Dyagnostik diferansyèl nodil poumon yo idantifye pa tomografi konpitèrize (CT) rete yon defi nan pratik klinik. La a, nou karakterize metabolòm mondyal 480 echantiyon serom, ki gen ladan temwen ki an sante, nodil poumon benin, ak adenokasinom poumon estad I. Adenokasinom yo montre pwofil metabolomik inik, tandiske nodil benin ak moun ki an sante gen gwo resanblans nan pwofil metabolomik. Nan gwoup dekouvèt la (n = 306), yo te idantifye yon seri 27 metabolit pou diferansye ant nodil benin ak malfezan. AUC modèl diskriminan an nan gwoup validasyon entèn (n = 104) ak validasyon ekstèn (n = 111) te 0.915 ak 0.945, respektivman. Analiz chemen an te revele yon ogmantasyon nan metabolit glikolitik ki asosye avèk yon diminisyon nan triptofan nan serom adenokasinom poumon konpare ak nodil benin ak temwen ki an sante, epi li te sijere ke absòpsyon triptofan an ankouraje glikoliz nan selil kansè nan poumon. Etid nou an mete aksan sou valè byomarkè metabolit serik yo nan evalyasyon risk pou nodil poumonè detekte pa tomodansimetri.
Dyagnostik bonè enpòtan anpil pou amelyore to siviv pou pasyan kansè yo. Rezilta ki soti nan Etid Nasyonal Depistaj Kansè nan Poumon Etazini (NLST) ak Etid NELSON Ewopeyen an montre ke depistaj ak tomografi konpitèrize ak dòz ki ba (LDCT) ka diminye anpil mòtalite kansè nan poumon nan gwoup ki gen gwo risk1,2,3. Depi yo fin itilize LDCT pou depistaj kansè nan poumon toupatou, ensidans rezilta radyografik aksidantèl nodil poumon asimptomatik yo kontinye ogmante4. Nodil poumon yo defini kòm opasite fokal jiska 3 cm an dyamèt5. Nou fè fas ak difikilte pou evalye pwobabilite pou yon kansè epi pou fè fas ak gwo kantite nodil poumon yo detekte aksidantèlman sou LDCT. Limit CT ka mennen nan egzamen swivi souvan ak rezilta fo pozitif, sa ki mennen nan entèvansyon ki pa nesesè ak twòp tretman6. Se poutèt sa, gen yon bezwen pou devlope byomarkè fyab ak itil pou idantifye kansè nan poumon kòrèkteman nan premye etap yo epi diferansye pifò nodil benin yo nan deteksyon inisyal la7.
Analiz molekilè konplè san (serom, plasma, selil mononikleyè san periferik), ki gen ladan jenomik, pwoteyomik oswa metilasyon ADN8,9,10, te mennen nan yon enterè k ap grandi nan dekouvèt byomarkè dyagnostik pou kansè nan poumon. Pandansetan, apwòch metabolomik yo mezire pwodwi final selilè ki enfliyanse pa aksyon andojèn ak ekzojèn e pakonsekan yo aplike pou predi aparisyon ak rezilta maladi a. Kromatografi likid-espektrometri mas tandem (LC-MS) se yon metòd lajman itilize pou etid metabolomik akòz gwo sansiblite li ak gwo ranje dinamik li, ki ka kouvri metabolit ki gen diferan pwopriyete fizikochimik11,12,13. Malgre ke analiz metabolomik global plasma/serom te itilize pou idantifye byomarkè ki asosye ak dyagnostik kansè nan poumon14,15,16,17 ak efikasite tretman,18 klasifikatè metabolit serom pou distenge ant nodil poumon benin ak malfezan rete pou yo etidye anpil. -rechèch masiv.
Adenokasinòm ak karsinom selil skameuz se de prensipal soutip kansè nan poumon ki pa ti selil (NSCLC). Plizyè tès depistaj CT endike ke adenokasinòm se kalite kansè nan poumon ki pi komen nan istolojik1,19,20,21. Nan etid sa a, nou te itilize kromatografi likid ultra-pèfòmans-espektrometri mas wo rezolisyon (UPLC-HRMS) pou fè analiz metabolomik sou yon total 695 echantiyon serik, ki gen ladan temwen ki an sante, nodil poumon benin, ak CT detekte ≤3 cm. Depistaj pou adenokasinòm poumon Estad I. Nou te idantifye yon panèl metabolit serik ki distenge adenokasinòm poumon an ak nodil benin ak temwen ki an sante. Analiz anrichisman chemen an te revele ke metabolis triptofan ak glikoz anormal se modifikasyon komen nan adenokasinòm poumon konpare ak nodil benin ak temwen ki an sante. Finalman, nou te etabli epi valide yon klasifikatè metabolik serik ki gen gwo espesifikasyon ak sansiblite pou distenge ant nodil poumon malfezan ak benin detekte pa LDCT, sa ki ka ede nan dyagnostik diferansyèl bonè ak evalyasyon risk.
Nan etid aktyèl la, yo te kolekte echantiyon serik ki koresponn ak sèks ak laj retwospektivman nan men 174 temwen ki an sante, 292 pasyan ki gen nodil poumon benin, ak 229 pasyan ki gen adenokasinòm poumon estad I. Karakteristik demografik 695 sijè yo montre nan Tablo Siplemantè 1.
Jan yo montre nan Figi 1a, yo te kolekte yon total 480 echantiyon serom, ki gen ladan 174 temwen ki an sante (HC), 170 nodil benin (BN), ak 136 echantiyon adenokasinòm poumon (LA) estad I, nan Sant Kansè Inivèsite Sun Yat-sen. Gwoup dekouvèt pou pwofilaj metabolomik ki pa sib lè l sèvi avèk kromatografi likid ultra-pèfòmans-espektrometri mas wo rezolisyon (UPLC-HRMS). Jan yo montre nan Figi Siplemantè 1, yo te idantifye metabolit diferansyèl ant LA ak HC, LA ak BN pou etabli yon modèl klasifikasyon epi eksplore plis analiz chemen diferansyèl. 104 echantiyon Sant Kansè Inivèsite Sun Yat-sen te kolekte ak 111 echantiyon de lòt lopital te kolekte yo te sibi validasyon entèn ak ekstèn, respektivman.
a Popilasyon etid nan gwoup dekouvèt la ki te sibi analiz metabolomik serik mondyal lè l sèvi avèk kromatografi likid ultra-pèfòmans-espektrometri mas wo rezolisyon (UPLC-HRMS). b Analiz diskriminan kare minimòm pasyèl (PLS-DA) nan metabolòm total 480 echantiyon serik nan gwoup etid la, ki gen ladan kontwòl ki an sante (HC, n = 174), nodil benin (BN, n = 170), ak adenokasinòm poumon estad I (Los Angeles, n = 136). +ESI, mòd iyonizasyon elektwoespre pozitif, -ESI, mòd iyonizasyon elektwoespre negatif. c–e Metabolit ki gen abondans siyifikativman diferan nan de gwoup yo bay (tès ran siyen Wilcoxon bilateral, valè p ajiste pa to dekouvèt fo, FDR <0.05) yo montre an wouj (chanjman pliye > 1.2) ak ble (chanjman pliye < 0.83). ) yo montre sou grafik vòlkan an. f Kat chalè gwoupman yerarchik ki montre diferans siyifikatif nan kantite metabolit anote ant LA ak BN. Done sous yo bay sou fòm fichye done sous.
