Ташхиси дифференсиалии гиреҳҳои шуш, ки бо томографияи компютерӣ (КТ) муайян карда шудаанд, дар амалияи клиникӣ мушкил боқӣ мемонад. Дар ин ҷо мо метаболоми ҷаҳонии 480 намунаи зардобро, аз ҷумла назорати солим, гиреҳҳои шуши хушсифат ва аденокарциномаи шуши марҳилаи I, тавсиф мекунем. Аденокарциномаҳо профилҳои беназири метаболомиро нишон медиҳанд, дар ҳоле ки гиреҳҳои хушсифат ва шахсони солим дар профилҳои метаболомӣ шабоҳати зиёд доранд. Дар гурӯҳи кашфиёт (n = 306), маҷмӯи 27 метаболит барои фарқ кардани гиреҳҳои хушсифат ва бадсифат муайян карда шуд. AUC-и модели дискриминантӣ дар гурӯҳҳои валидатсияи дохилӣ (n = 104) ва валидатсияи беруна (n = 111) мутаносибан 0,915 ва 0,945 буд. Таҳлили роҳ нишон дод, ки метаболитҳои гликолитикии зиёдшуда, ки бо коҳиши триптофан дар зардоби аденокарциномаи шуш алоқаманданд, дар муқоиса бо гиреҳҳои хушсифат ва назорати солим, дар муқоиса бо гиреҳҳои хушсифат ва назорати солим, алоқаманданд ва нишон доданд, ки ҷабби триптофан гликолизро дар ҳуҷайраҳои саратони шуш мусоидат мекунад. Таҳқиқоти мо арзиши биомаркерҳои метаболитҳои зардоби хунро дар арзёбии хатари гиреҳҳои шуш, ки тавассути томографияи компютерӣ муайян карда шудаанд, нишон медиҳад.
Ташхиси барвақтӣ барои беҳтар кардани сатҳи зинда мондани беморони саратон муҳим аст. Натиҷаҳои озмоиши миллии скрининги саратони шуш дар ИМА (NLST) ва тадқиқоти аврупоии NELSON нишон доданд, ки скрининг бо томографияи компютерии вояи кам (LDCT) метавонад фавт аз саратони шушро дар гурӯҳҳои хавфи баланд ба таври назаррас коҳиш диҳад1,2,3. Аз замони истифодаи васеъи LDCT барои скрининги саратони шуш, пайдоиши тасодуфии пайдоиши гиреҳҳои шуши асимптоматикӣ дар радиографӣ афзоиш ёфтааст4. Гиреҳҳои шуш ҳамчун шаффофияти фокусӣ то 3 см диаметр муайян карда мешаванд5. Мо дар арзёбии эҳтимолияти бадсифатӣ ва мубориза бо шумораи зиёди гиреҳҳои шуш, ки тасодуфан дар LDCT ошкор карда шудаанд, бо мушкилот рӯбарӯ мешавем. Маҳдудиятҳои КТ метавонанд ба муоинаҳои зуд-зуд пайгирӣ ва натиҷаҳои мусбати бардурӯғ оварда расонанд, ки боиси дахолати нолозим ва табобати аз ҳад зиёд6 мегардад. Аз ин рӯ, зарурати таҳияи биомаркерҳои боэътимод ва муфид барои дуруст муайян кардани саратони шуш дар марҳилаҳои аввал ва фарқ кардани аксари гиреҳҳои хушсифат ҳангоми муайянкунии аввалия вуҷуд дорад7.
Таҳлили ҳамаҷонибаи молекулавии хун (зардоб, плазма, ҳуҷайраҳои мононуклеарии хуни периферӣ), аз ҷумла геномика, протеомика ё метилизатсияи ДНК8,9,10, боиси афзоиши таваҷҷӯҳ ба кашфи биомаркерҳои ташхисӣ барои саратони шуш шудааст. Дар айни замон, равишҳои метаболомика маҳсулоти ниҳоии ҳуҷайраро чен мекунанд, ки аз таъсири амалҳои эндогенӣ ва экзогенӣ таъсир мегиранд ва аз ин рӯ, барои пешгӯии пайдоиш ва натиҷаи беморӣ истифода мешаванд. Хроматографияи моеъ-спектрометрияи массавии тандемӣ (LC-MS) усули васеъ истифодашаванда барои таҳқиқоти метаболомика мебошад, ки аз сабаби ҳассосияти баланд ва диапазони калони динамикӣ мебошад, ки метавонад метаболитҳоро бо хосиятҳои гуногуни физикию химиявӣ фаро гирад11,12,13. Гарчанде ки таҳлили метаболомикии глобалии плазма/зардоб барои муайян кардани биомаркерҳои марбут ба ташхиси саратони шуш14,15,16,17 ва самаранокии табобат истифода шудааст18 таснифгари метаболитҳои зардоб барои фарқ кардани гиреҳҳои шуши хушсифат ва бадсифат ҳанӯз ҳам омӯхта нашудаанд. -тадқиқоти бузург.
Аденокарцинома ва карциномаи ҳуҷайраҳои сквамозӣ ду зернамуди асосии саратони шуши ғайриҳуҷайравии шуш (NSCLC) мебошанд. Санҷишҳои гуногуни скрининги томографияи компютерӣ нишон медиҳанд, ки аденокарцинома маъмултарин намуди гистологии саратони шуш аст1,19,20,21. Дар ин таҳқиқот, мо аз хроматографияи моеъи ултра-самаранок - спектрометрияи массавии баландсифат (UPLC-HRMS) барои анҷом додани таҳлили метаболомикӣ дар маҷмӯъ 695 намунаи зардоб, аз ҷумла назорати солим, гиреҳҳои шуши хушсифат ва ≤3 см, ки бо томографияи компютерӣ муайян шудаанд, истифода кардем. Скрининг барои аденокарциномаи шуши марҳилаи I. Мо як қатор метаболитҳои зардобро муайян кардем, ки аденокарциномаи шушро аз гиреҳҳои хушсифат ва назорати солим фарқ мекунанд. Таҳлили ғанӣ гардонидани роҳ нишон дод, ки мубодилаи ғайримуқаррарии триптофан ва глюкоза дар аденокарциномаи шуш дар муқоиса бо гиреҳҳои хушсифат ва назорати солим тағйироти маъмулӣ мебошанд. Ниҳоят, мо таснифгари мубодилаи моддаҳои зардоби хунро бо хосият ва ҳассосияти баланд барои фарқ кардани гиреҳҳои шуши бадсифат ва хушсифат, ки тавассути LDCT ошкор карда шудаанд, таъсис ва тасдиқ кардем, ки метавонад дар ташхиси барвақти дифференсиалӣ ва арзёбии хатар мусоидат кунад.
Дар таҳқиқоти ҷорӣ, намунаҳои зардоби мувофиқи ҷинс ва синну сол аз 174 гурӯҳи назоратии солим, 292 бемор бо гиреҳҳои шуши хушсифат ва 229 бемор бо аденокарциномаи шуши марҳилаи I ба таври ретроспективӣ ҷамъоварӣ карда шуданд. Хусусиятҳои демографии 695 субъект дар Ҷадвали Иловагии 1 нишон дода шудаанд.
Тавре ки дар расми 1a нишон дода шудааст, дар Маркази саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен дар маҷмӯъ 480 намунаи зардоб, аз ҷумла 174 намунаи назорати солим (HC), 170 гиреҳи хушсифат (BN) ва 136 намунаи аденокарциномаи шуш (LA)-и марҳилаи I, ҷамъоварӣ карда шуданд. Гурӯҳи кашфиёт барои профилсозии метаболомии ғайримақсаднок бо истифода аз спектрометрияи массавии хроматографияи моеъи ултра-самаранок (UPLC-HRMS). Тавре ки дар расми иловагии 1 нишон дода шудааст, метаболитҳои дифференсиалӣ байни LA ва HC, LA ва BN барои таъсиси модели таснифот ва омӯзиши минбаъдаи таҳлили роҳи дифференсиалӣ муайян карда шуданд. 104 намунае, ки аз ҷониби Маркази саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен ҷамъоварӣ шудаанд ва 111 намунае, ки аз ҷониби ду беморхонаи дигар ҷамъоварӣ шудаанд, мутаносибан ба валидатсияи дохилӣ ва беруна дучор карда шуданд.
a Аҳолии тадқиқот дар гурӯҳи кашфиёт, ки таҳлили метаболомикаи ҷаҳонии зардобро бо истифода аз хроматографияи моеъи ултра-иҷрошаванда-спектрометрияи массавии баландсифат (UPLC-HRMS) гузаронидааст. b Таҳлили қисман дискриминантии квадратҳои хурдтарин (PLS-DA)-и метаболоми умумии 480 намунаи зардоб аз гурӯҳи тадқиқотӣ, аз ҷумла назорати солим (HC, n = 174), гиреҳҳои хушсифат (BN, n = 170) ва аденокарциномаи шуши марҳилаи I (Лос-Анҷелес, n = 136). +ESI, ҳолати ионизатсияи мусбати электропошии, -ESI, ҳолати ионизатсияи электропошии манфӣ. c–e Метаболитҳо бо фаровонии назаррас дар ду гурӯҳи додашуда (озмоиши дуқутбаи аломати Вилкоксон, арзиши танзимшудаи p суръати кашфи бардурӯғ, FDR <0.05) бо ранги сурх (тағйири қат > 1.2) ва кабуд (тағйири қат <0.83) нишон дода шудаанд. ) дар графикаи вулқон нишон дода шудааст. f Харитаи гармии кластерии иерархӣ, ки фарқиятҳои назаррасро дар шумораи метаболитҳои шарҳдодашуда байни LA ва BN нишон медиҳад. Маълумоти манбаъ дар шакли файлҳои маълумоти манбаъ пешниҳод карда мешавад.
