Utambuzi tofauti wa vinundu vya mapafu vilivyotambuliwa na tomografia ya kompyuta (CT) bado ni changamoto katika mazoezi ya kliniki.Hapa, tunabainisha metabolome ya kimataifa ya sampuli 480 za seramu, ikiwa ni pamoja na vidhibiti vya afya, vinundu vya mapafu visivyo na nguvu, na adenocarcinoma ya hatua ya I ya mapafu.Adenocarcinoma huonyesha wasifu wa kipekee wa kimetabolomu, ilhali vinundu hafifu na watu wenye afya njema wana mfanano wa juu katika wasifu wa kimetaboliki.Katika kikundi cha ugunduzi (n = 306), seti ya metabolites 27 ilitambuliwa ili kutofautisha kati ya nodule za benign na mbaya.AUC ya mfano wa kibaguzi katika uthibitishaji wa ndani (n = 104) na uthibitishaji wa nje (n = 111) vikundi ilikuwa 0.915 na 0.945, kwa mtiririko huo.Uchanganuzi wa njia ulifunua kuongezeka kwa metabolites za glycolytic zinazohusiana na kupungua kwa tryptophan katika seramu ya adenocarcinoma ya mapafu ikilinganishwa na nodule zisizo na afya na udhibiti wa afya, na kupendekeza kwamba uchukuaji wa tryptophan huendeleza glycolysis katika seli za saratani ya mapafu.Utafiti wetu unaonyesha thamani ya biomarkers ya metabolite ya serum katika kutathmini hatari ya vinundu vya mapafu vinavyogunduliwa na CT.
Utambuzi wa mapema ni muhimu ili kuboresha viwango vya maisha kwa wagonjwa wa saratani.Matokeo kutoka kwa Jaribio la Uchunguzi wa Saratani ya Mapafu ya Marekani (NLST) na Utafiti wa NELSON wa Ulaya umeonyesha kuwa uchunguzi na tomografia ya kompyuta ya kiwango cha chini (LDCT) inaweza kupunguza kwa kiasi kikubwa vifo vya saratani ya mapafu katika makundi ya hatari1,2,3.Tangu kuenea kwa matumizi ya LDCT kwa uchunguzi wa saratani ya mapafu, matukio ya matokeo ya radiografia ya matukio ya vinundu vya mapafu visivyo na dalili yameendelea kuongezeka 4 .Vinundu vya mapafu hufafanuliwa kama uangazaji wa focal hadi 3 cm katika kipenyo cha 5 .Tunakabiliwa na matatizo katika kutathmini uwezekano wa ugonjwa mbaya na kukabiliana na idadi kubwa ya vinundu vya mapafu vilivyogunduliwa kwa bahati mbaya kwenye LDCT.Mapungufu ya CT yanaweza kusababisha uchunguzi wa ufuatiliaji wa mara kwa mara na matokeo chanya ya uwongo, na kusababisha uingiliaji kati na matibabu kupita kiasi6.Kwa hiyo, kuna haja ya kuendeleza biomarkers za kuaminika na muhimu ili kutambua kwa usahihi saratani ya mapafu katika hatua za mwanzo na kutofautisha vinundu vingi vyema wakati wa kugundua awali 7 .
Uchanganuzi wa kina wa molekuli ya damu (seramu, plazima, seli za pembeni za damu ya nyuklia), ikiwa ni pamoja na genomics, proteomics au DNA methylation8,9,10, umesababisha shauku kubwa katika ugunduzi wa viambishi vya uchunguzi wa saratani ya mapafu.Wakati huo huo, mbinu za metaboli hupima bidhaa za mwisho za seli ambazo huathiriwa na vitendo vya asili na vya nje na kwa hivyo hutumiwa kutabiri mwanzo na matokeo ya ugonjwa.Kimiminiko cha kromatografia-tandem molekuli spectrometry (LC-MS) ni mbinu inayotumiwa sana kwa ajili ya tafiti za kimetaboliki kutokana na unyeti wake wa juu na anuwai kubwa ya nguvu, ambayo inaweza kufunika metabolites zenye sifa tofauti za kifizikia11,12,13.Ingawa uchanganuzi wa kimetaboliki wa kimataifa wa plasma/serum umetumika kubainisha viashirio vya kibaolojia vinavyohusishwa na utambuzi wa saratani ya mapafu14,15,16,17 na ufanisi wa matibabu, viainishaji 18 vya metabolite za seramu ili kutofautisha kati ya vinundu vya mapafu visivyo na madhara na vibaya vinasalia kuchunguzwa sana.- utafiti mkubwa.
Adenocarcinoma na squamous cell carcinoma ni aina mbili ndogo za saratani ya mapafu ya seli isiyo ndogo (NSCLC).Vipimo mbalimbali vya uchunguzi wa CT vinaonyesha kuwa adenocarcinoma ndiyo aina ya kawaida ya saratani ya mapafu1,19,20,21.Katika utafiti huu, tulitumia kromatografia-yenye azimio la juu zaidi (UPLC-HRMS) kufanya uchanganuzi wa kimetaboliki kwenye jumla ya sampuli 695 za seramu, ikijumuisha vidhibiti vya afya, vinundu vya mapafu visivyo na nguvu, na CT-iliyogunduliwa ≤3 cm.Uchunguzi wa adenocarcinoma ya mapafu ya Hatua ya I.Tulitambua jopo la metabolites za seramu ambazo hutofautisha adenocarcinoma ya mapafu kutoka kwa vinundu vyema na vidhibiti vya afya.Uchanganuzi wa uboreshaji wa njia ulibaini kuwa tryptophan isiyo ya kawaida na kimetaboliki ya glukosi ni mabadiliko ya kawaida katika adenocarcinoma ya mapafu ikilinganishwa na vinundu visivyo na afya na udhibiti mzuri.Hatimaye, tulianzisha na kuhalalisha kiainishaji cha kimetaboliki katika seramu chenye umaalumu wa hali ya juu na usikivu ili kutofautisha kati ya vinundu vya mapafu vibaya na vilivyotambuliwa na LDCT, ambavyo vinaweza kusaidia katika utambuzi wa mapema tofauti na tathmini ya hatari.
Katika utafiti wa sasa, sampuli za seramu zinazolingana na jinsia na umri zilikusanywa kwa nyuma kutoka kwa vidhibiti 174 vya afya, wagonjwa 292 walio na vinundu vya mapafu visivyo na nguvu, na wagonjwa 229 walio na adenocarcinoma ya hatua ya I ya mapafu.Sifa za idadi ya watu za masomo 695 zimeonyeshwa katika Jedwali la 1 la Nyongeza.
Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 1a, jumla ya sampuli 480 za seramu, ikijumuisha udhibiti wa afya 174 (HC), vinundu 170 vya benign (BN), na sampuli 136 za hatua ya I lung adenocarcinoma (LA), zilikusanywa katika Kituo cha Saratani cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen.Kundi la ugunduzi kwa uwekaji wasifu wa kimetabolomi usiolengwa kwa kutumia kromatografia ya utendakazi wa hali ya juu-msongo wa juu wa mwonekano wa juu (UPLC-HRMS).Kama inavyoonyeshwa katika Kielelezo cha 1 cha Nyongeza, metabolite tofauti kati ya LA na HC, LA na BN zilitambuliwa ili kuanzisha modeli ya uainishaji na kuchunguza zaidi uchanganuzi wa njia tofauti.Sampuli 104 zilizokusanywa na Kituo cha Saratani cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen na sampuli 111 zilizokusanywa na hospitali nyingine mbili zilifanyiwa uthibitisho wa ndani na nje, mtawalia.
idadi ya watu waliotafitiwa katika kundi la wagunduzi ambao walifanyiwa uchanganuzi wa kimetaboliki ya seramu duniani kwa kutumia kromatografia ya utendakazi wa hali ya juu-msongo wa juu wa spectrometry (UPLC-HRMS).b Uchanganuzi wa kibaguzi wa miraba kiasi (PLS-DA) ya jumla ya metabolome ya sampuli 480 za seramu kutoka kwa kundi la utafiti, ikijumuisha vidhibiti vya afya (HC, n = 174), vinundu hafifu (BN, n = 170), na adenocarcinoma ya hatua ya I ya mapafu. (Los Angeles, n = 136).+ESI, hali chanya ya ionization ya elektrospray, -ESI, hali ya ionization ya elektrospray hasi.c–e Metaboli zilizo na wingi tofauti katika vikundi viwili vilivyotolewa (jaribio la cheo la Wilcoxon lenye mikia miwili, kiwango cha ugunduzi wa uwongo kilichorekebishwa na thamani ya p, FDR <0.05) huonyeshwa kwa rangi nyekundu (mabadiliko ya mara > 1.2) na bluu (mabadiliko ya mara <0.83) .) iliyoonyeshwa kwenye mchoro wa volkano.f Ramani ya viwango vya joto ya mkusanyiko wa viwango vinavyoonyesha tofauti kubwa katika idadi ya metabolites zilizobainishwa kati ya LA na BN.Data ya chanzo hutolewa katika mfumo wa faili za data chanzo.
Jumla ya metabolome ya seramu ya 174 HC, 170 BN na 136 LA katika kikundi cha ugunduzi ilichambuliwa kwa kutumia uchanganuzi wa UPLC-HRMS.Kwanza tunaonyesha kuwa sampuli za udhibiti wa ubora (QC) huungana vyema katikati ya modeli ya uchanganuzi wa sehemu kuu isiyosimamiwa (PCA), kuthibitisha uthabiti wa utendaji wa utafiti wa sasa (Kielelezo cha 2 cha Nyongeza).
Kama inavyoonyeshwa katika uchanganuzi wa kibaguzi wa miraba kidogo zaidi (PLS-DA) katika Mchoro 1 b, tuligundua kuwa kulikuwa na tofauti za wazi kati ya LA na BN, LA na HC katika njia chanya (+ESI) na hasi (−ESI) za ioni ya elektrospray. .kutengwa.Hata hivyo, hakuna tofauti kubwa zilizopatikana kati ya BN na HC katika hali ya +ESI na -ESI.
Tulipata vipengele 382 tofauti kati ya LA na HC, vipengele 231 tofauti kati ya LA na BN, na vipengele 95 tofauti kati ya BN na HC (Jaribio la cheo lililotiwa saini na Wilcoxon, FDR <0.05 na mabadiliko mengi >1.2 au <0.83) (Mchoro .1c-e) ).Vilele vilifafanuliwa zaidi (Data ya Ziada 3) dhidi ya hifadhidata (mzCloud/HMDB/Chemspider maktaba) kwa thamani ya m/z, muda wa kuhifadhi na utafutaji wa wigo wa kugawanyika (maelezo yamefafanuliwa katika sehemu ya Mbinu) 22 .Hatimaye, metabolites 33 na 38 zilizoelezwa na tofauti kubwa za wingi zilitambuliwa kwa LA dhidi ya BN (Kielelezo 1f na Jedwali la Nyongeza 2) na LA dhidi ya HC (Mchoro wa Nyongeza 3 na Jedwali la Nyongeza 2), kwa mtiririko huo.Kinyume chake, ni metaboli 3 tu zilizo na tofauti kubwa za wingi zilitambuliwa katika BN na HC (Jedwali la Ziada 2), kulingana na mwingiliano kati ya BN na HC katika PLS-DA.Tofauti hizi za metabolites hufunika aina mbalimbali za kemikali za kibayolojia (Kielelezo cha 4 cha Nyongeza).Yakijumlishwa, matokeo haya yanaonyesha mabadiliko makubwa katika metabolome ya seramu ambayo yanaonyesha mabadiliko mabaya ya saratani ya mapafu ya hatua ya awali ikilinganishwa na vinundu vya mapafu isiyo na afya au watu wenye afya.Wakati huo huo, kufanana kwa metabolome ya seramu ya BN na HC inaonyesha kuwa vinundu vya mapafu vya benign vinaweza kushiriki sifa nyingi za kibiolojia na watu wenye afya.Kwa kuzingatia kwamba mabadiliko ya jeni ya kipokezi cha kipengele cha ukuaji wa ngozi (EGFR) ni ya kawaida katika aina ndogo ya 23 ya adenocarcinoma ya mapafu, tulijaribu kubainisha athari za mabadiliko ya viendeshaji kwenye metabolome ya seramu.Kisha tukachambua wasifu wa jumla wa kimetaboliki wa kesi 72 zilizo na hali ya EGFR katika kundi la adenocarcinoma ya mapafu.Inashangaza, tulipata maelezo ya kulinganishwa kati ya wagonjwa wa mutant wa EGFR (n = 41) na wagonjwa wa aina ya EGFR (n = 31) katika uchambuzi wa PCA (Mchoro wa ziada 5a).Hata hivyo, tulitambua metabolites 7 ambazo wingi wake ulibadilishwa kwa kiasi kikubwa kwa wagonjwa wenye mabadiliko ya EGFR ikilinganishwa na wagonjwa wenye EGFR ya aina ya mwitu (t mtihani, p <0.05 na mabadiliko ya mara> 1.2 au <0.83) (Mchoro wa Nyongeza 5b).Metaboli nyingi hizi (5 kati ya 7) ni acylcarnitines, ambayo ina jukumu muhimu katika njia za oxidation ya asidi ya mafuta.