Yo te analize metabolòm serik total 174 HC, 170 BN ak 136 LA nan gwoup dekouvèt la lè l sèvi avèk analiz UPLC-HRMS. Nou montre dabò ke echantiyon kontwòl kalite (QC) yo gwoupe byen sere nan sant yon modèl analiz eleman prensipal (PCA) san sipèvizyon, sa ki konfime estabilite pèfòmans etid aktyèl la (Figi Siplemantè 2).
Jan yo montre nan analiz diskriminan kare pasyèl (PLS-DA) nan Figi 1b a, nou te jwenn ke te gen diferans klè ant LA ak BN, LA ak HC nan mòd iyonizasyon elektwoespre pozitif (+ESI) ak negatif (−ESI). izole. Sepandan, pa gen okenn diferans siyifikatif ki te jwenn ant BN ak HC nan kondisyon +ESI ak -ESI.
Nou te jwenn 382 karakteristik diferans ant LA ak HC, 231 karakteristik diferans ant LA ak BN, ak 95 karakteristik diferans ant BN ak HC (tès ran siyen Wilcoxon, FDR <0.05 ak chanjman miltip >1.2 oswa <0.83) (Figi .1c-e). . Pik yo te plis anote (Done Siplemantè 3) kont yon baz done (bibliyotèk mzCloud/HMDB/Chemspider) pa valè m/z, tan retansyon ak rechèch spectre mas fragmentasyon (detay dekri nan seksyon Metòd) 22. Finalman, 33 ak 38 metabolit anote ak diferans siyifikatif nan abondans yo te idantifye pou LA kont BN (Figi 1f ak Tablo Siplemantè 2) ak LA kont HC (Figi Siplemantè 3 ak Tablo Siplemantè 2), respektivman. Okontrè, se sèlman 3 metabolit ak diferans siyifikatif nan abondans yo te idantifye nan BN ak HC (Tablo Siplemantè 2), ki konsistan avèk sipèpoze ant BN ak HC nan PLS-DA. Metabolit diferansyèl sa yo kouvri yon pakèt pwodui byochimik (Figi Siplemantè 4). Ansanm, rezilta sa yo demontre chanjman enpòtan nan metabolòm serik la ki reflete transfòmasyon malfezan kansè nan poumon nan premye etap li yo konpare ak nodil poumon benin oswa sijè ki an sante. Pandansetan, resanblans metabolòm serik BN ak HC sijere ke nodil poumon benin yo ka pataje anpil karakteristik byolojik ak moun ki an sante. Etandone ke mitasyon jèn reseptè faktè kwasans epidèm (EGFR) yo komen nan soutip adenokasinòm poumon 23, nou te chèche detèmine enpak mitasyon chofè yo sou metabolòm serik la. Apre sa, nou te analize pwofil metabolomik jeneral 72 ka ki gen estati EGFR nan gwoup adenokasinòm poumon an. Sa ki enteresan, nou te jwenn pwofil konparab ant pasyan ki gen mutan EGFR (n = 41) ak pasyan ki gen tip sovaj EGFR (n = 31) nan analiz PCA (Figi Siplemantè 5a). Sepandan, nou te idantifye 7 metabolit ki te gen yon abondans ki te siyifikativman chanje nan pasyan ki gen mitasyon EGFR konpare ak pasyan ki gen EGFR de tip sovaj (tès t, p < 0.05 ak chanjman pliye > 1.2 oswa < 0.83) (Figi Siplemantè 5b). Majorite metabolit sa yo (5 sou 7) se asilkarnitin, ki jwe yon wòl enpòtan nan chemen oksidasyon asid gra yo.
Jan yo montre nan workflow ki nan Figi 2a a, yo te jwenn byomarkè pou klasifikasyon nodil yo lè l sèvi avèk operatè pi piti kontraksyon absoli ak seleksyon ki baze sou 33 metabolit diferansyèl idantifye nan LA (n = 136) ak BN (n = 170). Pi bon konbinezon varyab (LASSO) – modèl regresyon lojistik binè. Yo te itilize validasyon kwaze dis fwa pou teste fyab modèl la. Seleksyon varyab ak regilarizasyon paramèt yo ajiste pa yon penalite maksimizasyon pwobabilite ak paramèt λ24. Yo te fè plis analiz metabolomik mondyal endepandamman nan gwoup validasyon entèn (n = 104) ak validasyon ekstèn (n = 111) pou teste pèfòmans klasifikasyon modèl diskriminan an. Kòm rezilta, yo te idantifye 27 metabolit nan seri dekouvèt la kòm pi bon modèl diskriminan ak pi gwo valè AUC mwayèn (Fig. 2b), pami yo 9 te gen aktivite ogmante ak 18 te diminye aktivite nan LA konpare ak BN (Fig. 2c).
Workflow pou konstwi yon klasifikatè nodil poumonè, ki gen ladan seleksyon pi bon panèl metabolit serik yo nan seri dekouvèt la lè l sèvi avèk yon modèl regresyon lojistik binè atravè validasyon kwaze dis fwa epi evalye pèfòmans prediktif nan seri validasyon entèn ak ekstèn. b Estatistik validasyon kwaze modèl regresyon LASSO pou seleksyon byomarkè metabolik. Chif ki bay pi wo yo reprezante kantite mwayèn byomarkè yo chwazi nan yon λ bay. Liy wouj pwentiye a reprezante valè AUC mwayèn nan lambda korespondan an. Ba erè gri yo reprezante valè AUC minimòm ak maksimòm yo. Liy pwentiye a endike pi bon modèl la ak 27 byomarkè yo chwazi yo. AUC, zòn anba koub karakteristik operasyon reseptè (ROC). c Chanjman pliye 27 metabolit yo chwazi nan gwoup LA a konpare ak gwoup BN nan gwoup dekouvèt la. Kolòn wouj - aktivasyon. Kolòn ble a se yon bès. d–f Koub karakteristik operasyon reseptè (ROC) ki montre puisans modèl diskriminan an ki baze sou 27 konbinezon metabolit nan seri validasyon dekouvèt, entèn ak ekstèn yo. Done sous yo bay sou fòm dosye done sous.