Метаболоми умумии зардоби 174 HC, 170 BN ва 136 LA дар гурӯҳи кашфиёт бо истифода аз таҳлили UPLC-HRMS таҳлил карда шуд. Мо аввал нишон медиҳем, ки намунаҳои назорати сифат (QC) дар маркази модели таҳлили ҷузъҳои асосии беназорат (PCA) зич ҷамъ мешаванд, ки устувории кори таҳқиқоти ҷориро тасдиқ мекунад (Расми иловагӣ 2).
Тавре ки дар таҳлили дискриминанти қисман-хурдтарин мураббаъҳо (PLS-DA) дар расми 1b нишон дода шудааст, мо муайян кардем, ки байни LA ва BN, LA ва HC дар режимҳои ионизатсияи электроспрейи мусбат (+ESI) ва манфӣ (−ESI) фарқиятҳои возеҳ мавҷуданд. Аммо, дар шароити +ESI ва -ESI байни BN ва HC фарқиятҳои назаррас мушоҳида нашуданд.
Мо 382 хусусияти фарқкунандаро байни LA ва HC, 231 хусусияти фарқкунандаро байни LA ва BN ва 95 хусусияти фарқкунандаро байни BN ва HC пайдо кардем (санҷиши дараҷаи имзошудаи Вилкоксон, FDR <0.05 ва тағйироти сершумор >1.2 ё <0.83) (Расми .1c-e). . Қуллаҳо минбаъд дар муқоиса бо пойгоҳи додаҳо (китобхонаи mzCloud/HMDB/Chemspider) бо арзиши m/z, вақти нигоҳдорӣ ва ҷустуҷӯи спектри массаи фрагментатсия (тафсилот дар бахши Усулҳо тавсиф шудааст) шарҳ дода шуданд (Маълумоти иловагӣ 3). Дар ниҳоят, мутаносибан 33 ва 38 метаболитҳои шарҳдодашуда бо фарқиятҳои назаррас дар фаровонӣ барои LA бар зидди BN (Расми 1f ва Ҷадвали иловагӣ 2) ва LA бар зидди HC (Расми иловагӣ 3 ва Ҷадвали иловагӣ 2) муайян карда шуданд. Баръакс, танҳо 3 метаболит бо фарқиятҳои назаррас дар фаровонӣ дар BN ва HC муайян карда шуданд (Ҷадвали иловагӣ 2), ки бо ҳампӯшии байни BN ва HC дар PLS-DA мувофиқ аст. Ин метаболитҳои гуногун доираи васеи биохимиявиро фаро мегиранд (Расми иловагӣ 4). Дар маҷмӯъ, ин натиҷаҳо тағйироти назаррасро дар метаболоми зардоб нишон медиҳанд, ки табдили бадсифати саратони шушро дар марҳилаи аввал дар муқоиса бо гиреҳҳои шуши хушсифат ё шахсони солим инъикос мекунанд. Дар айни замон, монандӣ дар метаболоми зардобии BN ва HC нишон медиҳад, ки гиреҳҳои хушсифати шуш метавонанд хусусиятҳои зиёди биологиро бо шахсони солим муштарак дошта бошанд. Бо назардошти он, ки мутатсияҳои гени ретсептори омили афзоиши эпидермалӣ (EGFR) дар зернамуди аденокарциномаи шуш 23 маъмуланд, мо кӯшиш кардем, ки таъсири мутатсияҳои драйверро ба метаболоми зардоб муайян кунем. Сипас, мо профили умумии метаболомии 72 ҳолатро бо мақоми EGFR дар гурӯҳи аденокарциномаи шуш таҳлил кардем. Ҷолиб он аст, ки мо дар таҳлили PCA профилҳои муқоисашавандаро байни беморони мутант EGFR (n = 41) ва беморони навъи ваҳшии EGFR (n = 31) пайдо кардем (Расми иловагӣ 5a). Аммо, мо 7 метаболитҳоро муайян кардем, ки миқдори онҳо дар беморони гирифтори мутатсияи EGFR дар муқоиса бо беморони гирифтори EGFR-и навъи ваҳшӣ ба таври назаррас тағйир ёфтааст (озмоиши t, p < 0.05 ва тағйири қат > 1.2 ё < 0.83) (Расми иловагӣ 5b). Аксарияти ин метаболитҳо (5 аз 7) ацилкарнитинҳо мебошанд, ки дар роҳҳои оксидшавии кислотаҳои равғанӣ нақши муҳим доранд.
Тавре ки дар ҷараёни кор, ки дар расми 2a нишон дода шудааст, биомаркерҳо барои таснифоти гиреҳҳо бо истифода аз операторҳои камшавии мутлақи камтар ва интихоб дар асоси 33 метаболитҳои дифференсиалӣ, ки дар LA (n = 136) ва BN (n = 170) муайян шудаанд, ба даст оварда шуданд. Беҳтарин комбинатсияи тағйирёбандаҳо (LASSO) - модели регрессияи логистикии дуӣ. Барои санҷидани эътимоднокии модел тасдиқи салибии даҳкарата истифода шуд. Интихоби тағйирёбанда ва танзими параметрҳо бо ҷаримаи максимализатсияи эҳтимолият бо параметри λ24 танзим карда мешаванд. Таҳлили метаболомикаи ҷаҳонӣ минбаъд мустақилона дар гурӯҳҳои тасдиқи дохилӣ (n = 104) ва тасдиқи беруна (n = 111) барои санҷидани самаранокии таснифоти модели дискриминантӣ анҷом дода шуд. Дар натиҷа, 27 метаболит дар маҷмӯи кашфиёт ҳамчун беҳтарин модели дискриминантӣ бо бузургтарин арзиши миёнаи AUC муайян карда шуданд (Расми 2b), ки дар байни онҳо 9 нафар дар LA нисбат ба BN фаъолияти бештар ва 18 нафар фаъолияти камтар доштанд (Расми 2c).
Ҷараёни корӣ барои сохтани таснифгари гиреҳҳои шуш, аз ҷумла интихоби беҳтарин панели метаболитҳои зардоб дар маҷмӯи кашфиёт бо истифода аз модели регрессияи логистикии дуӣ тавассути тасдиқи даҳкаратаи салиб ва арзёбии иҷрои пешгӯикунанда дар маҷмӯи тасдиқи дохилӣ ва беруна. b Омори тасдиқи салибии модели регрессияи LASSO барои интихоби биомаркерҳои метаболикӣ. Рақамҳои дар боло овардашуда шумораи миёнаи биомаркерҳои интихобшударо дар λ-и додашуда нишон медиҳанд. Хати нуқтадори сурх арзиши миёнаи AUC-ро дар лямбдаи мувофиқ нишон медиҳад. Хатои хатогии хокистарӣ арзишҳои ҳадди ақал ва ҳадди аксари AUC-ро нишон медиҳанд. Хати нуқтадор беҳтарин моделро бо 27 биомаркери интихобшуда нишон медиҳад. AUC, масоҳати зери каҷи хусусияти кори қабулкунанда (ROC). c Тағйироти қатшудаи 27 метаболити интихобшуда дар гурӯҳи LA дар муқоиса бо гурӯҳи BN дар гурӯҳи кашфиёт. Сутуни сурх - фаъолсозӣ. Сутуни кабуд коҳиш аст. d–f Каҷи хусусияти кори қабулкунанда (ROC), ки қудрати модели дискриминантиро дар асоси 27 комбинатсияи метаболит дар маҷмӯи тасдиқи кашфиёт, дохилӣ ва беруна нишон медиҳанд. Маълумоти манбаъ дар шакли файлҳои маълумоти манбаъ пешниҳод карда мешавад.