Kama inavyoonyeshwa katika utiririshaji wa kazi ulioonyeshwa kwenye Mchoro 2 a, alama za kibayolojia za uainishaji wa vinundu zilipatikana kwa kutumia waendeshaji na uteuzi wa uchache kabisa kulingana na metabolites 33 tofauti zilizotambuliwa katika LA (n = 136) na BN (n = 170).Mchanganyiko bora wa vigezo (LASSO) - mfano wa urekebishaji wa vifaa vya binary.Uthibitishaji wa msalaba wa mara kumi ulitumiwa kupima uaminifu wa mfano.Uteuzi unaobadilika na urekebishaji wa vigezo hurekebishwa na adhabu ya uwezekano wa kuongeza na kigezo λ24.Uchanganuzi wa kimetaboliki wa kimataifa ulifanyika zaidi kwa kujitegemea katika uthibitishaji wa ndani (n = 104) na uthibitishaji wa nje (n = 111) vikundi ili kupima utendakazi wa uainishaji wa muundo wa kibaguzi.Matokeo yake, metabolites 27 katika seti ya ugunduzi zilitambuliwa kama mfano bora wa kibaguzi na thamani kubwa zaidi ya AUC (Mchoro 2b), kati ya ambayo 9 iliongezeka kwa shughuli na 18 ilipungua shughuli katika LA ikilinganishwa na BN (Mchoro 2c).
Mtiririko wa kazi wa kuunda kiainishaji cha vinundu vya mapafu, ikijumuisha kuchagua paneli bora zaidi ya metabolites za seramu katika seti ya uvumbuzi kwa kutumia modeli ya urejeshaji wa vifaa kupitia uthibitishaji mtambuka wa mara kumi na kutathmini utendakazi wa ubashiri katika seti za uthibitishaji wa ndani na nje.b Takwimu za uthibitishaji mtambuka wa modeli ya urekebishaji ya LASSO kwa uteuzi wa alama za kibayolojia za kimetaboliki.Nambari zilizotolewa hapo juu zinawakilisha wastani wa idadi ya vialama vilivyochaguliwa katika λ fulani.Laini yenye vitone nyekundu inawakilisha wastani wa thamani ya AUC kwenye lambda inayolingana.Pau za hitilafu za kijivu zinawakilisha viwango vya chini zaidi na vya juu vya AUC.Mstari wa nukta unaonyesha muundo bora zaidi na vialama 27 vilivyochaguliwa.AUC, eneo chini ya curve ya uendeshaji wa mpokeaji (ROC).c Mara mabadiliko ya metabolites 27 zilizochaguliwa katika kundi LA ikilinganishwa na kundi la BN katika kikundi cha ugunduzi.Safu nyekundu - kuwezesha.Safu ya bluu ni kupungua.Sifa za uendeshaji za kipokeaji cha d–f (ROC) zinazoonyesha nguvu ya muundo wa kibaguzi kulingana na michanganyiko 27 ya metabolite katika seti za ugunduzi, za ndani na za nje.Data ya chanzo hutolewa katika mfumo wa faili za data chanzo.
Muundo wa utabiri uliundwa kulingana na vigawo vya urejeshaji vilivyopimwa vya metabolites hizi 27 (Jedwali la Ziada la 3).Uchunguzi wa ROC kulingana na metabolites hizi 27 ulitoa eneo chini ya thamani ya Curve (AUC) ya 0.933, unyeti wa kikundi cha ugunduzi ulikuwa 0.868, na maalum ilikuwa 0.859 (Mchoro 2d).Wakati huo huo, kati ya metabolites 38 za tofauti zilizobainishwa kati ya LA na HC, seti ya metabolites 16 ilipata AUC ya 0.902 na unyeti wa 0.801 na umaalum wa 0.856 katika kubagua LA kutoka kwa HC (Mchoro wa Nyongeza 6a-c).Thamani za AUC kulingana na vizingiti tofauti vya mabadiliko ya mara kwa metabolites tofauti pia zililinganishwa.Tuligundua kuwa muundo wa uainishaji ulifanya vyema zaidi katika kubagua LA na BN (HC) wakati kiwango cha mabadiliko ya mkunjo kiliwekwa kuwa 1.2 dhidi ya 1.5 au 2.0 (Mchoro wa Ziada 7a,b).Mfano wa uainishaji, kulingana na vikundi 27 vya metabolite, ulithibitishwa zaidi katika vikundi vya ndani na nje.AUC ilikuwa 0.915 (unyeti 0.867, maalum 0.811) kwa uthibitisho wa ndani na 0.945 (unyeti 0.810, maalum 0.979) kwa uthibitisho wa nje (Mchoro 2e, f).Ili kutathmini ufanisi wa kimaabara, sampuli 40 kutoka kundi la nje zilichanganuliwa katika maabara ya nje kama ilivyoelezwa katika sehemu ya Mbinu.Usahihi wa uainishaji ulipata AUC ya 0.925 (Mchoro wa Nyongeza 8).Kwa sababu kansa ya seli ya mapafu ya squamous (LUSC) ni aina ya pili ya saratani ya mapafu isiyo ya seli ndogo (NSCLC) baada ya adenocarcinoma ya mapafu (LUAD), pia tulijaribu matumizi yanayoweza kuthibitishwa ya wasifu wa kimetaboliki.BN na kesi 16 za LUSC.AUC ya ubaguzi kati ya LUSC na BN ilikuwa 0.776 (Kielelezo cha 9 cha Nyongeza), ikionyesha uwezo duni ikilinganishwa na ubaguzi kati ya LUAD na BN.
Uchunguzi umeonyesha kuwa saizi ya vinundu kwenye picha za CT inahusiana vyema na uwezekano wa ugonjwa mbaya na inabakia kuwa kigezo kikuu cha matibabu ya nodule25,26,27.Uchambuzi wa data kutoka kwa kundi kubwa la uchunguzi wa uchunguzi wa NELSON ulionyesha kuwa hatari ya uharibifu katika masomo yenye nodes <5 mm ilikuwa sawa na katika masomo bila nodes 28.Kwa hiyo, ukubwa wa chini unaohitaji ufuatiliaji wa kawaida wa CT ni 5 mm, kama inavyopendekezwa na British Thoracic Society (BTS), na 6 mm, kama inavyopendekezwa na Fleischner Society 29 .Hata hivyo, vinundu vilivyo kubwa zaidi ya milimita 6 na visivyo na sifa mbaya za wazi, zinazoitwa vinundu vya mapafu visivyojulikana (IPN), bado ni changamoto kubwa katika tathmini na usimamizi katika mazoezi ya kimatibabu30,31.Kisha tulichunguza ikiwa ukubwa wa vinundu uliathiri saini za kimetaboliki kwa kutumia sampuli zilizokusanywa kutoka kwa vikundi vya ugunduzi na uthibitishaji wa ndani.Kwa kuzingatia alama za kibayolojia zilizothibitishwa 27, tulilinganisha kwanza wasifu wa PCA wa HC na BN sub-6 mm metabolomes.Tuligundua kuwa sehemu nyingi za data za HC na BN zilipishana, kuonyesha kwamba viwango vya metabolite ya seramu vilikuwa sawa katika vikundi vyote viwili (Mchoro 3a).Ramani za vipengele katika safu tofauti za saizi zilisalia kuhifadhiwa katika BN na LA (Mchoro 3b, c), ilhali utengano ulionekana kati ya vinundu mbaya na hafifu katika safu ya 6-20 mm (Kielelezo 3d).Kundi hili lilikuwa na AUC ya 0.927, maalum ya 0.868, na unyeti wa 0.820 kwa kutabiri uovu wa nodules kupima 6 hadi 20 mm (Mchoro 3e, f).Matokeo yetu yanaonyesha kuwa kiainishaji kinaweza kunasa mabadiliko ya kimetaboliki yanayosababishwa na mabadiliko mabaya ya mapema, bila kujali ukubwa wa vinundu.