Yo te kreye yon modèl prediksyon ki baze sou koyefisyan regresyon pondere 27 metabolit sa yo (Tablo Siplemantè 3). Analiz ROC ki baze sou 27 metabolit sa yo te bay yon valè zòn anba koub la (AUC) 0.933, sansiblite gwoup dekouvèt la te 0.868, epi espesifikite a te 0.859 (Fig. 2d). Pandansetan, pami 38 metabolit diferansyèl anotasyon ant LA ak HC, yon seri 16 metabolit te rive nan yon AUC 0.902 ak yon sansiblite 0.801 ak espesifikite 0.856 nan distenge LA ak HC (Figi Siplemantè 6a-c). Yo te konpare tou valè AUC ki baze sou diferan papòt chanjman pli pou metabolit diferansyèl yo. Nou te jwenn ke modèl klasifikasyon an te pi byen pèfòme nan distenge ant LA ak BN (HC) lè nivo chanjman pli a te fikse sou 1.2 kont 1.5 oswa 2.0 (Figi Siplemantè 7a,b). Modèl klasifikasyon an, ki baze sou 27 gwoup metabolit, te valide plis toujou nan gwoup entèn ak ekstèn yo. AUC a te 0.915 (sansibilite 0.867, espesifikite 0.811) pou validasyon entèn ak 0.945 (sansibilite 0.810, espesifikite 0.979) pou validasyon ekstèn (Fig. 2e, f). Pou evalye efikasite entèlaboratwa, 40 echantiyon ki soti nan gwoup ekstèn nan te analize nan yon laboratwa ekstèn jan sa dekri nan seksyon Metòd yo. Presizyon klasifikasyon an te rive nan yon AUC 0.925 (Figi Siplemantè 8). Piske karsinom selil eskamèz poumon (LUSC) se dezyèm soutip kansè poumon ki pa ti selil (NSCLC) ki pi komen apre adenokarsinom poumon (LUAD), nou te teste tou itilite potansyèl valide pwofil metabolik yo. BN ak 16 ka LUSC. AUC diskriminasyon ant LUSC ak BN te 0.776 (Figi Siplemantè 9), sa ki endike yon kapasite ki pi pòv konpare ak diskriminasyon ant LUAD ak BN.
Etid yo montre ke gwosè nodil yo sou imaj CT yo gen yon korelasyon pozitif ak pwobabilite pou yo gen yon kansè epi li rete yon gwo detèminan nan tretman nodil yo25,26,27. Analiz done ki soti nan gwo gwoup etid depistaj NELSON an te montre ke risk pou yo gen yon kansè nan sijè ki gen nodil <5 mm te menm jan ak sa ki nan sijè ki pa gen nodil yo28. Se poutèt sa, gwosè minimòm ki mande siveyans CT regilye a se 5 mm, jan British Thoracic Society (BTS) rekòmande l la, ak 6 mm, jan Fleischner Society rekòmande l la29. Sepandan, nodil ki pi gwo pase 6 mm e ki pa gen karakteristik benin evidan, yo rele nodil poumon endetèmine (IPN), rete yon gwo defi nan evalyasyon ak jesyon nan pratik klinik30,31. Apre sa, nou te egzamine si gwosè nodil la te enfliyanse siyati metabolomik yo lè l sèvi avèk echantiyon gwoupe ki soti nan gwoup dekouvèt ak validasyon entèn yo. Lè nou te konsantre sou 27 byomarkè valide, nou te premye konpare pwofil PCA metabolòm HC ak BN sub-6 mm yo. Nou te jwenn ke pifò nan pwen done yo pou HC ak BN te sipèpoze, sa ki demontre ke nivo metabolit serik yo te sanble nan tou de gwoup yo (Fig. 3a). Kat karakteristik yo atravè diferan gwosè yo te rete konsève nan BN ak LA (Fig. 3b, c), alòske yo te obsève yon separasyon ant nodil malfezan ak benin nan seri 6-20 mm lan (Fig. 3d). Gwoup sa a te gen yon AUC 0.927, yon espesifikite 0.868, ak yon sansiblite 0.820 pou predi malignite nodil ki mezire 6 a 20 mm (Fig. 3e, f). Rezilta nou yo montre ke klasifikatè a ka kaptire chanjman metabolik ki koze pa transfòmasyon malfezan bonè, kèlkeswa gwosè nodil la.
Konparezon pwofil PCA ant gwoup espesifik ki baze sou yon klasifikatè metabolik ki gen 27 metabolit. CC ak BN < 6 mm. b BN < 6 mm vs BN 6–20 mm. nan LA 6–20 mm kont LA 20–30 mm. g BN 6–20 mm ak LA 6–20 mm. GC, n = 174; BN < 6 mm, n = 153; BN 6–20 mm, n = 91; LA 6–20 mm, n = 89; LA 20–30 mm, n = 77. e Koub karakteristik fonksyònman reseptè (ROC) ki montre pèfòmans modèl diskriminan pou nodil 6–20 mm. f Valè pwobabilite yo te kalkile ki baze sou modèl regresyon lojistik pou nodil ki mezire 6–20 mm. Liy gri pwen an reprezante valè papòt optimal la (0.455). Chif ki anwo yo reprezante pousantaj ka yo prevwa pou Los Angeles. Sèvi ak yon tès t Student bilateral. PCA, analiz konpozan prensipal. Zòn AUC anba koub la. Done sous yo bay sou fòm fichye done sous.
Yo te chwazi kat echantiyon (ki gen laj 44-61 an) ki gen gwosè nodil poumon ki sanble (7-9 mm) pou ilistre pèfòmans modèl prediksyon malignite ki pwopoze a (Fig. 4a, b). Nan premye tès depistaj la, Ka 1 te prezante kòm yon nodil solid ak kalsifikasyon, yon karakteristik ki asosye avèk benignite, alòske Ka 2 te prezante kòm yon nodil pasyèlman solid endetèmine san okenn karakteristik benin evidan. Twa seri eskanè CT swivi te montre ke ka sa yo te rete estab sou yon peryòd 4 ane e pakonsekan yo te konsidere kòm nodil benin (Fig. 4a). Konpare ak evalyasyon klinik eskanè CT seri yo, analiz metabolit serik yon sèl fwa ak modèl klasifikatè aktyèl la te idantifye nodil benin sa yo byen vit e kòrèkteman ki baze sou kontrent pwobabilis (Tablo 1). Figi 4b nan ka 3 montre yon nodil ak siy retraksyon pleural, ki pi souvan asosye avèk malignite32. Ka 4 te prezante kòm yon nodil pasyèlman solid endetèmine san okenn prèv yon kòz benin. Tout ka sa yo te predi kòm malfezan dapre modèl klasifikatè a (Tablo 1). Evalyasyon adenokasinòm poumon an te demontre pa egzamen istopatolojik apre operasyon rezeksyon poumon an (Fig. 4b). Pou seri validasyon ekstèn lan, klasifikatè metabolik la te predi avèk presizyon de ka nodil poumon endetèmine ki pi gwo pase 6 mm (Figi Siplemantè 10).
Imaj CT fenèt aksyal poumon yo nan de ka nodil benin. Nan ka 1, eskanè CT apre 4 an te montre yon nodil solid ki estab ki mezire 7 mm ak kalsifikasyon nan lòb enferyè dwat la. Nan ka 2, eskanè CT apre 5 an te revele yon nodil ki estab, pasyèlman solid ak yon dyamèt 7 mm nan lòb siperyè dwat la. b Imaj CT fenèt aksyal poumon yo ak etid patolojik korespondan nan de ka adenokasinòm estad I anvan rezeksyon poumon an. Ka 3 te revele yon nodil ak yon dyamèt 8 mm nan lòb siperyè dwat la ak retraksyon pleural. Ka 4 te revele yon nodil an vè matiri pasyèlman solid ki mezire 9 mm nan lòb siperyè goch la. Kolorasyon ematoksilin ak eozin (H&E) nan tisi poumon ki te rezeke a (ba echèl = 50 μm) ki demontre modèl kwasans asinè adenokasinòm poumon an. Flèch yo endike nodil detekte sou imaj CT yo. Imaj H&E yo se imaj reprezantatif plizyè (>3) chan mikwoskopik ke patolojis la egzamine.