Модели пешгӯикунанда дар асоси коэффитсиентҳои регрессияи вазншудаи ин 27 метаболит сохта шуд (Ҷадвали иловагӣ 3). Таҳлили ROC, ки бар асоси ин 27 метаболит анҷом дода шуд, масоҳати зери каҷ (AUC)-и 0.933-ро нишон дод, ҳассосияти гурӯҳи кашфиёт 0.868 ва хосият 0.859 буд (Расми 2d). Дар айни замон, дар байни 38 метаболитҳои дифференсиалии шарҳдодашуда байни LA ва HC, маҷмӯи 16 метаболит AUC-и 0.902-ро бо ҳассосияти 0.801 ва хосият 0.856 дар фарқ кардани LA аз HC ба даст оварданд (Расми иловагӣ 6a-c). Арзишҳои AUC, ки ба остонаҳои гуногуни тағирёбии қат барои метаболитҳои дифференсиалӣ асос ёфтаанд, низ муқоиса карда шуданд. Мо муайян кардем, ки модели таснифот дар фарқ кардани LA ва BN (HC) вақте ки сатҳи тағирёбии қат ба 1.2 бар зидди 1.5 ё 2.0 муқаррар карда шуда буд, беҳтарин натиҷаро нишон дод (Расми иловагӣ 7a,b). Модели таснифот, ки ба 27 гурӯҳи метаболит асос ёфтааст, минбаъд дар когортҳои дохилӣ ва беруна тасдиқ карда шуд. AUC барои тасдиқи дохилӣ 0.915 (ҳассосият 0.867, хосият 0.811) ва барои тасдиқи беруна 0.945 (ҳассосият 0.810, хосият 0.979) буд (Расми 2e, f). Барои арзёбии самаранокии байнилабораторӣ, 40 намуна аз когорти беруна дар лабораторияи беруна, тавре ки дар бахши Усулҳо тавсиф шудааст, таҳлил карда шуданд. Дақиқии таснифот ба AUC 0.925 расид (Расми иловагӣ 8). Азбаски карциномаи ҳуҷайраҳои сквамозӣ (LUSC) дуввумин зернамуди маъмултарини саратони ғайриҳуҷайравии шуш (NSCLC) пас аз аденокарциномаи шуш (LUAD) мебошад, мо инчунин фоиданокии эҳтимолии тасдиқшудаи профилҳои метаболикиро санҷидем. BN ва 16 ҳолати LUSC. AUC-и табъиз байни LUSC ва BN 0.776 буд (Расми иловагӣ 9), ки қобилияти пасттарро дар муқоиса бо табъиз байни LUAD ва BN нишон медиҳад.
Таҳқиқотҳо нишон доданд, ки андозаи гиреҳҳо дар тасвирҳои томографияи компютерӣ бо эҳтимолияти бадсифатӣ алоқамандии мусбат дорад ва омили асосии табобати гиреҳҳо боқӣ мемонад25,26,27. Таҳлили маълумот аз гурӯҳи калони таҳқиқоти скринингии NELSON нишон дод, ки хатари бадсифатӣ дар субъектҳое, ки гиреҳҳо <5 мм доранд, ҳатто ба субъектҳое, ки гиреҳҳо надоранд, монанд буд28. Аз ин рӯ, андозаи ҳадди ақал, ки мониторинги мунтазами компютериро талаб мекунад, 5 мм аст, чунон ки аз ҷониби Ҷамъияти синаи Бритониё (BTS) тавсия дода шудааст ва 6 мм аст, чунон ки аз ҷониби Ҷамъияти Флейшнер тавсия дода шудааст29. Бо вуҷуди ин, гиреҳҳое, ки аз 6 мм калонтаранд ва хусусиятҳои возеҳи хуб надоранд, ки гиреҳҳои шуши номуайян (IPN) номида мешаванд, дар амалияи клиникӣ мушкилоти асосӣ боқӣ мемонанд30,31. Сипас, мо таҳқиқ кардем, ки оё андозаи гиреҳҳо ба имзоҳои метаболомӣ бо истифода аз намунаҳои муттаҳидшуда аз когортҳои кашфиёт ва тасдиқи дохилӣ таъсир расонидааст. Бо тамаркуз ба 27 биомаркери тасдиқшуда, мо аввал профилҳои PCA-и метаболомҳои зер-6 мм HC ва BN-ро муқоиса кардем. Мо муайян кардем, ки аксари нуқтаҳои додаҳо барои HC ва BN бо ҳам мепайванданд, ки нишон медиҳад, ки сатҳи метаболитҳои зардоб дар ҳарду гурӯҳ якхела буданд (Расми 3a). Харитаҳои хусусиятҳо дар диапазонҳои андозаҳои гуногун дар BN ва LA нигоҳ дошта шуданд (Расми 3b, c), дар ҳоле ки ҷудоӣ байни гиреҳҳои бадсифат ва хушсифат дар диапазони 6-20 мм мушоҳида шуд (Расми 3d). Ин когорт AUC 0.927, хосият 0.868 ва ҳассосияти 0.820-ро барои пешгӯии бадсифатии гиреҳҳои андозаи 6 то 20 мм дошт (Расми 3e, f). Натиҷаҳои мо нишон медиҳанд, ки таснифкунанда метавонад тағйироти метаболикиро, ки аз табдилёбии барвақти бадсифат ба вуҷуд омадаанд, новобаста аз андозаи гиреҳҳо, сабт кунад.
ad Муқоисаи профилҳои PCA байни гурӯҳҳои муайяншуда дар асоси таснифгари метаболикӣ аз 27 метаболит. CC ва BN < 6 мм. b BN < 6 мм vs BN 6–20 мм. дар LA 6–20 мм дар муқоиса бо LA 20–30 мм. g BN 6–20 мм ва LA 6–20 мм. GC, n = 174; BN < 6 мм, n = 153; BN 6–20 мм, n = 91; LA 6–20 мм, n = 89; LA 20–30 мм, n = 77. e Каҷхати хусусияти кори қабулкунанда (ROC), ки иҷрои модели дискриминантиро барои гиреҳҳои 6–20 мм нишон медиҳад. f Арзишҳои эҳтимолият дар асоси модели регрессияи логистикӣ барои гиреҳҳои андозаи 6–20 мм ҳисоб карда шуданд. Хати нуқтадори хокистарӣ арзиши буриши оптималиро (0.455) нишон медиҳад. Рақамҳои дар боло овардашуда фоизи ҳолатҳои пешбинишударо барои Лос-Анҷелес нишон медиҳанд. Аз санҷиши дуҷонибаи t-и Стюдент истифода баред. PCA, таҳлили ҷузъҳои асосӣ. Масоҳати AUC дар зери каҷ. Маълумоти манбаъ дар шакли файлҳои маълумоти манбаъ пешниҳод карда мешавад.
Барои нишон додани самаранокии модели пешгӯии бадсифатӣ чор намуна (аз 44 то 61 сола) бо андозаҳои монанд ба гиреҳҳои шуш (7-9 мм) интихоб карда шуданд (Расми 4a, b). Дар скрининги аввалия, ҳолати 1 ҳамчун гиреҳи сахт бо калсийшавӣ, ки хусусияти бо бадсифатӣ алоқаманд аст, нишон дода шуд, дар ҳоле ки ҳолати 2 ҳамчун гиреҳи қисман сахти номуайян ва бидуни хусусиятҳои возеҳи бадсифат нишон дода шуд. Се даври сканҳои компютерии пайгирӣ нишон доданд, ки ин ҳолатҳо дар тӯли 4 сол устувор монданд ва аз ин рӯ гиреҳҳои бадсифат ҳисобида шуданд (Расми 4a). Дар муқоиса бо арзёбии клиникии сканҳои силсилавии компютерии компютерӣ, таҳлили яккаратаи метаболитҳои зардоб бо модели таснифкунандаи ҷорӣ ин гиреҳҳои бесифатро дар асоси маҳдудиятҳои эҳтимолӣ зуд ва дуруст муайян кард (Ҷадвали 1). Расми 4b дар ҳолати 3 гиреҳеро бо нишонаҳои ретраксияи плевра нишон медиҳад, ки аксар вақт бо бадсифатӣ алоқаманд аст32. Ҳолати 4 ҳамчун гиреҳи қисман сахти номуайян ва бидуни далели сабаби бадсифат пешниҳод шудааст. Ҳамаи ин ҳолатҳо мувофиқи модели таснифкунанда ҳамчун бадсифат пешгӯӣ карда шуданд (Ҷадвали 1). Арзёбии аденокарциномаи шуш тавассути муоинаи гистопатологӣ пас аз ҷарроҳии резексияи шуш нишон дода шуд (Расми 4б). Барои маҷмӯи валидатсияи беруна, таснифкунандаи метаболикӣ ду ҳолати гиреҳҳои номуайяни шушро, ки аз 6 мм калонтаранд, дақиқ пешгӯӣ кард (Расми иловагӣ 10).
Тасвирҳои томографияи компютерии тирезаи меҳварии шуш дар ду ҳолати гиреҳҳои беномус. Дар ҳолати 1, томографияи компютерӣ пас аз 4 сол гиреҳи сахти устуворро бо андозаи 7 мм бо калсийшавӣ дар қисмати поёнии рост нишон дод. Дар ҳолати 2, томографияи компютерӣ пас аз 5 сол гиреҳи устувор ва қисман сахтро бо диаметри 7 мм дар қисмати болоии рост ошкор кард. b Тасвирҳои томографияи компютерии тирезаи меҳварии шуш ва таҳқиқоти мувофиқи патологии ду ҳолати аденокарциномаи марҳилаи I пеш аз резексияи шуш. Дар ҳолати 3 гиреҳе бо диаметри 8 мм дар қисмати болоии рост бо ретраксияи плевра ошкор карда шуд. Дар ҳолати 4 гиреҳи қисман сахти шишагии хокӣ бо андозаи 9 мм дар қисмати болоии чап ошкор карда шуд. Рангкунии гематоксилин ва эозин (H&E) бофтаи шуши резексияшуда (сатри миқёс = 50 мкм), ки намунаи афзоиши ацинарии аденокарциномаи шушро нишон медиҳад. Тирҳо гиреҳҳоеро нишон медиҳанд, ки дар тасвирҳои томографияи компютерӣ ошкор шудаанд. Тасвирҳои H&E тасвирҳои намояндагии майдонҳои сершумори (>3) микроскопӣ мебошанд, ки аз ҷониби патолог таҳқиқ карда шудаанд.