ad Ulinganisho wa wasifu wa PCA kati ya vikundi vilivyobainishwa kulingana na uainishaji wa kimetaboliki wa metabolites 27.CC na BN < 6 mm.b BN < 6 mm dhidi ya BN 6–20 mm.katika LA 6-20 mm dhidi ya LA 20-30 mm.g BN 6-20 mm na 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 Tabia ya uendeshaji ya kipokezi (ROC) inayoonyesha utendakazi wa kielelezo kibaguzi kwa vinundu 6–20 mm.f Thamani za uwezekano zilihesabiwa kulingana na muundo wa urejeshaji wa vifaa kwa vinundu vya kupima 6-20 mm.Mstari wa rangi ya kijivu unawakilisha thamani bora zaidi ya kukatika (0.455).Nambari zilizo hapo juu zinawakilisha asilimia ya kesi zilizokadiriwa Los Angeles.Tumia mtihani wa Mwanafunzi wenye mikia miwili.PCA, uchambuzi wa sehemu kuu.Eneo la AUC chini ya curve.Data ya chanzo hutolewa katika mfumo wa faili za data chanzo.
Sampuli nne (wenye umri wa miaka 44-61) zilizo na ukubwa sawa wa nodule za mapafu (7-9 mm) zilichaguliwa zaidi ili kuonyesha utendaji wa mtindo wa utabiri wa uharibifu uliopendekezwa (Mchoro 4a, b).Katika uchunguzi wa awali, Kesi ya 1 iliwasilishwa kama kinundu thabiti chenye ukokotoaji, kipengele kinachohusishwa na wema, ilhali Kesi ya 2 iliwasilishwa kama kinundu kisichobainishwa kisicho na sifa dhabiti.Raundi tatu za ufuatiliaji wa CT scans zilionyesha kuwa kesi hizi zilibaki imara kwa muda wa miaka 4 na kwa hiyo zilizingatiwa kuwa nodule za benign (Mchoro 4a).Ikilinganishwa na tathmini ya kimatibabu ya uchunguzi wa mfululizo wa CT, uchanganuzi wa metabolite ya seramu yenye risasi moja na modeli ya sasa ya kiainishaji ilitambua kwa haraka na kwa usahihi vinundu hivi visivyo na madhara kulingana na vikwazo vinavyowezekana (Jedwali 1).Kielelezo 4b katika kesi ya 3 kinaonyesha kinundu chenye dalili za kujiondoa kwa pleura, ambayo mara nyingi huhusishwa na ugonjwa mbaya32.Kesi ya 4 iliyowasilishwa kama kinundu kisichojulikana kisicho na uthibitisho wa sababu nzuri.Kesi hizi zote zilitabiriwa kuwa mbaya kulingana na modeli ya uainishaji (Jedwali 1).Tathmini ya adenocarcinoma ya mapafu ilionyeshwa na uchunguzi wa histopathological baada ya upasuaji wa upasuaji wa mapafu (Mchoro 4b).Kwa seti ya uthibitisho wa nje, kiainishi cha kimetaboliki kilitabiri kwa usahihi visa viwili vya vinundu vya mapafu visivyojulikana zaidi ya milimita 6 (Kielelezo cha 10 cha Nyongeza).
Picha za CT za dirisha la axial la mapafu ya kesi mbili za nodules za benign.Katika kesi ya 1, CT scan baada ya miaka 4 ilionyesha kinundu dhabiti chenye kipimo cha mm 7 na ukalisishaji katika tundu la kulia la chini.Katika kesi ya 2, uchunguzi wa CT baada ya miaka 5 ulifunua kinundu thabiti, kisicho na kipenyo cha mm 7 kwenye tundu la juu la kulia.b Picha za CT za dirisha la axial za mapafu na tafiti za patholojia zinazolingana za matukio mawili ya adenocarcinoma ya hatua ya I kabla ya upyaji wa mapafu.Kesi ya 3 ilifichua kinundu chenye kipenyo cha mm 8 kwenye tundu la juu la kulia na kurudisha nyuma kwa pleura.Kesi ya 4 ilifichua kinundu cha glasi ya ardhini kilicho imara kiasi cha milimita 9 katika ncha ya juu kushoto.Uchafuzi wa Hematoksilini na eosini (H&E) wa tishu za mapafu zilizotolewa (kipimo cha kipimo = 50 μm) kinachoonyesha muundo wa ukuaji wa acinar adenocarcinoma ya mapafu.Mishale inaonyesha vinundu vilivyogunduliwa kwenye picha za CT.Picha za H&E ni taswira wakilishi za sehemu nyingi (>3) za hadubini zilizochunguzwa na mtaalamu wa magonjwa.
Yakijumlishwa, matokeo yetu yanaonyesha thamani inayoweza kuwa ya viashirio vya kibaolojia vya seramu katika utambuzi tofauti wa vinundu vya mapafu, ambayo inaweza kuleta changamoto wakati wa kutathmini uchunguzi wa CT.