Ansanm, rezilta nou yo demontre valè potansyèl byomarkè metabolit serik yo nan dyagnostik diferansyèl nodil poumon yo, sa ki ka poze defi lè y ap evalye depistaj CT.
Baze sou yon panèl metabolit diferansyèl valide, nou te chache idantifye korelasyon byolojik nan gwo chanjman metabolik yo. Analiz anrichisman chemen KEGG pa MetaboAnalyst te idantifye 6 chemen komen ki te chanje anpil ant de gwoup yo bay yo (LA vs. HC ak LA vs. BN, ajiste p ≤ 0.001, efè > 0.01). Chanjman sa yo te karakterize pa twoub nan metabolis piruvat, metabolis triptofan, metabolis niasin ak nikotinamid, glikoliz, sik TCA a, ak metabolis purin (Fig. 5a). Apre sa, nou te fè plis metabolomik siblé pou verifye gwo chanjman yo lè l sèvi avèk kantifikasyon absoli. Detèminasyon metabolit komen nan chemen ki chanje souvan pa espektwometri mas trip kwadripòl (QQQ) lè l sèvi avèk estanda metabolit otantik. Karakteristik demografik echantiyon sib etid metabolomik la enkli nan Tablo Siplemantè 4 la. An akò avèk rezilta metabolomik mondyal nou yo, analiz kantitatif la te konfime ke ipoksantin ak ksantin, piruvat, ak laktat te ogmante nan LA konpare ak BN ak HC (Fig. 5b, c, p <0.05). Sepandan, pa gen okenn diferans enpòtan nan metabolit sa yo ki te jwenn ant BN ak HC.
Analiz anrichisman chemen KEGG pou metabolit siyifikativman diferan nan gwoup LA a konpare ak gwoup BN ak HC yo. Yo te itilize yon Globaltest bilateral, epi yo te ajiste valè p yo lè l sèvi avèk metòd Holm-Bonferroni (p ajiste ≤ 0.001 ak gwosè efè > 0.01). b–d Graf vyolon ki montre nivo ipoksantin, ksantin, laktat, piruvat, ak triptofan nan serom HC, BN, ak LA detèmine pa LC-MS/MS (n = 70 pa gwoup). Liy pwentiye blan ak nwa yo endike medyàn lan ak katil la, respektivman. e Graf vyolon ki montre ekspresyon mRNA Log2TPM (transkripsyon pa milyon) nòmalize nan SLC7A5 ak QPRT nan adenokasinòm poumon (n = 513) konpare ak tisi poumon nòmal (n = 59) nan seri done LUAD-TCGA a. Bwat blan an reprezante seri entèkatil la, liy nwa orizontal ki nan sant la reprezante medyàn lan, epi liy nwa vètikal ki soti nan bwat la reprezante entèval konfyans 95% (CI). f Grafik korelasyon Pearson ekspresyon SLC7A5 ak GAPDH nan adenokasinòm poumon (n = 513) ak tisi poumon nòmal (n = 59) nan seri done TCGA a. Zòn gri a reprezante 95% CI. r, koyefisyan korelasyon Pearson. g Nivo triptofan selilè nòmalize nan selil A549 transfekte ak kontwòl shRNA nonspesifik (NC) ak shSLC7A5 (Sh1, Sh2) detèmine pa LC-MS/MS. Analiz estatistik senk echantiyon byolojikman endepandan nan chak gwoup prezante. h Nivo selilè NADt (NAD total, ki gen ladan NAD+ ak NADH) nan selil A549 (NC) ak selil A549 SLC7A5 knockdown (Sh1, Sh2). Analiz estatistik twa echantiyon byolojikman endepandan nan chak gwoup prezante. Yo te mezire aktivite glikolitik selil A549 yo anvan ak apre rediksyon SLC7A5 la pa vitès asidifikasyon ekstraselilè (ECAR) (n = 4 echantiyon byolojikman endepandan pa gwoup). 2-DG,2-deoksi-D-glikoz. Yo te itilize tès t Student bilateral nan (b-h). Nan (g-i), ba erè yo reprezante mwayèn ± SD a, yo te fè chak eksperyans twa fwa endepandamman epi rezilta yo te sanble. Done sous yo bay sou fòm fichye done sous.
Lè nou konsidere enpak siyifikatif metabolis triptofan ki modifye a nan gwoup LA a, nou te evalye tou nivo triptofan nan sewòm nan gwoup HC, BN, ak LA yo lè l sèvi avèk QQQ. Nou te jwenn ke triptofan nan sewòm te redwi nan LA konpare ak HC oswa BN (p < 0.001, Figi 5d), ki konsistan avèk rezilta anvan yo ki montre ke nivo triptofan ki sikile nan san an pi ba nan pasyan ki gen kansè nan poumon pase nan moun ki an sante nan gwoup kontwòl la33,34,35. Yon lòt etid ki te itilize trasè PET/CT 11C-metil-L-triptofan te jwenn ke tan retansyon siyal triptofan nan tisi kansè nan poumon te ogmante anpil konpare ak lezyon benin oswa tisi nòmal36. Nou fè ipotèz ke diminisyon nan triptofan nan sewòm LA a ka reflete absòpsyon aktif triptofan pa selil kansè nan poumon yo.
Li konnen tou ke pwodwi final chemen kinurenin nan katabolis triptofan se NAD+37,38, ki se yon substrat enpòtan pou reyaksyon gliseraldeid-3-fosfat ak 1,3-bisfosfogliserat nan glikoliz39. Pandan ke etid anvan yo te konsantre sou wòl katabolis triptofan nan règleman iminitè a, nou te chèche klarifye entèraksyon ki genyen ant deregleman triptofan ak chemen glikolitik yo obsève nan etid aktyèl la. Fanmi transpòtè solute 7 manm 5 (SLC7A5) li te ye pou li se yon transpòtè triptofan43,44,45. Fosforibosiltransferaz asid kinolinik (QPRT) se yon anzim ki sitiye an aval chemen kinurenin nan ki konvèti asid kinolinik an NAMN46. Enspeksyon seri done LUAD TCGA a te revele ke tou de SLC7A5 ak QPRT te siyifikativman ogmante nan tisi timè konpare ak tisi nòmal (Fig. 5e). Yo te obsève ogmantasyon sa a nan etap I ak II ansanm ak etap III ak IV adenokasinòm poumon an (Figi Siplemantè 11), sa ki endike twoub bonè nan metabolis triptofan ki asosye avèk timorigenèz.