Натиҷаҳои мо дар маҷмӯъ арзиши эҳтимолии биомаркерҳои метаболитҳои зардоби хунро дар ташхиси дифференсиалии гиреҳҳои шуш нишон медиҳанд, ки метавонанд ҳангоми арзёбии скрининги компютерӣ мушкилот эҷод кунанд.
Бар асоси панели дифференсиалии тасдиқшудаи метаболит, мо кӯшиш кардем, ки коррелятсияҳои биологии тағйироти асосии мубодилаи моддаҳоро муайян кунем. Таҳлили ғанӣ гардонидани роҳи KEGG аз ҷониби MetaboAnalyst 6 роҳи умумии ба таври назаррас тағйирёфтаро байни ду гурӯҳи додашуда муайян кард (LA бар зидди HC ва LA бар зидди BN, танзимшудаи p ≤ 0.001, таъсир > 0.01). Ин тағйирот бо халалдоршавӣ дар мубодилаи пируват, мубодилаи триптофан, мубодилаи ниасин ва никотинамид, гликолиз, давраи TCA ва мубодилаи пурин тавсиф мешуданд (Расми 5a). Сипас, мо метаболомикаи мақсаднокро барои тасдиқи тағйироти асосӣ бо истифода аз миқдори мутлақ анҷом додем. Муайян кардани метаболитҳои маъмулӣ дар роҳҳои маъмулан тағйирёфта тавассути спектрометрияи массавии сегонаи квадруполӣ (QQQ) бо истифода аз стандартҳои аслии метаболит. Хусусиятҳои демографии намунаи мақсадноки таҳқиқоти метаболомика дар Ҷадвали Иловагии 4 оварда шудаанд. Мувофиқи натиҷаҳои метаболомикаи ҷаҳонии мо, таҳлили миқдорӣ тасдиқ кард, ки гипоксантин ва ксантин, пируват ва лактат дар LA дар муқоиса бо BN ва HC зиёд шудаанд (Расми 5b, c, p <0.05). Аммо, дар ин метаболитҳо байни BN ва HC фарқиятҳои назаррас мушоҳида нашуданд.
Таҳлили ғанӣ гардонидани роҳи KEGG аз метаболитҳои ба таври назаррас фарқкунанда дар гурӯҳи LA дар муқоиса бо гурӯҳҳои BN ва HC. Глобалтести дутарафа истифода шуд ва арзишҳои p бо истифода аз усули Холм-Бонферрони (таҳриршудаи p ≤ 0.001 ва андозаи таъсир > 0.01) танзим карда шуданд. b–d Графикаҳои скрипка, ки сатҳи гипоксантин, ксантин, лактат, пируват ва триптофанро дар HC, BN ва LA дар хуноба нишон медиҳанд, ки бо истифода аз LC-MS/MS муайян карда мешаванд (n = 70 барои як гурӯҳ). Хатҳои нуқтадори сафед ва сиёҳ мутаносибан медиана ва квартилро нишон медиҳанд. e Графикаи скрипка, ки ифодаи мРНК-и Log2TPM (транскриптҳо ба як миллион)-и SLC7A5 ва QPRT-ро дар аденокарциномаи шуш (n = 513) дар муқоиса бо бофтаи муқаррарии шуш (n = 59) дар маҷмӯи додаҳои LUAD-TCGA нишон медиҳад. Қуттии сафед диапазони байниквартилиро, хати сиёҳи уфуқӣ дар марказ медианаро ва хати сиёҳи амудӣ, ки аз қуттӣ тӯл мекашад, фосилаи эътимоди 95% (CI)-ро нишон медиҳад. f Графи коррелятсияи Пирсон аз ифодаи SLC7A5 ва GAPDH дар аденокарциномаи шуш (n = 513) ва бофтаи муқаррарии шуш (n = 59) дар маҷмӯи додаҳои TCGA. Минтақаи хокистарӣ CI 95%-ро нишон медиҳад. r, коэффитсиенти коррелятсияи Пирсон. g Сатҳи муқарраршудаи триптофани ҳуҷайравӣ дар ҳуҷайраҳои A549, ки бо назорати ғайримушаххаси shRNA (NC) ва shSLC7A5 (Sh1, Sh2) трансфексия шудаанд, ки аз ҷониби LC-MS/MS муайян карда шудаанд. Таҳлили омории панҷ намунаи мустақили биологӣ дар ҳар як гурӯҳ пешниҳод карда мешавад. h Сатҳи ҳуҷайравии NADt (NAD умумии, аз ҷумла NAD+ ва NADH) дар ҳуҷайраҳои A549 (NC) ва ҳуҷайраҳои нокаути SLC7A5 A549 (Sh1, Sh2). Таҳлили омории се намунаи мустақили биологӣ дар ҳар як гурӯҳ пешниҳод карда мешавад. Фаъолияти гликолитикии ҳуҷайраҳои A549 пеш аз ва баъд аз нокдаун кардани SLC7A5 бо истифода аз суръати туршшавии берун аз ҳуҷайра (ECAR) чен карда шуд (n = 4 намунаи аз ҷиҳати биологӣ мустақил дар як гурӯҳ). 2-DG, 2-дезокси-D-глюкоза. Санҷиши t-и дутарафа аз ҷониби Стюдент дар (b–h) истифода шудааст. Дар (g–i), сатрҳои хато миёнаи ± SD-ро нишон медиҳанд, ҳар як таҷриба се маротиба мустақилона анҷом дода шуд ва натиҷаҳо якхела буданд. Маълумоти манбаъ дар шакли файлҳои маълумоти манбаъ пешниҳод карда мешаванд.
Бо назардошти таъсири назарраси тағйирёбии мубодилаи триптофан дар гурӯҳи LA, мо инчунин сатҳи триптофани зардобро дар гурӯҳҳои HC, BN ва LA бо истифода аз QQQ арзёбӣ кардем. Мо муайян кардем, ки триптофани зардоб дар LA дар муқоиса бо HC ё BN кам шудааст (p <0.001, расми 5d), ки бо натиҷаҳои қаблӣ мувофиқ аст, ки сатҳи триптофани гардишкунанда дар беморони гирифтори саратони шуш нисбат ба гурӯҳи назоратии солим камтар аст33,34,35. Тадқиқоти дигаре, ки дар он 11C-метил-L-триптофани PET/CT истифода шудааст, нишон дод, ки вақти нигоҳдории сигнали триптофан дар бофтаи саратони шуш дар муқоиса бо захмҳои хушсифат ё бофтаи муқаррарӣ ба таври назаррас афзоиш ёфтааст36. Мо фарзия мекунем, ки коҳиши триптофан дар зардоби LA метавонад азхудкунии фаъоли триптофанро аз ҷониби ҳуҷайраҳои саратони шуш инъикос кунад.
Ҳамчунин маълум аст, ки маҳсули ниҳоии роҳи кинуренини катаболизми триптофан NAD+37,38 мебошад, ки субстрати муҳим барои реаксияи глицералдегид-3-фосфат бо 1,3-бисфосфоглицерат дар гликолиз39 мебошад. Дар ҳоле ки таҳқиқоти қаблӣ ба нақши катаболизми триптофан дар танзими масуният нигаронида шуда буданд, мо кӯшиш кардем, ки таъсири мутақобилаи байни вайроншавии триптофан ва роҳҳои гликолитикиро, ки дар таҳқиқоти ҷорӣ мушоҳида шудаанд, равшан кунем. Маълум аст, ки оилаи интиқолдиҳандаҳои ҳалшуда, узви 7-уми 5 (SLC7A5) интиқолдиҳандаи триптофан аст43,44,45. Фосфорибосилтрансферазаи кислотаи хинолинӣ (QPRT) ферментест, ки дар поёноби роҳи кинуренин ҷойгир аст ва кислотаи хинолиниро ба NAMN46 табдил медиҳад. Санҷиши маҷмӯи додаҳои LUAD TCGA нишон дод, ки ҳам SLC7A5 ва ҳам QPRT дар бофтаи варам нисбат ба бофтаи муқаррарӣ ба таври назаррас баландтар шудаанд (Расми 5e). Ин афзоиш дар марҳилаҳои I ва II, инчунин марҳилаҳои III ва IV-и аденокарциномаи шуш мушоҳида шуд (Расми иловагӣ 11), ки аз вайроншавии барвақти мубодилаи моддаҳои триптофан, ки бо пайдоиши варам алоқаманд аст, шаҳодат медиҳад.
