基于PubMed衍生數(shù)據(jù)庫探討腫瘤干細(xì)胞糖代謝的主題

隨著科技的進(jìn)步及信息時(shí)代的到來，生物醫(yī)藥領(lǐng)域的文獻(xiàn)呈指數(shù)增長(zhǎng)，為醫(yī)學(xué)圖書館館員的學(xué)科服務(wù)工作帶來挑戰(zhàn)。為了給科研工作者提供更加專業(yè)的知識(shí)服務(wù)(文獻(xiàn)資源、檢索工具等),學(xué)科館員應(yīng)不斷充實(shí)專業(yè)知識(shí)、提升文獻(xiàn)信息檢索能力、熟悉多種科研分析工具，并對(duì)所服務(wù)領(lǐng)域的研究有一定了解。PubMed是醫(yī)藥領(lǐng)域使用最多、最具權(quán)威性的數(shù)據(jù)庫之一，也是生物醫(yī)學(xué)相關(guān)領(lǐng)域科學(xué)研究的必備檢索工具之一，但PubMed提供檢索結(jié)果往往缺乏系統(tǒng)歸類和分析功能，給篩選文獻(xiàn)帶來一定困難； Web of Science、F1000等數(shù)據(jù)庫由于費(fèi)用昂貴，并不能滿足所有醫(yī)學(xué)院的信息分析需要。因此，多種基于PubMed的衍生數(shù)據(jù)庫應(yīng)運(yùn)而生，如GoPubMed、PubFocus等，它們?cè)谝欢ǔ潭壬蠌浹a(bǔ)了PubMed的不足[1]。目前對(duì)PubMed及其衍生庫的介紹多集中在對(duì)單一數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果進(jìn)行粗略的歸納，較少涉及主題內(nèi)容的分析，對(duì)了解某課題的研究進(jìn)展有一定局限。

代謝異常是腫瘤細(xì)胞的重要標(biāo)志，有關(guān)腫瘤代謝特征的研究目前擁有廣闊的前景，并得到不斷發(fā)展，有望成為新的殺傷腫瘤細(xì)胞的靶點(diǎn)[2]。腫瘤干細(xì)胞是指那些在腫瘤細(xì)胞中處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)，但在特定環(huán)境下即可分化為腫瘤細(xì)胞的惡性未分化細(xì)胞，是腫瘤化療耐藥、復(fù)發(fā)、高度侵襲性及轉(zhuǎn)移的重要原因之一，也是近年來腫瘤研究的突破性發(fā)現(xiàn)[3]。與已分化的腫瘤細(xì)胞和其他正常干細(xì)胞相比，腫瘤干細(xì)胞有著完全不同的代謝表型。研究發(fā)現(xiàn)葡萄糖可顯著增加腫瘤干細(xì)胞的數(shù)量，是腫瘤干細(xì)胞的重要能量來源之一[4]，因此研究腫瘤干細(xì)胞糖代謝具有重要臨床意義。目前關(guān)于腫瘤干細(xì)胞糖代謝的研究方興未艾，其代謝特征尚未成為定論。本文以基于PubMed開發(fā)的5種聚類型衍生數(shù)據(jù)庫為檢索工具(GoPubMed、XplorMed、AnneO'Tate、MEDSUM與PubReMiner)，分析腫瘤干細(xì)胞糖代謝研究主題內(nèi)容，從而深入地了解該領(lǐng)域的研究進(jìn)展[5]。

1 材料與方法

1.1 檢索式

以PubMed 收錄的國(guó)內(nèi)外腫瘤干細(xì)胞糖代謝相關(guān)文獻(xiàn)作為研究對(duì)象，時(shí)間范圍為PubMed所有收錄年，檢索時(shí)間截至2016年8月31日；根據(jù)MeSH主題詞及參考文獻(xiàn)中[3，6]涉及的關(guān)鍵詞，以“查準(zhǔn)”基礎(chǔ)上盡量“查全”的原則構(gòu)建檢索式。腫瘤干細(xì)胞："Neoplastic Stem Cells"[MeSH] OR "cancer stem cells"[All Field] OR "tumor stem cells"[All Field] OR "tumor initiatingcells"[All Field] OR"cancerinitiatingcells"[All Field]OR "Side-Population Cells”[MeSH] OR "stem-liketumorcells”[All Field] OR "stem-likecancer cells"[All Field]；糖代謝："Carbohydrate Metabolism"[MeSH] OR glycometabolism[All Field] OR saccharometabolism[All Field] OR "glucose metabolism"[All Field]；“腫瘤干細(xì)胞”與“糖代謝”之間采用邏輯與“AND”進(jìn)行關(guān)聯(lián)，檢索獲得116篇文獻(xiàn)。