Kulingana na paneli tofauti za kimetaboliki zilizoidhinishwa, tulitafuta kutambua uhusiano wa kibayolojia wa mabadiliko makubwa ya kimetaboliki.Uchunguzi wa uboreshaji wa njia ya KEGG na MetaboAnalyst uligundua njia 6 za kawaida zilizobadilishwa kwa kiasi kikubwa kati ya vikundi viwili vilivyopewa (LA dhidi ya HC na LA dhidi ya BN, iliyorekebishwa p ≤ 0.001, athari> 0.01).Mabadiliko haya yalikuwa na sifa ya usumbufu katika kimetaboliki ya pyruvate, metaboli ya tryptophan, metaboli ya nikotini na nikotinamidi, glycolysis, mzunguko wa TCA, na kimetaboliki ya purine (Mchoro 5a).Kisha tulifanya zaidi metaboli iliyolengwa ili kuthibitisha mabadiliko makubwa kwa kutumia ukadiriaji kamili.Uamuzi wa metabolites za kawaida katika njia zinazobadilishwa kwa kawaida na spectrometry ya molekuli ya quadrupole (QQQ) kwa kutumia viwango halisi vya metabolite.Sifa za idadi ya watu za sampuli lengwa la utafiti wa kimetaboliki zimejumuishwa katika Jedwali la Ziada la 4. Kulingana na matokeo yetu ya kimataifa ya kimetaboliki, uchanganuzi wa kiasi ulithibitisha kwamba hypoxanthine na xanthine, pyruvate, na lactate ziliongezwa katika LA ikilinganishwa na BN na HC (Kielelezo 5b, c, p <0.05).Walakini, hakuna tofauti kubwa katika metabolites hizi zilizopatikana kati ya BN na HC.
Uchambuzi wa uboreshaji wa njia ya KEGG wa metabolites tofauti sana katika kundi LA ikilinganishwa na vikundi vya BN na HC.Globaltest yenye mikia miwili ilitumiwa, na thamani za p zilirekebishwa kwa kutumia mbinu ya Holm-Bonferroni (iliyorekebishwa p ≤ 0.001 na saizi ya athari > 0.01).b–d Viwango vya Violin vinavyoonyesha viwango vya hypoxanthine, xanthine, lactate, pyruvate, na tryptophan katika seramu ya HC, BN, na LA iliyoamuliwa na LC-MS/MS (n = 70 kwa kila kikundi).Mistari yenye vitone nyeupe na nyeusi huonyesha wastani na quartile, mtawalia.e Mpangilio wa violin unaoonyesha Log2TPM ya kawaida (nakala kwa milioni) usemi wa mRNA wa SLC7A5 na QPRT kwenye adenocarcinoma ya mapafu (n = 513) ikilinganishwa na tishu za kawaida za mapafu (n = 59) katika mkusanyiko wa data wa LUAD-TCGA.Kisanduku cheupe kinawakilisha safu ya pembetatu, mstari mweusi mlalo katikati unawakilisha wastani, na mstari mweusi wima unaotoka kwenye kisanduku unawakilisha muda wa kutegemewa wa 95% (CI).f Mpangilio wa uwiano wa Pearson wa SLC7A5 na usemi wa GAPDH katika adenocarcinoma ya mapafu (n = 513) na tishu za kawaida za mapafu (n = 59) katika mkusanyiko wa data wa TCGA.Eneo la kijivu linawakilisha 95% CI.r, mgawo wa uwiano wa Pearson.g Viwango vya kawaida vya tryptophan za seli katika seli za A549 zinazopitishwa kwa udhibiti usio maalum wa shRNA (NC) na shSLC7A5 (Sh1, Sh2) kubainishwa na LC-MS/MS.Uchambuzi wa takwimu wa sampuli tano zinazojitegemea kibayolojia katika kila kikundi umewasilishwa.h Viwango vya seli za NADt (jumla ya NAD, ikijumuisha NAD+ na NADH) katika seli za A549 (NC) na SLC7A5 kuangusha seli za A549 (Sh1, Sh2).Uchambuzi wa takwimu wa sampuli tatu zinazojitegemea kibayolojia katika kila kikundi umewasilishwa.i Shughuli ya Glycolytic ya seli za A549 kabla na baada ya kuporomoka kwa SLC7A5 ilipimwa kwa kiwango cha asidi ya nje ya seli (ECAR) (n = sampuli 4 zinazojitegemea kibayolojia kwa kila kikundi).2-DG,2-deoksi-D-glucose.Mtihani wa t wa Mwanafunzi wenye mikia miwili ulitumika katika (b–h).Katika (g–i), pau za makosa huwakilisha wastani wa ± SD, kila jaribio lilifanyika mara tatu kwa kujitegemea na matokeo yalikuwa sawa.Data ya chanzo hutolewa katika mfumo wa faili za data chanzo.
Kwa kuzingatia athari kubwa ya kimetaboliki ya tryptophan iliyobadilishwa katika kikundi cha LA, tulitathmini pia viwango vya serum tryptophan katika vikundi vya HC, BN, na LA kwa kutumia QQQ.Tuligundua kuwa tryptophan ya serum ilipunguzwa katika LA ikilinganishwa na HC au BN (p <0.001, Kielelezo 5d), ambayo inalingana na matokeo ya awali kwamba viwango vya tryptophan vinavyozunguka ni vya chini kwa wagonjwa wenye saratani ya mapafu kuliko katika udhibiti wa afya kutoka kwa kikundi cha udhibiti33,34. ,35.Utafiti mwingine uliotumia PET/CT tracer 11C-methyl-L-tryptophan uligundua kuwa muda wa kuhifadhi ishara ya tryptophan katika tishu za saratani ya mapafu uliongezeka kwa kiasi kikubwa ikilinganishwa na vidonda visivyofaa au tishu za kawaida36.Tunakisia kuwa kupungua kwa tryptophan katika seramu ya LA kunaweza kuonyesha unywaji wa tryptophan hai na seli za saratani ya mapafu.
Inajulikana pia kuwa bidhaa ya mwisho ya njia ya kynurenini ya ukataboli wa tryptophan ni NAD+37,38, ambayo ni sehemu ndogo ya mmenyuko wa glyceraldehyde-3-phosphate na 1,3-bisphosphoglycerate katika glycolysis39.Ingawa tafiti za awali zimezingatia jukumu la ukataboli wa tryptophan katika udhibiti wa kinga, tulitafuta kufafanua mwingiliano kati ya dysregulation ya tryptophan na njia za glycolytic zilizozingatiwa katika utafiti wa sasa.Solute transporter family 7 member 5 (SLC7A5) inajulikana kuwa tryptophan transporter43,44,45.Asidi ya quinolinic phosphoribosyltransferase (QPRT) ni kimeng'enya kilicho chini ya mkondo wa njia ya kynurenini ambacho hubadilisha asidi ya kwinolini hadi NAMN46.Ukaguzi wa LUAD TCGA dataset umebaini kuwa SLC7A5 na QPRT zote mbili zilidhibitiwa kwa kiasi kikubwa katika tishu za uvimbe ikilinganishwa na tishu za kawaida (Mchoro 5e).Ongezeko hili lilizingatiwa katika hatua za I na II pamoja na hatua za III na IV za adenocarcinoma ya mapafu (Kielelezo cha 11 cha Nyongeza), ikionyesha usumbufu wa mapema katika metaboli ya tryptophan inayohusishwa na tumorigenesis.