Илова бар ин, маҷмӯи маълумотҳои LUAD-TCGA коррелятсияи мусбатро байни ифодаи mRNA SLC7A5 ва GAPDH дар намунаҳои беморони саратон нишон дод (r = 0.45, p = 1.55E-26, Расми 5f). Баръакс, ҳеҷ гуна коррелятсияи назаррас байни чунин имзоҳои ген дар бофтаи муқаррарии шуш пайдо нашуд (r = 0.25, p = 0.06, Расми 5f). Нокауни SLC7A5 (Расми иловагӣ 12) дар ҳуҷайраҳои A549 сатҳи триптофан ва NAD(H)-и ҳуҷайраро ба таври назаррас коҳиш дод (Расми 5g,h), ки боиси коҳиши фаъолияти гликолитикӣ гардид, ки бо суръати туршшавии берун аз ҳуҷайра (ECAR) чен карда мешавад (Расми 1). 5i). Ҳамин тариқ, дар асоси тағйироти метаболикӣ дар зардоб ва муайянкунии in vitro, мо фарзия мекунем, ки мубодилаи триптофан метавонад NAD+-ро тавассути роҳи кинуренин ба вуҷуд орад ва дар пешбурди гликолиз дар саратони шуш нақши муҳим бозад.
Таҳқиқот нишон доданд, ки шумораи зиёди гиреҳҳои номуайяни шуш, ки тавассути LDCT ошкор карда шудаанд, метавонанд боиси зарурати санҷишҳои иловагӣ, ба монанди PET-CT, биопсияи шуш ва табобати аз ҳад зиёд аз сабаби ташхиси бардурӯғи мусбати саратони саратон шаванд.31 Тавре ки дар расми 6 нишон дода шудааст, таҳқиқоти мо як қатор метаболитҳои зардоби хунро бо арзиши эҳтимолии ташхисӣ муайян кард, ки метавонанд табақабандии хатар ва идоракунии минбаъдаи гиреҳҳои шушро, ки тавассути CT ошкор карда шудаанд, беҳтар кунанд.
Гиреҳҳои шуш бо истифода аз томографияи компютерии вояи кам (LDCT) бо хусусиятҳои тасвирӣ, ки сабабҳои хушсифат ё бадсифатро нишон медиҳанд, арзёбӣ карда мешаванд. Натиҷаи номуайяни гиреҳҳо метавонад боиси муоинаҳои зуд-зуд, дахолатҳои нолозим ва табобати аз ҳад зиёд гардад. Дохил кардани таснифкунандагони метаболизми зардоб бо арзиши ташхисӣ метавонад арзёбии хатар ва идоракунии минбаъдаи гиреҳҳои шушро беҳтар созад. Томографияи эмиссионии позитронии ПЭТ.
Маълумот аз таҳқиқоти NLST-и ИМА ва таҳқиқоти аврупоии NELSON нишон медиҳанд, ки ташхиси гурӯҳҳои хавфи баланд бо томографияи компютерии вояи паст (LDCT) метавонад фавт аз саратони шушро коҳиш диҳад1,3. Бо вуҷуди ин, арзёбии хатар ва идоракунии минбаъдаи клиникии шумораи зиёди гиреҳҳои тасодуфии шуш, ки аз ҷониби LDCT ошкор карда шудаанд, душвортарин боқӣ мемонанд. Ҳадафи асосӣ беҳтар кардани таснифоти дурусти протоколҳои мавҷудаи LDCT тавассути ворид кардани биомаркерҳои боэътимод мебошад.
Баъзе биомаркерҳои молекулавӣ, ба монанди метаболитҳои хун, бо муқоисаи саратони шуш бо гурӯҳи назоратии солим муайян карда шуданд15,17. Дар таҳқиқоти ҷорӣ, мо ба татбиқи таҳлили метаболомикаи зардоб барои фарқ кардани гиреҳҳои хушсифат ва бадсифати шуш, ки тасодуфан тавассути LDCT ошкор карда шудаанд, тамаркуз кардем. Мо метаболоми ҷаҳонии зардоби намунаҳои гурӯҳи назоратии солим (HC), гиреҳҳои хушсифати шуш (BN) ва аденокарциномаи шуши марҳилаи I (LA)-ро бо истифода аз таҳлили UPLC-HRMS муқоиса кардем. Мо муайян кардем, ки HC ва BN профилҳои метаболитикии монанд доштанд, дар ҳоле ки LA дар муқоиса бо HC ва BN тағйироти назаррас нишон дод. Мо ду маҷмӯи метаболитҳои зардобро муайян кардем, ки LA-ро аз HC ва BN фарқ мекунанд.
Нақшаи муайянкунии кунунии гиреҳҳои хушсифат ва бадсифат, ки ба LDCT асос ёфтааст, асосан ба андоза, зичӣ, морфология ва суръати афзоиши гиреҳҳо дар тӯли вақт асос ёфтааст30. Тадқиқотҳои қаблӣ нишон доданд, ки андозаи гиреҳҳо бо эҳтимолияти саратони шуш зич алоқаманд аст. Ҳатто дар беморони дорои хавфи баланд, хатари бадсифатӣ дар гиреҳҳои <6 мм <1% аст. Хатари бадсифатӣ барои гиреҳҳои андозаи аз 6 то 20 мм аз 8% то 64%30 аст. Аз ин рӯ, Ҷамъияти Флейшнер барои пайгирии мунтазами томографияи компютерӣ диаметри буриши 6 мм-ро тавсия медиҳад.29 Аммо, арзёбии хатар ва идоракунии гиреҳҳои номуайяни шуш (IPN), ки аз 6 мм калонтаранд, ба таври кофӣ анҷом дода нашудаанд31. Идоракунии кунунии бемории модарзодии дил одатан ба интизории бодиққат ва мониторинги зуд-зуди компютерӣ асос ёфтааст.
Бар асоси метаболоми тасдиқшуда, мо бори аввал ҳампӯшии имзоҳои метаболомиро байни шахсони солим ва гиреҳҳои хушсифат <6 мм нишон додем. Монандии биологӣ бо бозёфтҳои қаблии томографияи компютерӣ (CT) мувофиқ аст, ки хатари бадсифатӣ барои гиреҳҳои <6 мм ба андозаи субъектҳои бе гиреҳҳо паст аст.30 Бояд қайд кард, ки натиҷаҳои мо инчунин нишон медиҳанд, ки гиреҳҳои хушсифат <6 мм ва ≥6 мм дар профилҳои метаболомӣ шабоҳати баланд доранд, ки нишон медиҳад, ки таърифи функсионалии этиологияи хушсифат новобаста аз андозаи гиреҳҳо мувофиқ аст. Ҳамин тариқ, панелҳои муосири ташхисии метаболитҳои зардоб метавонанд як таҳлили ягонаро ҳамчун санҷиши истисноӣ ҳангоми ошкор шудани гиреҳҳо дар томографияи компютерӣ пешниҳод кунанд ва эҳтимолан мониторинги силсилавиро коҳиш диҳанд. Дар айни замон, ҳамон панели биомаркерҳои метаболикӣ гиреҳҳои бадсифати андозаи ≥6 мм-ро аз гиреҳҳои хушсифат фарқ карданд ва пешгӯиҳои дақиқро барои IPN-ҳои андозаи монанд ва хусусиятҳои норавшани морфологӣ дар тасвирҳои томографияи компютерӣ пешниҳод карданд. Ин таснифгари мубодилаи моддаҳои зардоб дар пешгӯии бадсифатии гиреҳҳои ≥6 мм бо AUC 0.927 хуб кор кард. Натиҷаҳои мо якҷоя нишон медиҳанд, ки имзоҳои беназири метаболомии зардоб метавонанд тағйироти метаболикии барвақти аз варам ба вуҷуд омадаро махсусан инъикос кунанд ва ҳамчун пешгӯикунандаи хатар, новобаста аз андозаи гиреҳҳо, арзиши эҳтимолӣ дошта бошанд.
Қобили зикр аст, ки аденокарциномаи шуш (LUAD) ва карциномаи ҳуҷайраҳои сквамозӣ (LUSC) намудҳои асосии саратони ғайриҳуҷайравии шуш (NSCLC) мебошанд. Бо назардошти он, ки LUSC бо истеъмоли тамоку сахт алоқаманд аст47 ва LUAD маъмултарин гистологияи гиреҳҳои тасодуфии шуш мебошад, ки дар скрининги компютерӣ муайян карда шудаанд48, модели таснифкунандаи мо махсус барои намунаҳои аденокарциномаи марҳилаи I сохта шудааст. Ванг ва ҳамкоронаш инчунин ба LUAD тамаркуз карданд ва нӯҳ имзои липидиро бо истифода аз липидомика барои фарқ кардани саратони шуши марҳилаи аввал аз шахсони солим муайян карданд17. Мо модели таснифкунандаи ҷориро дар 16 ҳолати LUSC марҳилаи I ва 74 гиреҳи беномус санҷида, дақиқии пасти пешгӯии LUSC (AUC 0.776)-ро мушоҳида кардем, ки нишон медиҳад, ки LUAD ва LUSC метавонанд имзоҳои метаболомии худро дошта бошанд. Дар ҳақиқат, нишон дода шудааст, ки LUAD ва LUSC аз ҷиҳати этиология, пайдоиши биологӣ ва аберратсияҳои генетикӣ фарқ мекунанд49. Аз ин рӯ, дигар намудҳои гистология бояд ба моделҳои омӯзишӣ барои муайян кардани саратони шуш дар асоси аҳолӣ дар барномаҳои скрининг дохил карда шаванд.