Anplis de sa, ansanm done LUAD-TCGA a te montre yon korelasyon pozitif ant ekspresyon mRNA SLC7A5 ak GAPDH nan echantiyon pasyan kansè yo (r = 0.45, p = 1.55E-26, Figi 5f). Okontrè, pa gen okenn korelasyon siyifikatif ki te jwenn ant siyati jèn sa yo nan tisi poumon nòmal (r = 0.25, p = 0.06, Figi 5f). Rediksyon SLC7A5 (Figi Siplemantè 12) nan selil A549 yo te siyifikativman redwi nivo triptofan selilè ak NAD(H) (Figi 5g,h), sa ki lakòz yon aktivite glikolitik atenu jan yo mezire li pa to asidifikasyon ekstraselilè (ECAR) (Figi 1). 5i). Kidonk, ki baze sou chanjman metabolik nan serom ak deteksyon in vitro, nou fè ipotèz ke metabolis triptofan ka pwodui NAD+ atravè chemen kynurenine epi jwe yon wòl enpòtan nan pwomosyon glikoliz nan kansè nan poumon.
Etid yo montre ke yon gwo kantite nodil poumon endetèmine detekte pa LDCT ka mennen nan nesesite pou fè plis tès tankou PET-CT, byopsi poumon, ak twòp tretman akòz yon dyagnostik fo pozitif nan malfezans.31 Jan yo montre nan Figi 6, etid nou an idantifye yon panèl metabolit serik ki gen valè dyagnostik potansyèl ki ka amelyore stratifikasyon risk ak jesyon ki vin apre nan nodil poumon detekte pa CT.
Yo evalye nodil poumonè yo lè l sèvi avèk tomografi òdinatè dòz ki ba (LDCT) ak karakteristik imaj ki sijere kòz benin oswa malfezan. Rezilta ensèten nodil yo ka mennen nan vizit swivi souvan, entèvansyon ki pa nesesè, ak twòp tretman. Enklizyon klasifikatè metabolik serik ki gen valè dyagnostik ka amelyore evalyasyon risk ak jesyon nodil poumonè ki vin apre. Tomografi emisyon pozitron PET.
Done ki soti nan etid NLST ameriken an ak etid NELSON ewopeyen an sijere ke depistaj gwoup ki gen gwo risk ak tomografi konpitèrize ak ti dòz (LDCT) ka diminye mòtalite akòz kansè nan poumon1,3. Sepandan, evalyasyon risk ak jesyon klinik ki vin apre pou yon gwo kantite nodil poumon aksidan detekte pa LDCT rete pi difisil la. Objektif prensipal la se optimize klasifikasyon kòrèk pwotokòl ki baze sou LDCT ki deja egziste yo lè yo enkòpore byomarkè fyab.
Yo te idantifye sèten byomarkè molekilè, tankou metabolit nan san, lè yo te konpare kansè nan poumon ak temwen ki an sante15,17. Nan etid aktyèl la, nou te konsantre sou aplikasyon analiz metabolomik serik pou distenge ant nodil poumon benin ak malfezan ki detekte aksidantèlman pa LDCT. Nou te konpare metabolòm serik global temwen ki an sante (HC), nodil poumon benin (BN), ak echantiyon adenokasinòm poumon (LA) nan estaj I lè l sèvi avèk analiz UPLC-HRMS. Nou te jwenn ke HC ak BN te gen pwofil metabolik ki sanble, tandiske LA te montre chanjman siyifikatif konpare ak HC ak BN. Nou te idantifye de seri metabolit serik ki diferansye LA ak HC ak BN.
Sistèm idantifikasyon aktyèl ki baze sou LDCT pou nodil benin ak malfezan yo baze sitou sou gwosè, dansite, mòfoloji ak vitès kwasans nodil yo sou tan30. Etid anvan yo te montre ke gwosè nodil yo gen yon relasyon sere avèk pwobabilite pou kansè nan poumon. Menm nan pasyan ki gen gwo risk, risk pou yo gen kansè nan nodil ki <6 mm se <1%. Risk pou yo gen kansè pou nodil ki mezire 6 a 20 mm varye ant 8% ak 64%30. Se poutèt sa, Sosyete Fleischner rekòmande yon dyamèt limit 6 mm pou swivi woutin pa tomografi konpitèrize.29 Sepandan, evalyasyon risk ak jesyon nodil poumon endetèmine (IPN) ki pi gwo pase 6 mm pa ko byen fèt31. Jesyon aktyèl maladi kè konjenital yo anjeneral baze sou vijilans ak siveyans tomografi konpitèrize souvan.
Baze sou metabolòm valide a, nou te demontre pou premye fwa sipèpoze siyati metabolomik ant moun ki an sante ak nodil benin <6 mm. Resanblans byolojik la konsistan avèk rezilta CT anvan yo ki di ke risk pou yo gen yon kansè nan nodil <6 mm osi ba ke pou sijè ki pa gen nodil.30 Li enpòtan pou note ke rezilta nou yo demontre tou ke nodil benin <6 mm ak ≥6 mm gen yon gwo resanblans nan pwofil metabolomik, sa ki sijere ke definisyon fonksyonèl etioloji benin nan konsistan kèlkeswa gwosè nodil la. Kidonk, panèl metabolit serik dyagnostik modèn yo ka bay yon sèl tès kòm yon tès pou elimine nodil yo lè yo detekte nodil yo okòmansman sou CT epi potansyèlman diminye siveyans seri. An menm tan, menm panèl byomarkè metabolik yo te distenge nodil malfezan ≥6 mm nan gwosè ak nodil benin epi li te bay prediksyon egzat pou IPN ki gen menm gwosè ak karakteristik mòfolojik anbigi sou imaj CT. Klasifikatè metabolis serik sa a te byen pèfòme nan predi kansè nan nodil ≥6 mm ak yon AUC 0.927. Lè nou mete tout rezilta nou yo ansanm, yo endike ke siyati metabolomik inik nan serom yo ka reflete espesyalman chanjman metabolik pwovoke pa timè bonè epi yo gen valè potansyèl kòm prediktè risk, endepandan de gwosè nodil la.
Li enpòtan pou note ke adenokasinòm poumon (LUAD) ak karsinom selil skameuz (LUSC) se prensipal kalite kansè nan poumon ki pa ti selil (NSCLC). Etandone ke LUSC gen yon gwo lyen ak itilizasyon tabak47 epi LUAD se istoloji ki pi komen nan nodil poumon aksidantèl detekte sou tès depistaj CT48, modèl klasifikatè nou an te bati espesyalman pou echantiyon adenokasinòm estad I. Wang ak kòlèg li yo te konsantre tou sou LUAD epi yo te idantifye nèf siyati lipid lè l sèvi avèk lipidomik pou distenge kansè nan poumon nan estad bonè ak moun ki an sante17. Nou te teste modèl klasifikatè aktyèl la sou 16 ka LUSC estad I ak 74 nodil benin epi nou te obsève yon presizyon prediksyon LUSC ki ba (AUC 0.776), sa ki sijere ke LUAD ak LUSC ka gen pwòp siyati metabolomik yo. Anfèt, yo te montre ke LUAD ak LUSC diferan nan etioloji, orijin byolojik ak aberasyon jenetik49. Se poutèt sa, yo ta dwe enkli lòt kalite istoloji nan modèl fòmasyon pou deteksyon kansè nan poumon nan popilasyon an nan pwogram depistaj.