Zaidi ya hayo, seti ya data ya LUAD-TCGA ilionyesha uwiano mzuri kati ya SLC7A5 na usemi wa GAPDH mRNA katika sampuli za wagonjwa wa saratani (r = 0.45, p = 1.55E-26, Kielelezo 5f).Kwa kulinganisha, hakuna uwiano muhimu uliopatikana kati ya saini za jeni katika tishu za kawaida za mapafu (r = 0.25, p = 0.06, Kielelezo 5f).Kuporomoka kwa SLC7A5 (Kielelezo cha 12 cha Nyongeza) katika seli za A549 kilipunguza kwa kiasi kikubwa viwango vya tryptophan za seli na NAD(H) (Mchoro 5g, h), na kusababisha shughuli ya glycolytic iliyopunguzwa kama inavyopimwa kwa kiwango cha asidi ya nje ya seli (ECAR) (Mchoro 1).5 i).Kwa hivyo, kulingana na mabadiliko ya kimetaboliki katika ugunduzi wa seramu ya damu na ndani, tunakisia kwamba kimetaboliki ya tryptophan inaweza kutoa NAD+ kupitia njia ya kynureneine na kuchukua jukumu muhimu katika kukuza glycolysis katika saratani ya mapafu.
Uchunguzi umeonyesha kuwa idadi kubwa ya vinundu vya mapafu visivyojulikana vilivyogunduliwa na LDCT vinaweza kusababisha hitaji la uchunguzi wa ziada kama vile PET-CT, uchunguzi wa mapafu, na matibabu kupita kiasi kutokana na utambuzi wa uwongo wa ugonjwa mbaya.31 Kama inavyoonyeshwa kwenye Mchoro 6, utafiti wetu ulibainisha jopo la metabolites za serum na thamani ya uchunguzi ambayo inaweza kuboresha stratification ya hatari na usimamizi wa baadaye wa nodule za pulmona zilizogunduliwa na CT.
Vinundu vya mapafu hutathminiwa kwa kutumia dozi ya chini ya tomografia ya kompyuta (LDCT) yenye vipengele vya upigaji picha vinavyoashiria sababu mbaya au mbaya.Matokeo ya kutokuwa na uhakika ya vinundu yanaweza kusababisha ziara za kufuatilia mara kwa mara, uingiliaji kati usio wa lazima, na matibabu ya kupita kiasi.Ujumuishaji wa viainishaji vya metaboli vya seramu vilivyo na thamani ya uchunguzi vinaweza kuboresha tathmini ya hatari na usimamizi unaofuata wa vinundu vya mapafu.Tomografia ya PET positron.
Takwimu kutoka kwa utafiti wa NLST wa Marekani na utafiti wa NELSON wa Ulaya zinaonyesha kuwa uchunguzi wa vikundi vya hatari na tomografia ya kompyuta ya chini (LDCT) inaweza kupunguza vifo vya saratani ya mapafu1,3.Hata hivyo, tathmini ya hatari na usimamizi unaofuata wa kimatibabu wa idadi kubwa ya vinundu vya mapafu vilivyogunduliwa na LDCT vinasalia kuwa changamoto zaidi.Lengo kuu ni kuboresha uainishaji sahihi wa itifaki zilizopo za msingi wa LDCT kwa kujumuisha vialama vya kuaminika vya kibayolojia.
Viashirio vingine vya molekuli, kama vile metabolites za damu, vimetambuliwa kwa kulinganisha saratani ya mapafu na vidhibiti vya afya15,17.Katika utafiti wa sasa, tuliangazia utumiaji wa uchanganuzi wa metaboli ya seramu ili kutofautisha kati ya vinundu vya mapafu visivyo na afya na vibaya vilivyogunduliwa kwa bahati mbaya na LDCT.Tulilinganisha metabolome ya seramu ya kimataifa ya udhibiti wa afya (HC), vinundu vya uvimbe wa mapafu (BN), na sampuli za hatua ya I ya mapafu adenocarcinoma (LA) kwa kutumia uchanganuzi wa UPLC-HRMS.Tuligundua kuwa HC na BN zilikuwa na wasifu sawa wa kimetaboliki, ambapo LA ilionyesha mabadiliko makubwa ikilinganishwa na HC na BN.Tuligundua seti mbili za metabolites za seramu ambazo hutofautisha LA kutoka kwa HC na BN.
Mpango wa sasa wa utambuzi wa LDCT wa vinundu hafifu na mbaya unategemea zaidi saizi, msongamano, mofolojia na kiwango cha ukuaji wa vinundu kwa muda30.Uchunguzi wa hapo awali umeonyesha kuwa saizi ya vinundu inahusiana kwa karibu na uwezekano wa saratani ya mapafu.Hata kwa wagonjwa walio katika hatari kubwa, hatari ya ugonjwa mbaya katika nodes <6 mm ni <1%.Hatari ya ugonjwa mbaya kwa vinundu vya kupima 6 hadi 20 mm ni kati ya 8% hadi 64% 30.Kwa hivyo, Jumuiya ya Fleischner inapendekeza kipenyo cha kukatwa cha mm 6 kwa ufuatiliaji wa kawaida wa CT.29 Hata hivyo, tathmini ya hatari na usimamizi wa vinundu vya mapafu visivyojulikana (IPN) kubwa kuliko 6 mm haijafanywa vya kutosha 31 .Udhibiti wa sasa wa ugonjwa wa moyo wa kuzaliwa kwa kawaida hutegemea kusubiri kwa uangalifu na ufuatiliaji wa mara kwa mara wa CT.
Kulingana na metabolome iliyoidhinishwa, tulionyesha kwa mara ya kwanza mwingiliano wa saini za kimetaboliki kati ya watu wenye afya nzuri na vinundu vya chini ya mm 6.Kufanana kwa kibayolojia kunalingana na matokeo ya awali ya CT kwamba hatari ya kuharibika kwa vinundu <6 mm ni ndogo kama ilivyo kwa watu wasio na nodi.30 Ikumbukwe kwamba matokeo yetu pia yanaonyesha kwamba vinundu hafifu <6 mm na ≥6 mm vina juu. kufanana katika wasifu wa kimetaboliki, na kupendekeza kuwa ufafanuzi wa utendaji wa etiolojia isiyofaa ni thabiti bila kujali ukubwa wa nodule.Kwa hivyo, paneli za kisasa za uchunguzi wa metabolite za seramu zinaweza kutoa kipimo kimoja kama kipimo cha sheria wakati vinundu hugunduliwa kwenye CT na uwezekano wa kupunguza ufuatiliaji wa mfululizo.Wakati huo huo, jopo sawa la viambishi vya kimetaboliki vilitofautisha vinundu hatari vya ≥6 mm kwa ukubwa kutoka kwa vinundu vyema na kutoa utabiri sahihi wa IPN za ukubwa sawa na vipengele vya kimofolojia tatanishi kwenye picha za CT.Kiainisho hiki cha kimetaboliki katika seramu kilifanya vyema katika kutabiri ubaya wa vinundu ≥6 mm na AUC ya 0.927.Yakijumlishwa, matokeo yetu yanaonyesha kuwa saini za kipekee za kimetaboliki katika seramu zinaweza kuonyesha haswa mabadiliko ya mapema ya kimetaboliki yanayosababishwa na uvimbe na kuwa na thamani inayoweza kutabiriwa kama viashiria vya hatari, bila ya ukubwa wa vinundu.