1.2 衍生數(shù)據(jù)庫

根據(jù)美國(guó)國(guó)家醫(yī)學(xué)圖書館網(wǎng)在2016年(National Network of Liraries of Medicine, NNLM)[5]提供的21個(gè)PubMed衍生數(shù)據(jù)庫鏈接，選擇其中網(wǎng)頁穩(wěn)定、能夠識(shí)別較為復(fù)雜的PubMed檢索式，具有檢索結(jié)果聚類功能、完全免費(fèi)，無需注冊(cè)或登錄，并包含基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究?jī)?nèi)容的數(shù)據(jù)庫如下：AnneO'Tate(http://arrowsmith.psych.uic.edu/cgi-bin/arrowsmith_uic/AnneOTate.cgi)、PubReMiner(http://hgserver2.amc.nl/cgi-bin/miner/miner2.cgi)、XplorMed(http://xplormed.ogic.ca/)、GoPubMed(http://gopubmed.org/web/gopubmed/)與MEDSUM(http://webtools.mf.uni-lj.si/public/medsum.html)。其中，AnneO'Tate是由伊利諾州大學(xué)Neil R Smalheiser助理教授與芝加哥大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)合作研發(fā)的一種基于PubMed數(shù)據(jù)庫的文本挖掘工具，主要對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行歸類，以幫助用戶快速找出最感興趣的文章[7]；PubReMiner由阿姆斯特丹大學(xué)學(xué)術(shù)醫(yī)學(xué)中心的Jan Koster博士研發(fā)，旨在簡(jiǎn)化PubMed檢索結(jié)果，并對(duì)檢索結(jié)果進(jìn)行聚類分析以提供用戶最感興趣的研究熱點(diǎn)[8]；XplorMed由加拿大StemCore實(shí)驗(yàn)室的Carolina Perez-Iratxeta教授及其團(tuán)隊(duì)研發(fā)的一種基于MEDLINE數(shù)據(jù)庫的檢索工具，主要功能在于挖掘摘要中的熱門關(guān)鍵詞，建立關(guān)鍵詞之間的關(guān)聯(lián)，從而為用戶提供最相關(guān)的檢索結(jié)果[9]；GoPubMed由德累斯頓工業(yè)大學(xué)生物信息學(xué)Michael Schroeder教授及其團(tuán)隊(duì)開發(fā)，是一種基于MEDLINE數(shù)據(jù)庫的文獻(xiàn)分類工具，同時(shí)提供強(qiáng)大的數(shù)據(jù)可視化和交互分析功能，其文獻(xiàn)分類的精準(zhǔn)度較高[10]；MEDSUM由盧布爾雅那大學(xué)生物統(tǒng)計(jì)學(xué)與醫(yī)學(xué)信息學(xué)研究所研發(fā)，主要為生命科學(xué)家提供基于PubMed檢索結(jié)果的分析工具，功能側(cè)重于數(shù)據(jù)歸類與總結(jié)[11]。

由于本文傾向于找出較為前沿的研究?jī)?nèi)容，考慮到MeSH主題詞更新不如關(guān)鍵詞快，因此本文選擇利用關(guān)鍵詞解讀研究?jī)?nèi)容；將“腫瘤干細(xì)胞糖代謝”檢索式輸入各數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)庫，重點(diǎn)關(guān)注“代謝類型”“代謝酶”“信號(hào)通路”與“基因表達(dá)”有關(guān)的關(guān)鍵詞，并對(duì)這些重點(diǎn)關(guān)鍵詞對(duì)應(yīng)的文獻(xiàn)內(nèi)容進(jìn)行分析。而各數(shù)據(jù)庫提供的有關(guān)期刊排名/類型、作者排名、國(guó)家分布等非主題內(nèi)容不進(jìn)行分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 重點(diǎn)關(guān)鍵詞統(tǒng)計(jì)

由于各PubMed衍生數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果都在不同程度上提供了主題詞、關(guān)鍵詞、主題詞配對(duì)、熱門詞組等分析，涉及內(nèi)容較為廣泛。為了與筆者學(xué)科服務(wù)的工作實(shí)際相結(jié)合，選擇與我校基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院某教研室老師(學(xué)科服務(wù)對(duì)象)較為關(guān)心的“代謝類型”“代謝酶”“信號(hào)通路”“基因表達(dá)”等“重點(diǎn)關(guān)鍵詞”進(jìn)行分析。