La a, nou idantifye sis chemen ki pi souvan chanje nan adenokasinòm poumon konpare ak temwen ki an sante ak nodil benin. Ksantin ak ipoksantin se metabolit komen nan chemen metabolik purin lan. An akò ak rezilta nou yo, entèmedyè ki asosye ak metabolis purin yo te ogmante siyifikativman nan serom oswa tisi pasyan ki gen adenokasinòm poumon konpare ak temwen ki an sante oswa pasyan ki nan etap pre-envazif la15,50. Nivo ksantin ak ipoksantin ki wo nan serom ka reflete anabolis ki nesesè pou selil kansè ki pwolife rapidman. Disregilasyon metabolis glikoz se yon mak byen koni nan metabolis kansè51. La a, nou obsève yon ogmantasyon siyifikatif nan piruvat ak laktat nan gwoup LA a konpare ak gwoup HC ak BN a, ki konsistan avèk rapò anvan yo sou anomali chemen glikolitik nan pwofil metabolòm serom pasyan ki gen kansè nan poumon ki pa ti selil (NSCLC) ak temwen ki an sante. Rezilta yo konsistan52,53.
Sa ki enpòtan, nou obsève yon korelasyon envès ant metabolis piruvat ak triptofan nan serom adenokasinòm poumon yo. Nivo triptofan nan serom yo te redwi nan gwoup LA a konpare ak gwoup HC oswa BN a. Sa ki enteresan, yon etid anvan sou gwo echèl ki te itilize yon gwoup prospektif te jwenn ke nivo triptofan ki ba nan sikilasyon an te asosye avèk yon risk ogmante pou kansè nan poumon 54. Triptofan se yon asid amine esansyèl ke nou jwenn antyèman nan manje. Nou konkli ke rediksyon triptofan nan serom nan adenokasinòm poumon an ka reflete rediksyon rapid metabolit sa a. Li byen koni ke pwodwi final katabolis triptofan atravè chemen kinurenin lan se sous sentèz NAD+ de novo. Paske NAD+ pwodui prensipalman atravè chemen sovtaj la, enpòtans NAD+ nan metabolis triptofan nan sante ak maladi rete pou detèmine46. Analiz nou te fè sou baz done TCGA a te montre ke ekspresyon transpòtè triptofan solute transpòtè 7A5 (SLC7A5) la te ogmante siyifikativman nan adenokasinòm poumon an konpare ak temwen nòmal yo epi li te gen yon korelasyon pozitif ak ekspresyon anzim glikolitik GAPDH la. Etid anvan yo te sitou konsantre sou wòl katabolis triptofan nan siprime repons iminitè antitimoral la40,41,42. La a, nou demontre ke inibisyon absòpsyon triptofan pa rediksyon SLC7A5 nan selil kansè nan poumon lakòz yon diminisyon nan nivo NAD selilè yo ak yon atenyasyon an menm tan nan aktivite glikolitik la. An rezime, etid nou an bay yon baz byolojik pou chanjman nan metabolis serik ki asosye ak transfòmasyon malfezan adenokasinòm poumon an.
Mitasyon EGFR yo se mitasyon chofè ki pi komen nan pasyan ki gen NSCLC. Nan etid nou an, nou te jwenn ke pasyan ki gen mitasyon EGFR (n = 41) te gen pwofil metabolomik jeneral ki sanble ak pasyan ki gen EGFR tip sovaj (n = 31), byenke nou te jwenn nivo serik ki diminye nan kèk pasyan ki gen mutan EGFR nan pasyan ki gen asilkarnitin. Fonksyon etabli asilkarnitin yo se transpòte gwoup asil yo soti nan sitoplas la nan matris mitokondriyal la, sa ki mennen nan oksidasyon asid gra yo pou pwodui enèji 55. An akò ak rezilta nou yo, yon etid resan te idantifye tou pwofil metabolòm ki sanble ant timè mutan EGFR ak timè tip sovaj EGFR yo lè li te analize metabolòm global 102 echantiyon tisi adenokasinòm poumon 50. Sa ki enteresan, yo te jwenn kontni asilkarnitin tou nan gwoup mutan EGFR la. Se poutèt sa, si chanjman nan nivo asilkarnitin yo reflete chanjman metabolik pwovoke pa EGFR ak chemen molekilè ki kache yo ka merite plis etid.
An konklizyon, etid nou an etabli yon klasifikatè metabolik serik pou dyagnostik diferansyèl nodil poumonè yo epi li pwopoze yon pwosesis travay ki ka optimize evalyasyon risk epi fasilite jesyon klinik ki baze sou depistaj eskanè CT.
Etid sa a te apwouve pa Komite Etik Lopital Kansè Inivèsite Sun Yat-sen, Premye Lopital Afilye Inivèsite Sun Yat-sen, ak Komite Etik Lopital Kansè Inivèsite Zhengzhou. Nan gwoup dekouvèt ak validasyon entèn yo, yo te kolekte 174 sera nan men moun ki an sante ak 244 sera nan men nodil benin nan men moun ki t ap sibi egzamen medikal anyèl nan Depatman Kontwòl ak Prevansyon Kansè, Sant Kansè Inivèsite Sun Yat-sen, ak 166 seròm nodil benin. Yo te kolekte adenokasinòm poumon etap I nan Sant Kansè Inivèsite Sun Yat-sen. Nan gwoup validasyon ekstèn lan, te gen 48 ka nodil benin, 39 ka adenokasinòm poumon etap I nan Premye Lopital Afilye Inivèsite Sun Yat-sen, ak 24 ka adenokasinòm poumon etap I nan Lopital Kansè Zhengzhou. Sant Kansè Inivèsite Sun Yat-sen an te kolekte tou 16 ka kansè nan poumon selil eskamèz estad I pou teste kapasite dyagnostik klasifikatè metabolik etabli a (karakteristik pasyan yo montre nan Tablo Siplemantè 5). Yo te kolekte echantiyon ki soti nan gwoup dekouvèt la ak gwoup validasyon entèn lan ant janvye 2018 ak me 2020. Yo te kolekte echantiyon pou gwoup validasyon ekstèn lan ant out 2021 ak oktòb 2022. Pou minimize patipri sèks, yo te asiyen apeprè menm kantite ka gason ak fi nan chak gwoup. Ekip Dekouvèt ak Ekip Revizyon Entèn. Yo te detèmine sèks patisipan an dapre oto-rapò. Yo te jwenn konsantman enfòme nan men tout patisipan yo e yo pa t bay okenn konpansasyon. Sijè ki te gen nodil benin yo se te moun ki te gen yon nòt eskanè CT ki estab nan 2 a 5 ane nan moman analiz la, eksepte pou 1 ka ki soti nan echantiyon validasyon ekstèn lan, ki te kolekte anvan operasyon an epi dyagnostike pa istopatoloji. Eksepte bwonchit kwonik. Ka adenokasinòm poumon yo te kolekte anvan rezeksyon poumon an epi konfime pa dyagnostik patolojik. Yo te kolekte echantiyon san a jeun nan tib separasyon serom san okenn antikoagulan. Echantiyon san yo te kayo pandan 1 èdtan nan tanperati chanm epi answit santrifije yo a 2851 × g pandan 10 minit nan 4°C pou kolekte sipènatant serik la. Alikòt serik yo te konjele a -80°C jiskaske yo te ekstrè metabolit la. Depatman Prevansyon Kansè ak Egzamen Medikal nan Sant Kansè Inivèsite Sun Yat-sen te kolekte yon pisin serik nan men 100 donatè ki an sante, ki gen ladan yon kantite egal gason ak fanm ki gen laj 40 a 55 an. Yo te melanje volim egal nan chak echantiyon donatè, yo te divize pisin ki te sòti a an alikòt epi yo te estoke l a -80°C. Melanj serik la te itilize kòm materyèl referans pou kontwòl kalite ak normalizasyon done yo.