Hasa, adenocarcinoma ya mapafu (LUAD) na squamous cell carcinoma (LUSC) ni aina kuu za saratani ya mapafu ya seli isiyo ndogo (NSCLC).Ikizingatiwa kuwa LUSC inahusishwa sana na matumizi ya tumbaku47 na LUAD ndiyo histolojia ya kawaida ya vinundu vya pafu vilivyogunduliwa kwenye uchunguzi wa CT48, muundo wetu wa kiainishi uliundwa mahususi kwa sampuli za hatua ya I ya adenocarcinoma.Wang na wenzake pia walizingatia LUAD na kubaini saini tisa za lipid kwa kutumia lipidomics kutofautisha saratani ya mapafu ya hatua ya mapema kutoka kwa watu wenye afya17.Tulijaribu kielelezo cha sasa cha kiainishaji kwenye matukio 16 ya hatua ya I LUSC na vinundu 74 vyema na tukaona usahihi wa chini wa utabiri wa LUSC (AUC 0.776), na kupendekeza kuwa LUAD na LUSC zinaweza kuwa na saini zao za kimetaboliki.Hakika, LUAD na LUSC zimeonyeshwa kuwa tofauti katika etiolojia, asili ya kibayolojia na kupotoka kwa kinasaba49.Kwa hivyo, aina zingine za histolojia zinapaswa kujumuishwa katika mifano ya mafunzo ya kugundua saratani ya mapafu kulingana na idadi ya watu katika programu za uchunguzi.
Hapa, tulitambua njia sita zinazobadilishwa mara kwa mara katika adenocarcinoma ya mapafu ikilinganishwa na vidhibiti vyenye afya na vinundu vyema.Xanthine na hypoxanthine ni metabolites ya kawaida ya njia ya kimetaboliki ya purine.Sambamba na matokeo yetu, viungo vya kati vinavyohusishwa na kimetaboliki ya purine viliongezeka kwa kiasi kikubwa katika seramu au tishu za wagonjwa wenye adenocarcinoma ya mapafu ikilinganishwa na udhibiti wa afya au wagonjwa katika hatua ya awali15,50.Viwango vya juu vya serum xanthine na hypoxanthine vinaweza kuonyesha anabolism inayohitajika na seli za saratani zinazoongezeka kwa kasi.Ukosefu wa udhibiti wa kimetaboliki ya glukosi ni alama mahususi inayojulikana ya kimetaboliki ya saratani51.Hapa, tuliona ongezeko kubwa la pyruvate na lactate katika kundi la LA ikilinganishwa na kundi la HC na BN, ambalo linaendana na ripoti za awali za upungufu wa njia ya glycolytic katika wasifu wa metabolome ya serum ya wagonjwa wasio na kansa ya mapafu ya seli (NSCLC) na udhibiti wa afya.matokeo ni thabiti52,53.
Muhimu zaidi, tuliona uwiano wa kinyume kati ya pyruvate na metaboli ya tryptophan katika seramu ya adenocarcinoma ya mapafu.Viwango vya tryptophan ya seramu vilipunguzwa katika kundi LA ikilinganishwa na kundi la HC au BN.Inashangaza, uchunguzi wa awali wa kiasi kikubwa kwa kutumia kikundi kinachotarajiwa uligundua kuwa viwango vya chini vya tryptophan inayozunguka vilihusishwa na hatari ya kuongezeka kwa saratani ya mapafu 54.Tryptophan ni asidi muhimu ya amino ambayo tunapata kabisa kutoka kwa chakula.Tunahitimisha kuwa kupungua kwa tryptophan ya serum katika adenocarcinoma ya mapafu kunaweza kuonyesha upungufu wa haraka wa metabolite hii.Inajulikana vyema kuwa bidhaa ya mwisho ya ukataboli wa tryptophan kupitia njia ya kynureneine ndio chanzo cha usanisi wa de novo NAD+.Kwa sababu NAD+ inatolewa hasa kupitia njia ya uokoaji, umuhimu wa NAD+ katika metaboli ya tryptophan katika afya na ugonjwa unabaki kuamuliwa46.Uchambuzi wetu wa hifadhidata ya TCGA ulionyesha kuwa usemi wa tryptophan transporter solute transporter 7A5 (SLC7A5) uliongezeka kwa kiasi kikubwa katika adenocarcinoma ya mapafu ikilinganishwa na udhibiti wa kawaida na ulihusishwa vyema na usemi wa kimeng'enya cha glycolytic GAPDH.Masomo ya awali yamezingatia hasa jukumu la catabolism ya tryptophan katika kukandamiza mwitikio wa kinga ya antitumor40,41,42.Hapa tunaonyesha kwamba kuzuiwa kwa tryptophan kuchukua kwa kuporomoka kwa SLC7A5 katika seli za saratani ya mapafu husababisha kupungua kwa viwango vya NAD vya seli na kupunguzwa kwa shughuli za glycolytic.Kwa muhtasari, utafiti wetu unatoa msingi wa kibayolojia wa mabadiliko katika kimetaboliki ya seramu inayohusishwa na mabadiliko mabaya ya adenocarcinoma ya mapafu.
Mabadiliko ya EGFR ndio mabadiliko ya kawaida ya kiendeshaji kwa wagonjwa walio na NSCLC.Katika utafiti wetu, tuligundua kuwa wagonjwa walio na mabadiliko ya EGFR (n = 41) walikuwa na maelezo ya jumla ya kimetaboliki sawa na wagonjwa walio na EGFR ya aina ya mwitu (n = 31), ingawa tuligundua kupungua kwa viwango vya serum ya wagonjwa wengine wa EGFR katika wagonjwa wa acylcarnitine.Kazi iliyoanzishwa ya acylcarnitines ni kusafirisha vikundi vya acyl kutoka kwa cytoplasm hadi kwenye tumbo la mitochondrial, na kusababisha oxidation ya asidi ya mafuta ili kuzalisha nishati 55 .Sambamba na matokeo yetu, uchunguzi wa hivi majuzi pia ulibainisha wasifu sawa wa metabolome kati ya uvimbe wa EGFR mutant na EGFR wa aina ya mwitu kwa kuchanganua metabolome ya kimataifa ya sampuli 102 za tishu za adenocarcinoma50.Inashangaza, maudhui ya acylcarnitine pia yalipatikana katika kundi la mutant la EGFR.Kwa hiyo, ikiwa mabadiliko katika viwango vya acylcarnitine yanaonyesha mabadiliko ya kimetaboliki yanayotokana na EGFR na njia za msingi za molekuli zinaweza kustahili utafiti zaidi.
