目的 探讨肿瘤微环境中胶原小肽(COP)在肺腺癌诊断中的价值。方法 选取2011年3月23日—2019年3月22日上海交通大学医学院附属胸科医院肺腺癌患者47例,收集癌组织和配对的癌旁组织。采用广泛靶向代谢组技术分析癌组织和癌旁组织的代谢物谱,确定小肽的代谢差异。采用C57BL/6J小鼠构建动物模型(肺原位成瘤),分析小鼠肺癌组织和正常肺组织之间小肽的代谢差异,比较总胶原蛋白和组织蛋白酶(CTS)L表达的差异。将A549细胞分别转染小干扰RNA(siRNA)阴性对照(NC-siRNA)、CTSL-siRNA1、CTSL-siRNA2和CTSL-siRNA3,分析细胞培养上清液中小肽的代谢变化。采用Pearson相关分析评估氨基酸小肽与胶原蛋白的相关性,采用受试者工作特征(ROC)曲线评价氨基酸小肽单项检测和联合检测诊断肺腺癌的效能。结果 检出256个癌组织和癌旁组织的差异代谢物;氨基酸及其代谢物中有25种小肽代谢异常富集,富集程度最高的3种小肽分别为甘氨酰-异亮氨酸(Ile)、L-天冬氨酰(Asp)-L-苯丙氨酸(Phe)、L-亮氨酰(Leu)-甘氨酸(Gly)。肺腺癌患者癌组织和癌旁组织差异性代谢物中的Gly小肽分别为Gly-Ile、Leu-Gly、Gly-色氨酸(Trp)、Gly-酪氨酸(Tyr)、Gly-Gly-Phe,诊断肺腺癌的曲线下面积(AUC)分别为0.932、0.947、0.873、0.849、0.901;基于3种机器学习算法[随机森林(RF)、支持向量机(SVM)、逻辑回归(LR)]得出的这5种差异性Gly小肽联合检测诊断肺腺癌的AUC分别为1.000、0.944、0.944。与小鼠正常肺组织比较,小鼠肺癌组织中谷氨酸小肽L-苏氨酸-L-谷氨酸(Thr-Glu)、胶原蛋白、CTSL表达均显著升高(P<0.05)。Thr-Glu水平与胶原蛋白表达呈显著正相关(r=0.824,P<0.05)。基于TCGA数据库的分析结果显示,与正常癌旁组织比较,肺腺癌组织中COL1A1、COL1A2、COL2A1、COL3A1和CTSL均呈高表达(P<0.05)。与正常肺支气管上皮细胞BEAS-2B比较,人源肺癌细胞系H460、A549、H1437中CTSL mRNA和蛋白均呈高表达。与NC-siRNA组比较,CTSL-siRNA1组、CTSL-siRNA2组和CTSL-siRNA3组CTSL mRNA和蛋白表达均显著下降(P<0.001);CTSL-siRNA3组细胞培养上清液中COP(Gly-Glu)水平显著下降(P<0.01)。结论 肺腺癌患者肿瘤微环境中COP代谢升高,或可作为诊断肺腺癌的生物学指标。