Yo te dekonjle echantiyon seròm referans yo ak echantiyon tès yo epi yo te ekstrè metabolit yo lè l sèvi avèk yon metòd ekstraksyon konbine (MTBE/metanòl/dlo) 56. An brèf, yo te melanje 50 μl seròm ak 225 μl metanòl glase ak 750 μl metil tert-butil etè (MTBE) glase. Brase melanj lan epi enkube sou glas pandan 1 èdtan. Apre sa, yo te melanje echantiyon yo epi yo te brase yo ak 188 μl dlo MS-klas ki gen estanda entèn (13C-laktat, 13C3-piruvat, 13C-metyonin, ak 13C6-izolesin, achte nan Cambridge Isotope Laboratories). Apre sa, yo te santrifije melanj lan a 15,000 × g pandan 10 min a 4 °C, epi yo te transfere faz ki pi ba a nan de tib (125 μL chak) pou analiz LC-MS nan mòd pozitif ak negatif. Finalman, yo te evapore echantiyon an jiskaske li sèk nan yon konsantratè vakyòm gwo vitès.
Metabolit seche yo te rekonstitye nan 120 μl asetonitril 80%, yo te brase yo toubiyon pandan 5 minit, epi yo te santrifije yo a 15,000 × g pandan 10 minit a 4°C. Yo te transfere sipernatan yo nan ti boutèy an vè koulè amber ak mikwofouni pou etid metabolomik yo. Analiz metabolomik san sib sou yon platfòm kromatografi likid ultra-pèfòmans-espektwometri mas wo rezolisyon (UPLC-HRMS). Yo te separe metabolit yo lè l sèvi avèk yon sistèm Dionex Ultimate 3000 UPLC ak yon kolòn ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters). Nan mòd iyon pozitif, faz mobil yo te 95% (A) ak 50% asetonitril (B), chak genyen 10 mmol/L asetat amonyòm ak 0.1% asid formik. Nan mòd negatif, faz mobil A ak B yo te genyen 95% ak 50% asetonitril respektivman, tou de faz yo te genyen 10 mmol/L asetat amonyòm, pH = 9. Pwogram gradyan an te jan sa a: 0–0.5 min, 2% B; 0.5–12 min, 2–50% B; 12–14 min, 50–98% B; 14–16 min, 98% B; 16–16.1 min, 98–2% B; 16.1–20 min, 2% B. Kolòn nan te kenbe a 40°C epi echantiyon an a 10°C nan oto-echantiyonè a. Debi a te 0.3 ml/min, volim enjeksyon an te 3 μl. Yo te opere yon espektwomèt mas Q-Exactive Orbitrap (Thermo Fisher Scientific) avèk yon sous iyonizasyon elektwoespre (ESI) nan mòd eskanè konplè epi yo te konekte li avèk mòd siveyans ddMS2 pou kolekte gwo volim done. Yo te fikse paramèt MS yo jan sa a: vòltaj espre +3.8 kV/- 3.2 kV, tanperati kapilè 320°C, gaz pwoteksyon 40 arb, gaz oksilyè 10 arb, tanperati aparèy chofaj sond 350°C, ranje eskanè 70–1050 m/h, rezolisyon. 70 000. Yo te pran done yo lè l sèvi avèk Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific).
Pou evalye kalite done yo, yo te pwodui echantiyon kontwòl kalite (QC) gwoupe lè yo te retire 10 μL alikòt sipernatant la nan chak echantiyon. Yo te analize sis enjeksyon echantiyon kontwòl kalite nan kòmansman sekans analiz la pou evalye estabilite sistèm UPLC-MS la. Apre sa, yo te entwodui echantiyon kontwòl kalite yo nan pakèt la detanzantan. Tout 11 pakèt echantiyon serom nan etid sa a te analize pa LC-MS. Yo te itilize alikòt yon melanj pisin serom ki soti nan 100 donatè ki an sante kòm materyèl referans nan pakèt respektif yo pou kontwole pwosesis ekstraksyon an epi ajiste pou efè pakèt a pakèt. Yo te fè analiz metabolomik san sib sou gwoup dekouvèt la, gwoup validasyon entèn lan, ak gwoup validasyon ekstèn lan nan Sant Metabolomik Inivèsite Sun Yat-sen. Laboratwa ekstèn Sant Analiz ak Tès Inivèsite Teknoloji Guangdong lan te analize tou 40 echantiyon nan gwoup ekstèn lan pou teste pèfòmans modèl klasifikatè a.
Apre ekstraksyon ak rekonstitisyon, yo te mezire kantifikasyon absoli metabolit serik yo lè l sèvi avèk kromatografi likid pèfòmans ultra-wo--espektwometri mas tandem (Agilent 6495 trip kwadripòl) avèk yon sous iyonizasyon elektwosprey (ESI) nan mòd siveyans reyaksyon miltip (MRM). Yo te itilize yon kolòn amid ACQUITY BEH (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters) pou separe metabolit yo. Faz mobil lan te konpoze de 90% (A) ak 5% asetonitril (B) avèk 10 mmol/L asetat amonyòm ak 0.1% solisyon amonyak. Pwogram gradyan an te jan sa a: 0–1.5 min, 0% B; 1.5–6.5 min, 0–15% B; 6.5–8 min, 15% B; 8–8.5 min, 15%–0% B; 8.5–11.5 min, 0%B. Yo te kenbe kolòn nan a 40 °C epi echantiyon an a 10 °C nan oto-echantiyonè a. Debi a te 0.3 mL/min epi volim enjeksyon an te 1 μL. Yo te fikse paramèt MS yo jan sa a: vòltaj kapilè ±3.5 kV, presyon nebulizatè 35 psi, debi gaz anlè 12 L/min, tanperati gaz anlè 350 °C, tanperati gaz siye 250 °C, ak debi gaz siye 14 l/min. Konvèsyon MRM triptofan, piruvat, laktat, ipoksantin ak ksantin yo te 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 ak 151.0–107.9 respektivman. Yo te kolekte done yo lè l sèvi avèk Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies). Pou echantiyon serik yo, yo te mezire triptofan, piruvat, laktat, ipoksantin, ak ksantin lè l sèvi avèk koub kalibrasyon solisyon melanj estanda yo. Pou echantiyon selil yo, yo te normalize kontni triptofan an parapò ak estanda entèn lan ak mas pwoteyin selilè a.
