,Chuanfa Liu,Mingxu Xie,Yasi Pan,Le Wang,Cong Liang,Xingyu Zhou,Danyu Chen,Jiamei Rong,Zengren Zhao,Alvin Ho‐Kwan Cheung,Y Wu,Hongyan Gou,Chi Chun Wong,Lingbin Du,Junliang Deng,Zhibin Hu,Hongbing Shen,Yinglei Miao,Jun Yu
出处
期刊:Cancer Cell [Elsevier]
卷期号:42 (8): 1386-1400.e8 被引量:5
标识
DOI:10.1016/j.ccell.2024.07.005
摘要

Changes in plasma and fecal metabolomes in colorectal cancer (CRC) progression (normal-adenoma-CRC) remain unclear. Here, plasma and fecal samples were collected from four independent cohorts of 1,251 individuals (422 CRC, 399 colorectal adenoma [CRA], and 430 normal controls [NC]). By metabolomic profiling, signature plasma and fecal metabolites with consistent shift across NC, CRA, and CRC are identified, including CRC-enriched oleic acid and CRC-depleted allocholic acid. Oleic acid exhibits pro-tumorigenic effects in CRC cells, patient-derived organoids, and two murine CRC models, whereas allocholic acid has opposing effects. By integrative analysis, we found that oleic acid or allocholic acid directly binds to α-enolase or farnesoid X receptor-1 in CRC cells, respectively, to modulate cancer-associated pathways. Clinically, we establish a panel of 17 plasma metabolites that accurately diagnoses CRC in a discovery and three validation cohorts (AUC = 0.848–0.987). Overall, we characterize metabolite signatures, mechanistic significance, and diagnostic potential of plasma and fecal metabolomes in CRC.
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