Дар ин ҷо, мо шаш роҳи зуд-зуд тағйирёбандаи аденокарциномаи шушро дар муқоиса бо назорати солим ва гиреҳҳои хуш муайян кардем. Ксантин ва гипоксантин метаболитҳои маъмули роҳи мубодилаи пурин мебошанд. Мутобиқи натиҷаҳои мо, миёнаравҳои марбут ба мубодилаи пурин дар хуноба ё бофтаҳои беморони гирифтори аденокарциномаи шуш дар муқоиса бо назорати солим ё беморон дар марҳилаи пеш аз инвазивӣ ба таври назаррас афзоиш ёфтанд15,50. Баланд шудани сатҳи ксантин ва гипоксантин дар хуноба метавонад анаболизмеро, ки барои ҳуҷайраҳои саратони зуд афзоишёбанда зарур аст, инъикос кунад. Нобаробаркунии мубодилаи глюкоза як аломати маъруфи мубодилаи саратон аст51. Дар ин ҷо, мо афзоиши назарраси пируват ва лактатро дар гурӯҳи LA дар муқоиса бо гурӯҳи HC ва BN мушоҳида кардем, ки бо гузоришҳои қаблӣ дар бораи нуқсонҳои роҳи гликолитикӣ дар профилҳои метаболомии хунобаи беморони саратони ғайриҳуҷайравии шуш (NSCLC) ва назорати солим мувофиқ аст. натиҷаҳо мувофиқанд52,53.
Муҳим он аст, ки мо дар зардоби аденокарциномаҳои шуш коррелятсияи баръаксро байни мубодилаи пируват ва триптофан мушоҳида кардем. Сатҳи триптофан дар зардоби гурӯҳ дар муқоиса бо гурӯҳи HC ё BN дар гурӯҳи LA дар муқоиса бо гурӯҳи HC ё BN коҳиш ёфт. Ҷолиб он аст, ки як таҳқиқоти қаблии миқёси калон бо истифода аз як когорти пешбинишуда нишон дод, ки сатҳи пасти триптофани гардишкунанда бо хатари афзояндаи саратони шуш алоқаманд аст 54. Триптофан як аминокислотаи муҳим аст, ки мо онро пурра аз хӯрок мегирем. Мо ба хулосае омадем, ки кам шудани триптофани зардоби гурӯҳ дар аденокарциномаҳои шуш метавонад камшавии босуръати ин метаболитро инъикос кунад. Маълум аст, ки маҳсулоти ниҳоии катаболизми триптофан тавассути роҳи кинуренин манбаи синтези de novo NAD+ мебошад. Азбаски NAD+ асосан тавассути роҳи наҷот истеҳсол мешавад, аҳамияти NAD+ дар мубодилаи триптофан дар саломатӣ ва беморӣ ҳанӯз муайян нашудааст46. Таҳлили мо дар пойгоҳи додаҳои TCGA нишон дод, ки ифодаи интиқолдиҳандаи ҳалкунандаи триптофан 7A5 (SLC7A5) дар аденокарцинома шуш дар муқоиса бо гурӯҳи назоратии муқаррарӣ ба таври назаррас афзоиш ёфтааст ва бо ифодаи ферменти гликолитикии GAPDH робитаи мусбат дошт. Тадқиқотҳои қаблӣ асосан ба нақши катаболизми триптофан дар пахш кардани вокуниши иммунии зидди варам нигаронида шуда буданд40,41,42. Дар ин ҷо мо нишон медиҳем, ки боздоштани ҷабби триптофан тавассути нокдаун кардани SLC7A5 дар ҳуҷайраҳои саратони шуш боиси коҳиши минбаъдаи сатҳи NAD ҳуҷайра ва коҳиши ҳамзамони фаъолияти гликолитикӣ мегардад. Хулоса, таҳқиқоти мо асоси биологиро барои тағйирот дар мубодилаи моддаҳои зардоб, ки бо табдили бадсифати аденокарцинома шуш алоқаманд аст, фароҳам меорад.
Мутатсияҳои EGFR маъмултарин мутатсияҳои ронанда дар беморони гирифтори NSCLC мебошанд. Дар таҳқиқоти мо, мо муайян кардем, ки беморони гирифтори мутатсияи EGFR (n = 41) профилҳои умумии метаболомиро ба беморони гирифтори EGFR-и навъи ваҳшӣ (n = 31) монанд доштанд, гарчанде ки мо сатҳи пасти баъзе беморони мутантии EGFR-ро дар беморони ацилкарнитин мушоҳида кардем. Вазифаи муқарраршудаи ацилкарнитинҳо интиқоли гурӯҳҳои ацил аз ситоплазма ба матритсаи митохондрия мебошад, ки боиси оксидшавии кислотаҳои равғанӣ барои тавлиди энергия 55 мегардад. Мувофиқи бозёфтҳои мо, як таҳқиқоти ахир инчунин профилҳои монанд ба метаболомро байни мутанти EGFR ва варамҳои навъи ваҳшии EGFR тавассути таҳлили метаболоми глобалии 102 намунаи бофтаи аденокарциномаи шуш муайян кард50. Ҷолиб он аст, ки миқдори ацилкарнитин низ дар гурӯҳи мутантҳои EGFR пайдо шуд. Аз ин рӯ, оё тағирот дар сатҳи ацилкарнитин тағйироти метаболикии аз ҷониби EGFR ба вуҷуд омада ва роҳҳои молекулавии аслиро инъикос мекунад, метавонад ба омӯзиши минбаъда ниёз дошта бошад.
Хулоса, таҳқиқоти мо таснифкунандаи метаболизми зардобро барои ташхиси дифференсиалии гиреҳҳои шуш муқаррар мекунад ва ҷараёни кориро пешниҳод мекунад, ки метавонад арзёбии хатарро беҳтар созад ва идоракунии клиникиро дар асоси скрининги томографияи компютерӣ осон кунад.
Ин таҳқиқот аз ҷониби Кумитаи ахлоқии Беморхонаи саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен, Беморхонаи якуми фаръии Донишгоҳи Сун Ят-сен ва Кумитаи ахлоқии Беморхонаи саратоншиносии Донишгоҳи Чжэнчжоу тасдиқ карда шуд. Дар гурӯҳҳои кашфиёт ва тасдиқи дохилӣ, 174 зардоб аз афроди солим ва 244 зардоб аз гиреҳҳои хушсифат аз афроде, ки дар Департаменти назорат ва пешгирии саратон, Маркази саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен муоинаи солонаи тиббӣ мегузаронанд ва 166 гиреҳи хушсифат ҷамъоварӣ карда шуданд. Аденокарциномаҳои шуши дараҷаи I аз Маркази саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен ҷамъоварӣ карда шуданд. Дар гурӯҳи тасдиқи беруна, 48 ҳолати гиреҳҳои хушсифат, 39 ҳолати аденокарциномаи шуши дараҷаи I аз Беморхонаи якуми фаръии Донишгоҳи Сун Ят-сен ва 24 ҳолати аденокарциномаи шуши дараҷаи I аз Беморхонаи саратоншиносии Чжэнчжоу мавҷуд буданд. Маркази саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен инчунин 16 ҳолати саратони ҳуҷайраҳои сквамози шушро дар марҳилаи I барои санҷидани қобилияти ташхисии таснифкунандаи муқарраршудаи метаболикӣ ҷамъоварӣ кард (хусусиятҳои бемор дар Ҷадвали иловагии 5 нишон дода шудаанд). Намунаҳо аз когорти кашфиёт ва когорти тасдиқи дохилӣ байни январи соли 2018 ва майи соли 2020 ҷамъоварӣ карда шуданд. Намунаҳо барои когорти тасдиқи беруна байни августи соли 2021 ва октябри соли 2022 ҷамъоварӣ карда шуданд. Барои кам кардани таассуби ҷинсӣ, ба ҳар як когорт тақрибан шумораи баробари ҳолатҳои мард ва зан таъин карда шуданд. Гурӯҳи кашфиёт ва Гурӯҳи баррасии дохилӣ. Ҷинси иштирокчӣ дар асоси гузориши худ муайян карда шуд. Розигии огоҳона аз ҳамаи иштирокчиён гирифта шуд ва ҷубронпулӣ дода нашуд. Субъектҳо бо гиреҳҳои бесифат онҳое буданд, ки холҳои сканкунии компютерии устувор дар 2 то 5 сол дар вақти таҳлил доштанд, ба истиснои 1 ҳолат аз намунаи тасдиқи беруна, ки пеш аз амалиёт ҷамъоварӣ ва бо гистопатология ташхис карда шуда буд. Ба истиснои бронхити музмин. Ҳолатҳои аденокарциномаи шуш пеш аз резексияи шуш ҷамъоварӣ карда шуда, бо ташхиси патологӣ тасдиқ карда шуданд. Намунаҳои хуни рӯзадор дар найчаҳои ҷудокунандаи зардоб бидуни ягон антикоагулянт ҷамъоварӣ карда шуданд. Намунаҳои хун барои 1 соат дар ҳарорати хонагӣ лахта карда шуданд ва сипас дар 2851 × g барои 10 дақиқа дар ҳарорати 4°C барои ҷамъоварии болоии хуноба сентрифуга карда шуданд. Аликвотҳои хуноба то истихроҷи метаболит дар -80°C ях карда шуданд. Шуъбаи пешгирии саратон ва муоинаи тиббии Маркази саратоншиносии Донишгоҳи Сун Ят-сен як ҳавзи хунобаро аз 100 донори солим, аз ҷумла шумораи баробари мардон ва занони аз 40 то 55 сола, ҷамъоварӣ кард. Ҳаҷмҳои баробари ҳар як намунаи донор омехта карда шуданд, ҳавзи ҳосилшуда аликвот карда шуд ва дар -80°C нигоҳ дошта шуд. Омехтаи хуноба ҳамчун маводи истинодӣ барои назорати сифат ва стандартизатсияи маълумот истифода шуд.