Yo te fè ekstraksyon pik yo (m/z ak tan retansyon (RT)) lè l sèvi avèk Compound Discovery 3.1 ak TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific). Pou elimine diferans potansyèl ant pakèt yo, yo te divize chak pik karakteristik echantiyon tès la pa pik karakteristik materyèl referans ki soti nan menm pakèt la pou jwenn abondans relatif la. Devyasyon estanda relatif estanda entèn yo anvan ak apre normalizasyon yo montre nan Tablo Siplemantè 6. Diferans ki genyen ant de gwoup yo te karakterize pa to fo dekouvèt (FDR<0.05, tès ran siyen Wilcoxon) ak chanjman pliye (>1.2 oswa <0.83). Done MS brit karakteristik yo te ekstrè yo ak done MS korije ak serom referans yo montre nan Done Siplemantè 1 ak Done Siplemantè 2, respektivman. Yo te fè anotasyon pik yo baze sou kat nivo idantifikasyon defini, ki gen ladan metabolit idantifye, konpoze ki gen anotasyon swadizan, klas konpoze ki gen karakterizasyon swadizan, ak konpoze enkoni 22. Baze sou rechèch nan baz done nan Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), konpoze byolojik ki gen estanda valide MS/MS oswa anotasyon egzak nan mzCloud (nòt > 85) oswa Chemspider te finalman chwazi kòm entèmedyè ant metabolòm diferansyèl la. Anotasyon pik pou chak karakteristik yo enkli nan Done Siplemantè 3. MetaboAnalyst 5.0 te itilize pou analiz inivaryab abondans metabolit nòmalize pa sòm. MetaboAnalyst 5.0 te evalye tou analiz anrichisman chemen KEGG ki baze sou metabolit siyifikativman diferan. Analiz eleman prensipal (PCA) ak analiz diskriminan kare pasyèl (PLS-DA) yo te analize lè l sèvi avèk pake lojisyèl ropls (v.1.26.4) ak normalizasyon pil ak oto-echèl. Modèl byomarkè metabolit optimal pou predi malignite nodil te pwodui lè l sèvi avèk regresyon lojistik binè ak pi piti kontraksyon absoli ak operatè seleksyon (LASSO, pake R v.4.1-3). Yo te karakterize pèfòmans modèl diskriminan an nan ansanm deteksyon ak validasyon yo lè yo te estime AUC a ki baze sou analiz ROC dapre pake pROC la (v.1.18.0.). Yo te jwenn papòt pwobabilite optimal la ki baze sou endèks Youden maksimòm modèl la (sansibilite + espesifikite – 1). Echantiyon ki gen valè mwens oswa pi gran pase papòt la pral predi kòm nodil benin ak adenokasinòm poumon, respektivman.
Selil A549 (#CCL-185, American Type Culture Collection) yo te kiltive nan yon mwayen F-12K ki gen 10% FBS. Sekans ARN kout an fòm épinglè (shRNA) ki vize SLC7A5 ak yon kontwòl ki pa vize (NC) yo te mete nan vektè lentiviral pLKO.1-puro a. Sekans antisans shSLC7A5 yo se jan sa a: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′). Antikò kont SLC7A5 (#5347) ak tibilin (#2148) yo te achte nan Cell Signaling Technology. Antikò kont SLC7A5 ak tibilin yo te itilize nan yon dilisyon 1:1000 pou analiz Western blot.
Tès Estrès Glikolitik Seahorse XF la mezire nivo asidifikasyon ekstraselilè (ECAR). Nan tès la, yo te administre glikoz, oligomisin A, ak 2-DG youn apre lòt pou teste kapasite glikolitik selilè a jan ECAR te mezire l.
Selil A549 yo te transfekte ak kontwòl ki pa vize (NC) ak shSLC7A5 (Sh1, Sh2) pandan lannwit nan asyèt 10 cm dyamèt. Metabolit selilè yo te ekstrè ak 1 ml metanol akeuz 80% frèt tankou glas. Selil ki nan solisyon metanol la te grate, kolekte nan yon nouvo tib, epi santrifije a 15,000 × g pandan 15 min a 4°C. Kolekte 800 µl nan sipènatant la epi seche l lè l sèvi avèk yon konsantratè vakyòm gwo vitès. Lè sa a, yo te analize grenn metabolit seche yo pou nivo triptofan lè l sèvi avèk LC-MS/MS jan sa dekri pi wo a. Nivo NAD(H) selilè nan selil A549 (NC ak shSLC7A5) yo te mezire lè l sèvi avèk yon twous kolorimetrik NAD+/NADH kantitatif (#K337, BioVision) dapre enstriksyon manifakti a. Nivo pwoteyin yo te mezire pou chak echantiyon pou nòmalize kantite metabolit yo.
Yo pa t itilize okenn metòd estatistik pou detèmine gwosè echantiyon an davans. Yo te konsidere etid metabolomik anvan yo ki te vize dekouvèt byomarkè15,18 kòm referans pou detèminasyon gwosè, epi konpare ak rapò sa yo, echantiyon nou an te adekwa. Yo pa t eskli okenn echantiyon nan gwoup etid la. Yo te asiyen echantiyon serik yo owaza nan yon gwoup dekouvèt (306 ka, 74.6%) ak yon gwoup validasyon entèn (104 ka, 25.4%) pou etid metabolomik ki pa sib. Nou te chwazi tou owaza 70 ka nan chak gwoup nan seri dekouvèt la pou etid metabolomik sib. Chèchè yo pa t konnen ki gwoup yo te asiyen pandan koleksyon ak analiz done LC-MS yo. Yo dekri analiz estatistik done metabolomik yo ak eksperyans selilè yo nan seksyon Rezilta, Lejand Figi, ak Metòd respektif yo. Yo te fè kantifikasyon triptofan selilè, NADT, ak aktivite glikolitik twa fwa endepandamman avèk rezilta idantik.
Pou plis enfòmasyon sou konsepsyon etid la, gade Rezime Rapò Pòtfolyo Natirèl ki asosye ak atik sa a.
Done MS brit karakteristik yo te ekstrè yo ak done MS nòmalize seròm referans lan parèt nan Done Siplemantè 1 ak Done Siplemantè 2, respektivman. Anotasyon pik pou karakteristik diferansyèl yo prezante nan Done Siplemantè 3. Ou ka telechaje ansanm done LUAD TCGA a soti nan https://portal.gdc.cancer.gov/. Done antre pou trase graf la bay nan done sous yo. Done sous yo bay pou atik sa a.
Gwoup Etid Nasyonal sou Depistaj Poumon, elatriye. Redui mòtalite kansè nan poumon ak tomografi òdinatè ak dòz ki ba. Nò Angletè. J. Med. 365, 395–409 (2011).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR ak Prophet, PC Depistaj kansè nan poumon lè l sèvi avèk CT elikoidal dòz ki ba: rezilta ki soti nan Etid Nasyonal Depistaj Poumon (NLST). J. Med. Screen 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al. Redui mòtalite kansè nan poumon ak depistaj volumetrik CT nan yon esè randomize. Nò Angletè. J. Med. 382, 503–513 (2020).
Dat piblikasyon: 18 septanm 2023