在“腫瘤干細(xì)胞糖代謝”的檢索式下，5種衍生數(shù)據(jù)庫所提供的主題內(nèi)容相關(guān)的關(guān)鍵詞以AnneO'Tate最多，MEDSUM最少。其中，MEDSUM提供的只是排名前10的MeSH主題詞，沒有文獻(xiàn)鏈接，無法進(jìn)一步篩選或了解研究?jī)?nèi)容，故認(rèn)定重點(diǎn)關(guān)鍵詞為0。PubReMiner提供MeSH主題詞的鏈接為該詞匯下的所有檢索結(jié)果，沒有特異性，而篩選的35個(gè)重點(diǎn)關(guān)鍵詞沒有原文鏈接，無法了解研究?jī)?nèi)容，因此也認(rèn)定該數(shù)據(jù)庫提供的重點(diǎn)關(guān)鍵詞為0。XplorMed首次顯示7個(gè)關(guān)鍵詞，分別為“細(xì)胞”“癌癥”“干性”“腫瘤”“表達(dá)”“效應(yīng)”與“代謝”，每個(gè)關(guān)鍵詞又分別鏈接與之相關(guān)的下位關(guān)鍵詞。其中“細(xì)胞”的下位關(guān)鍵詞最多，共204個(gè)；“效應(yīng)”與“代謝”最少，為11個(gè)，且與“細(xì)胞”的下位關(guān)鍵詞重復(fù)。因此將“細(xì)胞”選出的31個(gè)下位關(guān)鍵詞作為重點(diǎn)關(guān)鍵詞(表1)。

表1 不同PubMed衍生數(shù)據(jù)庫檢索結(jié)果

2.2 重點(diǎn)關(guān)鍵詞的主題內(nèi)容分析

從涉及研究對(duì)象的重點(diǎn)關(guān)鍵詞來看，目前腫瘤干細(xì)胞糖代謝的研究主要集中在乳腺癌、惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤、直腸癌、胰腺癌、白血病、卵巢癌、胚胎肉瘤及肺癌；人的實(shí)驗(yàn)約為動(dòng)物的2倍，其中女性約為男性的3倍；一些人源實(shí)驗(yàn)以已有的腫瘤細(xì)胞系為研究對(duì)象，根據(jù)GoPubMed的檢索結(jié)果，只有2篇與臨床試驗(yàn)有關(guān)。目前用于鑒定、檢測(cè)腫瘤細(xì)胞中的腫瘤干細(xì)胞標(biāo)記分子有ac133、CD133、CD44、CD24、CD34，Nanog、Oct4、HIF-1α、Cadherin、C-SRC、MDR1、Lin8的基因的表達(dá)變化直接影響腫瘤干細(xì)胞多能性，β-Catenin、WNT、SONIC、Hedgehog、SHH、Smad、STAT3及TGF-β則是與腫瘤干細(xì)胞生存相關(guān)的信號(hào)通路。

關(guān)于腫瘤干細(xì)胞糖代謝的類型，出現(xiàn)頻率較高的重點(diǎn)關(guān)鍵詞“Warburg效應(yīng)”并不是腫瘤干細(xì)胞糖代謝具備的特征，而是腫瘤細(xì)胞與干細(xì)胞(如胚胎干細(xì)胞、多能干細(xì)胞)的代謝標(biāo)志。一些研究觀察到腫瘤干細(xì)胞以糖酵解為主，也有研究發(fā)現(xiàn)不少腫瘤干細(xì)胞更依賴氧化磷酸化，并消耗更多的氧。還有一些腫瘤干細(xì)胞利用“有氧糖酵解”代謝方式：一種糖酵解與低水平氧化磷酸化同時(shí)存在的糖代謝方式。此外，腫瘤干細(xì)胞糖代謝也涉及磷酸戊糖途徑及脂肪酸氧化，而糖異生的研究較少。