Намунаҳои хуноба ва озмоишӣ об карда шуданд ва метаболитҳо бо истифода аз усули якҷояи экстракция (MTBE/метанол/об) истихроҷ карда шуданд 56. Хулоса, 50 мкл хуноба бо 225 мкл метаноли яхбаста ва 750 мкл эфири метилтерт-бутил яхбаста (MTBE) омехта карда шуд. Омехтаро омехта кунед ва дар ях барои 1 соат инкубатсия кунед. Сипас намунаҳо омехта карда шуданд ва бо 188 мкл оби дараҷаи MS, ки дорои стандартҳои дохилӣ (13C-лактат, 13C3-пируват, 13C-метионин ва 13C6-изолейцин, ки аз Cambridge Isotop Laboratories харидорӣ шуда буд) омехта карда шуданд. Сипас омехта дар 15,000 × g барои 10 дақиқа дар 4 °C сентрифуга карда шуд ва фазаи поёнӣ барои таҳлили LC-MS дар режимҳои мусбат ва манфӣ ба ду найча (ҳар кадом 125 мкл) интиқол дода шуд. Ниҳоят, намуна дар консентратори вакуумии баландсуръат то хушк шудан бухор карда шуд.
Метаболитҳои хушкшуда дар 120 мкл ацетонитрили 80% барқарор карда шуданд, ба муддати 5 дақиқа омехта карда шуданд ва дар ҳарорати 4°C дар 15,000 × g ба муддати 10 дақиқа сентрифуга карда шуданд. Супернатантҳо барои таҳқиқоти метаболомика ба флаконҳои шишагии қаҳваранг бо микроиловаҳо интиқол дода шуданд. Таҳлили метаболомикаи ғайримақсаднок дар платформаи хроматографияи моеъи ултра-самаранок бо спектрометрияи массавии баландсифат (UPLC-HRMS). Метаболитҳо бо истифода аз системаи Dionex Ultimate 3000 UPLC ва сутуни ACQUITY BEH Амид (2.1 × 100 мм, 1.7 мкм, Уотерс) ҷудо карда шуданд. Дар ҳолати иони мусбат, фазаҳои мобилӣ 95% (A) ва 50% ацетонитрил (B) буданд, ки ҳар кадоме 10 ммоль/л ацетати аммоний ва 0.1% кислотаи формикиро дар бар мегирифтанд. Дар ҳолати манфӣ, фазаҳои мобилии A ва B мутаносибан 95% ва 50% ацетонитрил доштанд, ҳарду фаза 10 ммоль/л ацетати аммоний доштанд, pH = 9. Барномаи градиент чунин буд: 0–0.5 дақ, 2% B; 0.5–12 дақ, 2–50% B; 12–14 дақ, 50–98% B; 14–16 дақ, 98% B; 16–16.1 дақ, 98–2% B; 16.1–20 дақ, 2% B. Сутун дар ҳарорати 40°C ва намуна дар ҳарорати 10°C дар автоматикунонӣ нигоҳ дошта мешуд. Суръати ҷараён 0.3 мл/дақ, ҳаҷми тазриқ 3 мкл буд. Спектрометри массавии Q-Exactive Orbitrap (Thermo Fisher Scientific) бо манбаи ионизатсияи электроспрей (ESI) дар ҳолати пурраи скан кор карда, бо режими мониторинги ddMS2 барои ҷамъоварии ҳаҷми зиёди маълумот пайваст карда шуд. Параметрҳои MS чунин муқаррар карда шуданд: шиддати пошидан +3.8 кВ/- 3.2 кВ, ҳарорати капиллярӣ 320°C, гази муҳофизатӣ 40 арб, гази ёрирасон 10 арб, ҳарорати гармкунаки зонд 350°C, диапазони сканкунӣ 70–1050 м/соат, қарор 70 000. Маълумот бо истифода аз Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific) ба даст оварда шуданд.
Барои арзёбии сифати маълумот, намунаҳои назорати сифат (QC)-и муттаҳидшуда бо роҳи хориҷ кардани 10 мкл аликвотҳои супернатант аз ҳар як намуна тавлид карда шуданд. Дар аввали пайдарпайии таҳлилӣ шаш тазриқи намунаи назорати сифат таҳлил карда шуданд, то устувории системаи UPLC-MS-ро арзёбӣ кунанд. Сипас, намунаҳои назорати сифат ба таври даврӣ ба партия ворид карда мешаванд. Ҳамаи 11 партияи намунаҳои зардоб дар ин тадқиқот бо истифода аз LC-MS таҳлил карда шуданд. Аликвотҳои омехтаи ҳавзи зардоб аз 100 донори солим ҳамчун маводи истинодӣ дар партияҳои мувофиқ барои назорат кардани раванди истихроҷ ва танзим кардани таъсири партия ба партия истифода шуданд. Таҳлили метаболомикии ғайримақсадноки когорти кашфиёт, когорти валидатсияи дохилӣ ва когорти валидатсияи беруна дар Маркази метаболомикаи Донишгоҳи Сун Ят-сен гузаронида шуд. Лабораторияи берунаи Маркази таҳлил ва санҷиши технологии Донишгоҳи Гуандун инчунин 40 намунаро аз когорти беруна таҳлил кард, то самаранокии модели таснифкунандаро санҷад.
Пас аз истихроҷ ва барқароркунӣ, миқдори мутлақи метаболитҳои зардоб бо истифода аз спектрометрияи массавии хроматографияи моеъ-тандемии ултра-баландсифат (квадруполи сегона Agilent 6495) бо манбаи ионизатсияи электроспрей (ESI) дар ҳолати мониторинги реаксияи сершумор (MRM) чен карда шуд. Барои ҷудо кардани метаболитҳо сутуни ACQUITY BEH Амид (2.1 × 100 мм, 1.7 мкм, Уотерс) истифода шуд. Фазаи мобилӣ аз 90% (A) ва 5% ацетонитрил (B) бо 10 ммоль/л ацетати аммоний ва 0.1% маҳлули аммиак иборат буд. Барномаи градиент чунин буд: 0–1.5 дақ, 0% B; 1.5–6.5 дақ, 0–15% B; 6.5–8 дақ, 15% B; 8–8.5 дақ, 15%–0% B; 8.5–11.5 дақ, 0%B. Сутун дар ҳарорати 40 °C ва намуна дар ҳарорати 10 °C дар автоматикунонӣ нигоҳ дошта шуд. Суръати ҷараён 0,3 мл/дақ ва ҳаҷми тазриқ 1 мкл буд. Параметрҳои MS чунин муқаррар карда шуданд: шиддати капиллярӣ ±3,5 кВ, фишори небулайзер 35 psi, ҷараёни гази ғилоф 12 л/дақ, ҳарорати гази ғилоф 350°C, ҳарорати гази хушккунӣ 250°C ва ҷараёни гази хушккунӣ 14 л/дақ. Табдилдиҳии MRM-и триптофан, пируват, лактат, гипоксантин ва ксантин мутаносибан 205,0–187,9, 87,0–43,4, 89,0–43,3, 135,0–92,3 ва 151,0–107,9 буданд. Маълумот бо истифода аз Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies) ҷамъоварӣ карда шуданд. Барои намунаҳои зардоб, триптофан, пируват, лактат, гипоксантин ва ксантин бо истифода аз каҷхатҳои калибрченкунии маҳлулҳои омехтаи стандартӣ чен карда шуданд. Барои намунаҳои ҳуҷайра, миқдори триптофан ба стандарти дохилӣ ва массаи сафедаи ҳуҷайра ба меъёр дароварда шуд.