XplorMed的關(guān)鍵詞包括與糖酵解與氧化磷酸化這兩種代謝有關(guān)的催化酶、影響代謝的多種激酶、與催化酶表達(dá)相關(guān)的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄蛋白及代謝中間產(chǎn)物等，如AMPK、AKT、STAT3、PI3K、己糖激酶、丙酮酸激酶、細(xì)胞色素c氧化酶、乙酰輔酶A羧化酶激酶、NADPH激酶、丙酮酸、羥脯氨酸、右旋葡萄糖、腺苷三磷酸。由于糖酵解與氧化磷酸化分別在細(xì)胞質(zhì)與線粒體中進(jìn)行，各自具有不同的耗氧量，因此在對(duì)重點(diǎn)關(guān)鍵詞的解讀中，筆者發(fā)現(xiàn)腫瘤代謝微環(huán)境(如缺氧狀態(tài)、正常氧狀態(tài))、線粒體的功能(如電子傳遞鏈、活性氧表達(dá)水平)、與糖攝取有關(guān)的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(如ABCG2、Glut1)常常成為研究熱點(diǎn)。

重點(diǎn)關(guān)鍵詞中出現(xiàn)的化療藥物常用于檢驗(yàn)?zāi)[瘤細(xì)胞在經(jīng)過腫瘤干細(xì)胞糖代謝靶向治療后是否恢復(fù)藥物敏感性，如紫杉醇、吉西他濱；而“愛卡”(AICAR)及多種激酶抑制劑(如索拉非尼等)可人為改變細(xì)胞的脂肪與糖代謝的酶，因此用作腫瘤干細(xì)胞糖代謝研究中的干預(yù)對(duì)照組；雙胍類降糖藥因能抑制三羧酸循環(huán)以及腫瘤干細(xì)胞中的腺苷三磷酸(NTPs)而影響腫瘤干細(xì)胞功能。此外，還有一類與腫瘤干細(xì)胞糖代謝特征有關(guān)的重點(diǎn)關(guān)鍵詞，主要涉及自噬、代謝重排、異質(zhì)性、上皮間充質(zhì)轉(zhuǎn)換(EMT)及糖基化。

3 討論

文獻(xiàn)檢索作為科研工作的重要組成部分，是一個(gè)不斷篩選、優(yōu)化的過程。本文選用的5種基于PubMed的衍生數(shù)據(jù)庫，其在檢索結(jié)果的歸納分析方面各有千秋，但將它們應(yīng)用到具體的腫瘤干細(xì)胞糖代謝研究，并對(duì)主題內(nèi)容進(jìn)行綜合分析時(shí)，筆者還是發(fā)現(xiàn)了一些與前期研究[7-11]不同的使用體驗(yàn)。

AnneO'Tate的關(guān)鍵詞最詳盡，并提供重要的MeSH主題詞配對(duì)，有助于研究者在PubMed進(jìn)行二次檢索時(shí)改進(jìn)檢索式；PubReMiner雖然也提供詳細(xì)的主題詞，但無法提供與檢索式相關(guān)的文獻(xiàn)鏈接，不適用于本研究；XplorMed對(duì)高頻詞匯之間的關(guān)聯(lián)與配對(duì)比其他數(shù)據(jù)庫更詳細(xì)，有助于用戶找到感興趣關(guān)鍵詞及其相關(guān)文獻(xiàn)，但只能識(shí)別PubMed輸出的文檔，而無法直接通過檢索式獲得分析內(nèi)容，因此在檢索結(jié)果的更新上不如其他數(shù)據(jù)庫及時(shí)；GoPubMed提供的所有“高度相關(guān)概念”都能在“所有相關(guān)概念”中找到相關(guān)解釋，有助于用戶了解陌生詞匯，對(duì)于有摘要的文獻(xiàn)，GoPubMed為用戶提供更加簡(jiǎn)潔的文字總結(jié)，并將文獻(xiàn)中出現(xiàn)的蛋白質(zhì)產(chǎn)物及其供應(yīng)商名稱呈現(xiàn)給用戶；MEDSUM提供了研究對(duì)象的物種信息、性別比例及年齡分布情況，但只提供排名前10位的主題詞或關(guān)鍵詞，并且沒有文獻(xiàn)鏈接功能，同樣不適用于此次研究。因此，本文對(duì)腫瘤干細(xì)胞糖代謝的主題內(nèi)容分析主要通過AnneO'Tate、GoPubMed與XplorMed這3種衍生數(shù)據(jù)庫獲得(表2)。