Истихроҷи қулла (м/з ва вақти нигоҳдорӣ (RT)) бо истифода аз Compound Discovery 3.1 ва TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific) анҷом дода шуд. Барои бартараф кардани фарқиятҳои эҳтимолӣ байни партияҳо, ҳар як қуллаи хоси намунаи санҷишӣ ба қуллаи хоси маводи истинодӣ аз ҳамон партия тақсим карда шуд, то фаровонии нисбӣ ба даст оварда шавад. Инҳирофҳои нисбии стандартии стандартҳои дохилӣ пеш аз ва баъд аз стандартизатсия дар Ҷадвали иловагии 6 нишон дода шудаанд. Тафовутҳо байни ду гурӯҳ бо суръати кашфи бардурӯғ (FDR <0.05, санҷиши дараҷаи имзошудаи Вилкоксон) ва тағирёбии қат (>1.2 ё <0.83) тавсиф карда шуданд. Маълумоти хоми MS аз хусусиятҳои истихроҷшуда ва маълумоти MS-и ислоҳшудаи зардоби истинодӣ мутаносибан дар Маълумоти иловагии 1 ва Маълумоти иловагии 2 нишон дода шудаанд. Аннотатсияи қулла дар асоси чор сатҳи муайяншудаи муайянкунӣ, аз ҷумла метаболитҳои муайяншуда, пайвастагиҳои эҳтимолан шарҳдодашуда, синфҳои пайвастагиҳои эҳтимолан тавсифшуда ва пайвастагиҳои номаълум 22 анҷом дода шуд. Бар асоси ҷустуҷӯҳои пойгоҳи додаҳо дар Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), пайвастагиҳои биологӣ бо стандартҳои тасдиқшудаи MS/MS ё аннотатсияҳои мувофиқати дақиқ дар mzCloud (хол > 85) ё Chemspider ниҳоят ҳамчун миёнаравҳо байни метаболоми дифференсиалӣ интихоб карда шуданд. Аннотатсияҳои авҷ барои ҳар як хусусият дар Маълумоти иловагӣ 3 дохил карда шудаанд. MetaboAnalyst 5.0 барои таҳлили якченакаи фаровонии метаболитҳои муқарраршудаи ҷамъ истифода шуд. MetaboAnalyst 5.0 инчунин таҳлили ғанӣ гардонидани роҳи KEGG-ро дар асоси метаболитҳои ба таври назаррас фарқкунанда арзёбӣ кард. Таҳлили ҷузъҳои асосӣ (PCA) ва таҳлили дискриминанти қисман хурдтарини квадратҳо (PLS-DA) бо истифода аз бастаи нармафзори ropls (v.1.26.4) бо нормализатсияи стек ва автоматикӣ таҳлил карда шуданд. Модели биомаркери оптималии метаболит барои пешгӯии бадсифатии гиреҳҳо бо истифода аз регрессияи дуӣ бо хурдтарин мутлақ ва оператори интихоб (LASSO, бастаи R v.4.1-3) тавлид карда шуд. Самаранокии модели дискриминантӣ дар маҷмӯаҳои ошкоркунӣ ва тасдиқкунӣ бо арзёбии AUC дар асоси таҳлили ROC мувофиқи бастаи pROC (v.1.18.0.) тавсиф карда шуд. Ҳадди ниҳоии эҳтимолияти оптималӣ дар асоси индекси максималии Юдени модел (ҳассосият + мушаххасӣ - 1) ба даст оварда шуд. Намунаҳое, ки арзишҳо аз остона камтар ё бештаранд, мутаносибан ҳамчун гиреҳҳои беномус ва аденокарцинома шуш пешгӯӣ карда мешаванд.
Ҳуҷайраҳои A549 (#CCL-185, Коллексияи Фарҳанги Намуди Амрико) дар муҳити F-12K, ки дорои 10% FBS буд, парвариш карда шуданд. Силсилаҳои кӯтоҳи РНК-и мӯйшакл (shRNA), ки SLC7A5-ро ҳадаф қарор медиҳанд ва назорати ғайриҳадафӣ (NC) ба вектори лентивирусии pLKO.1-puro ворид карда шуданд. Силсилаҳои антисенсии shSLC7A5 чунинанд: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′). Антителоҳо ба SLC7A5 (#5347) ва тубулин (#2148) аз Cell Signaling Technology харидорӣ карда шуданд. Антителоҳо ба SLC7A5 ва тубулин бо маҳлули 1:1000 барои таҳлили Western blot истифода шуданд.
Санҷиши стрессии гликолитикии Seahorse XF сатҳи туршшавии берун аз ҳуҷайра (ECAR)-ро чен мекунад. Дар ин санҷиш, глюкоза, олигомицин А ва 2-DG пайдарпай барои санҷидани қобилияти гликолитикии ҳуҷайра, ки бо истифода аз ECAR чен карда шудааст, ворид карда шуданд.
Ҳуҷайраҳои A549, ки бо назорати ғайринишондиҳанда (NC) ва shSLC7A5 (Sh1, Sh2) трансфексия карда шудаанд, шабона дар зарфҳои диаметри 10 см пӯшонида шуданд. Метаболитҳои ҳуҷайра бо 1 мл метаноли обии яхбастаи 80% экстракция карда шуданд. Ҳуҷайраҳо дар маҳлули метанол тоза карда шуданд, ба найчаи нав ҷамъ карда шуданд ва дар 15,000 × g барои 15 дақиқа дар ҳарорати 4°C сентрифуга карда шуданд. 800 мкл оби болоиро ҷамъ кунед ва бо истифода аз консентратори вакуумии баландсуръат хушк кунед. Сипас, гранулаҳои метаболити хушкшуда барои сатҳи триптофан бо истифода аз LC-MS/MS, тавре ки дар боло тавсиф шудааст, таҳлил карда шуданд. Сатҳи ҳуҷайравии NAD(H) дар ҳуҷайраҳои A549 (NC ва shSLC7A5) бо истифода аз маҷмӯаи колориметрии миқдории NAD+/NADH (#K337, BioVision) мувофиқи дастурҳои истеҳсолкунанда чен карда шуданд. Сатҳи сафедаҳо барои ҳар як намуна чен карда шуданд, то миқдори метаболитҳо ба эътидол оварда шаванд.
Барои муайян кардани пешакии андозаи намуна ягон усули оморӣ истифода нашудааст. Тадқиқотҳои қаблии метаболомика, ки ба кашфи биомаркерҳо нигаронида шуда буданд15,18, ҳамчун меъёрҳо барои муайян кардани андоза ҳисобида шуда буданд ва дар муқоиса бо ин гузоришҳо, намунаи мо кофӣ буд. Ҳеҷ намунае аз гурӯҳи тадқиқотӣ хориҷ карда нашуд. Намунаҳои зардоб ба таври тасодуфӣ ба гурӯҳи кашфиёт (306 ҳолат, 74.6%) ва гурӯҳи валидатсияи дохилӣ (104 ҳолат, 25.4%) барои таҳқиқоти метаболомикаи ғайримақсаднок таъин карда шуданд. Мо инчунин 70 ҳолатро аз ҳар як гурӯҳ аз маҷмӯи кашфиёт барои таҳқиқоти мақсадноки метаболомика ба таври тасодуфӣ интихоб кардем. Муҳаққиқон ҳангоми ҷамъоварӣ ва таҳлили маълумоти LC-MS аз таъини гурӯҳӣ маҳрум буданд. Таҳлили омории маълумоти метаболомика ва таҷрибаҳои ҳуҷайра дар бахшҳои мувофиқи Натиҷаҳо, Афсонаҳои расмҳо ва Усулҳо тавсиф шудаанд. Миқдори триптофани ҳуҷайра, NADT ва фаъолияти гликолитикӣ се маротиба мустақилона бо натиҷаҳои якхела анҷом дода шуд.
Барои гирифтани маълумоти бештар дар бораи тарҳи тадқиқот, ба Хулосаи гузориши портфели табиӣ, ки бо ин мақола алоқаманд аст, нигаред.
Маълумоти хоми MS-и хусусиятҳои истихроҷшуда ва маълумоти MS-и муқарраршудаи зардоби истинодӣ мутаносибан дар Маълумоти Иловагӣ 1 ва Маълумоти Иловагӣ 2 нишон дода шудаанд. Аннотатсияҳои авҷи хусусиятҳои фарқкунанда дар Маълумоти Иловагӣ 3 оварда шудаанд. Маҷмӯи маълумоти LUAD TCGA-ро аз https://portal.gdc.cancer.gov/ зеркашӣ кардан мумкин аст. Маълумоти вурудӣ барои кашидани график дар маълумоти манбаъ оварда шудааст. Маълумоти манбаъ барои ин мақола оварда шудааст.
Гурӯҳи миллии омӯзиши скрининги шуш ва ғайра. Кам кардани фавт аз саратони шуш бо истифода аз томографияи компютерии вояи паст. Northern England. J. Med. 365, 395–409 (2011).
Крамер, Б.С., Берг, К.Д., Аберле, Д.Р. ва Пропет, П.К. Скрининги саратони шуш бо истифода аз томографияи компютерии спиралии вояи кам: натиҷаҳои Тадқиқоти миллии скрининги шуш (NLST). J. Med. Screen 18, 109–111 (2011).
Де Конинг, ХҶ ва дигарон. Кам кардани фавт аз саратони шуш бо истифода аз скрининги компютерии ҳаҷмӣ дар озмоиши тасодуфӣ. Англияи Шимолӣ. J. Med. 382, 503–513 (2020).
Вақти нашр: 18 сентябри соли 2023