表2 不同PubMed衍生數(shù)據(jù)庫功能比較

腫瘤干細(xì)胞的名稱較多，MeSH主題詞的表達(dá)為“Neoplastic stem cells”，但大量出現(xiàn)在文獻(xiàn)中的表達(dá)為“Cancer stem cells, CSCs”(癌癥干細(xì)胞)、“Tumor initiating cells, TICs”(腫瘤起始細(xì)胞)、“Side population cells, SP”(側(cè)群細(xì)胞)、“Stem-like tumor/cancer cells”(多能性腫瘤細(xì)胞)，甚至是一些特征上的描述，比如“Tumorsphere formation in soft agar”(軟膠成球性腫瘤細(xì)胞)，或是一些耐放療、耐化療，處于靜止期的細(xì)胞。若僅以MeSH主題詞進(jìn)行檢索將造成漏檢，因此在構(gòu)建檢索式的時(shí)候，應(yīng)根據(jù)檢索目的權(quán)衡“查全”與“查準(zhǔn)”原則，并在檢索過程中不斷修改，以獲得最有效的檢索式。

雖然從腫瘤干細(xì)胞概念的提出到獲得實(shí)驗(yàn)證實(shí)經(jīng)歷了很長(zhǎng)時(shí)間，但腫瘤干細(xì)胞的糖代謝研究仍屬于非常年輕的研究領(lǐng)域。目前關(guān)于如何鑒定、分離腫瘤干細(xì)胞還存在一定爭(zhēng)議，加之腫瘤干細(xì)胞與正常干細(xì)胞具有共同的分子標(biāo)記、活化信號(hào)通路、代謝酶等，缺乏嚴(yán)格的界定標(biāo)準(zhǔn)，為腫瘤干細(xì)胞糖代謝研究帶來困難。近年來有不少研究利用腫瘤干細(xì)胞在3D軟膠培養(yǎng)系統(tǒng)中的“成球性”(mammosphere)衡量腫瘤干細(xì)胞多能性并獲得認(rèn)可，因此也將該技術(shù)涉及的研究數(shù)據(jù)納入本文的統(tǒng)計(jì)分析中。發(fā)表腫瘤干細(xì)胞糖代謝研究結(jié)果的期刊影響因子普遍不高，其中僅《癌癥研究》(CancerResearch，影響因子8.556)與《美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊》(ProcNatlAcadSciUSA，影響因子9.423)兩種期刊代表了該研究領(lǐng)域目前的最高水平，相關(guān)文章數(shù)量不超過10篇，尚未有文章發(fā)表在《柳葉刀》《新英蘭雜志》等權(quán)威的臨床醫(yī)學(xué)或轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)期刊上，因此亟待更多的基礎(chǔ)研究闡明腫瘤干細(xì)胞糖代謝的作用機(jī)制及其可能的藥用靶點(diǎn)。此外，筆者也發(fā)現(xiàn)不少腫瘤干細(xì)胞糖代謝的研究結(jié)果彼此差異較大甚至相互矛盾，經(jīng)過進(jìn)一步文獻(xiàn)發(fā)掘分析發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象與各文獻(xiàn)記錄的實(shí)驗(yàn)條件不統(tǒng)一有關(guān)。有學(xué)者認(rèn)為，為增強(qiáng)研究結(jié)果的精準(zhǔn)度與說服力，學(xué)術(shù)界對(duì)該領(lǐng)域的科研設(shè)計(jì)要求將更加嚴(yán)格，比如研究對(duì)象應(yīng)該以臨床樣本(即外科手術(shù)切除標(biāo)本)為主，對(duì)臨床樣本開展體外培養(yǎng)的時(shí)間應(yīng)限定在原代腫瘤細(xì)胞多次傳代培養(yǎng)之前，由此獲得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果才更接近患者體內(nèi)的真實(shí)情況[12]。

生物醫(yī)學(xué)研究飛速發(fā)展，尤其以跨學(xué)科、學(xué)科交叉研究?jī)?nèi)容增多為顯著特點(diǎn)，單一的文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫已無法滿足科研工作者的文獻(xiàn)需求。本文選用的基于PubMed的聚類性衍生數(shù)據(jù)庫對(duì)腫瘤細(xì)胞糖代謝研究領(lǐng)域的主題內(nèi)容進(jìn)行了較為系統(tǒng)的分析，為了解該領(lǐng)域的研究進(jìn)展提供了較多有價(jià)值的信息。在當(dāng)今大數(shù)據(jù)的時(shí)代背景下，各種PubMed衍生數(shù)據(jù)庫的功能都在不斷地完善升級(jí)，因此圖書館員應(yīng)隨時(shí)關(guān)注這些數(shù)據(jù)庫的更新狀態(tài)，并對(duì)數(shù)據(jù)庫提供的功能有所選擇，才能充分利用這些數(shù)字資源為科研工作者提供準(zhǔn)確而專業(yè)的知識(shí)服務(wù)，才能提高高校圖書館的學(xué)術(shù)活力與競(jìng)爭(zhēng)力。