Kwa kumalizia, utafiti wetu huanzisha kiainishaji cha kimetaboliki cha seramu kwa utambuzi tofauti wa vinundu vya mapafu na kupendekeza mtiririko wa kazi ambao unaweza kuboresha tathmini ya hatari na kuwezesha usimamizi wa kliniki kulingana na uchunguzi wa CT scan.
Utafiti huu uliidhinishwa na Kamati ya Maadili ya Hospitali ya Saratani ya Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen, Hospitali Shirikishi ya Kwanza ya Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen, na Kamati ya Maadili ya Hospitali ya Saratani ya Chuo Kikuu cha Zhengzhou.Katika vikundi vya ugunduzi na uthibitishaji wa ndani, sera 174 kutoka kwa watu wenye afya njema na sera 244 kutoka kwa vinundu visivyo na afya zilikusanywa kutoka kwa watu wanaofanyiwa uchunguzi wa kila mwaka wa matibabu katika Idara ya Kudhibiti na Kuzuia Saratani, Kituo cha Saratani cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen, na vinundu 166 visivyo na afya.seramu.Hatua ya 1 ya adenocarcinoma ya mapafu ilikusanywa kutoka Kituo cha Saratani cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen.Katika kundi la uthibitisho wa nje, kulikuwa na kesi 48 za vinundu hafifu, kesi 39 za adenocarcinoma ya hatua ya I mapafu kutoka Hospitali Shirikishi ya Kwanza ya Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen, na kesi 24 za hatua ya I lung adenocarcinoma kutoka Hospitali ya Saratani ya Zhengzhou.Kituo cha Saratani cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen pia kilikusanya kesi 16 za saratani ya mapafu ya seli ya squamous ya hatua ya 1 ili kupima uwezo wa uchunguzi wa uainishaji wa kimetaboliki ulioanzishwa (sifa za mgonjwa zinaonyeshwa katika Jedwali la Nyongeza la 5).Sampuli kutoka kundi la ugunduzi na kundi la uthibitishaji wa ndani zilikusanywa kati ya Januari 2018 na Mei 2020. Sampuli za kundi la uthibitishaji wa nje zilikusanywa kati ya Agosti 2021 na Oktoba 2022. Ili kupunguza upendeleo wa kijinsia, takriban idadi sawa ya kesi za wanaume na wanawake zilipewa kila kesi. kundi.Timu ya Ugunduzi na Timu ya Ukaguzi wa Ndani.Jinsia ya mshiriki iliamuliwa kulingana na ripoti ya kibinafsi.Idhini ya habari ilipatikana kutoka kwa washiriki wote na hakuna fidia iliyotolewa.Mada zilizo na vinundu vya benign walikuwa wale walio na alama thabiti ya CT scan katika miaka 2 hadi 5 wakati wa uchambuzi, isipokuwa kwa kesi 1 kutoka kwa sampuli ya uthibitisho wa nje, ambayo ilikusanywa kabla ya upasuaji na kutambuliwa na histopatholojia.Isipokuwa kwa bronchitis ya muda mrefu.Matukio ya adenocarcinoma ya mapafu yalikusanywa kabla ya upyaji wa mapafu na kuthibitishwa na uchunguzi wa pathological.Sampuli za damu za kufunga zilikusanywa katika mirija ya kutenganisha seramu bila anticoagulants yoyote.Sampuli za damu ziliganda kwa saa 1 kwenye joto la kawaida na kisha kuwekwa katikati kwa 2851 × g kwa dakika 10 kwa 4 ° C ili kukusanya seramu supernatant.Aliquots za seramu ziligandishwa kwa -80°C hadi uchimbaji wa metabolite.Idara ya Kinga ya Saratani na Uchunguzi wa Kimatibabu wa Kituo cha Saratani cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen ilikusanya dimbwi la seramu kutoka kwa wafadhili 100 wenye afya, ikiwa ni pamoja na idadi sawa ya wanaume na wanawake wenye umri wa miaka 40 hadi 55.Kiasi sawa cha kila sampuli ya wafadhili kilichanganywa, bwawa lililosababisha lilitolewa na kuhifadhiwa kwa -80 ° C.Mchanganyiko wa seramu ulitumiwa kama nyenzo ya marejeleo kwa udhibiti wa ubora na kusawazisha data.
Seramu ya marejeleo na sampuli za majaribio ziliyeyushwa na metaboliti zilitolewa kwa kutumia mbinu iliyounganishwa ya uchimbaji (MTBE/methanol/water) 56 .Kwa ufupi, 50 μl ya seramu ilichanganywa na 225 μl ya methanoli ya barafu na 750 μl ya methyl tert-butyl etha ya barafu (MTBE).Koroga mchanganyiko na uanguke kwenye barafu kwa saa 1.Kisha sampuli zilichanganywa na vortex kuchanganywa na 188 μl ya maji ya daraja la MS yenye viwango vya ndani (13C-lactate, 13C3-pyruvate, 13C-methionine, na 13C6-isoleusini, iliyonunuliwa kutoka Maabara ya Isotopu ya Cambridge).Mchanganyiko huo uliwekwa katikati kwa 15,000 × g kwa dakika 10 kwa 4 ° C, na awamu ya chini ilihamishiwa kwenye mirija miwili (125 μL kila moja) kwa uchanganuzi wa LC-MS katika hali nzuri na hasi.Hatimaye, sampuli iliyeyushwa hadi ukavu katika konteta ya utupu yenye kasi ya juu.
Metaboli zilizokaushwa ziliundwa upya katika 120 μl ya 80% ya asetonitrile, ilitolewa kwa dakika 5, na centrifuged saa 15,000 × g kwa dakika 10 kwa 4 ° C.Supernatants zilihamishiwa kwenye bakuli za glasi ya kahawia na viseti vidogo kwa masomo ya kimetaboliki.Uchanganuzi wa kimetabolomiki ambao haujalengwa kwenye jukwaa la utendakazi wa kromatografia ya utendakazi wa hali ya juu ya mwonekano wa molekuli ya msongamano wa juu (UPLC-HRMS).Metaboli zilitenganishwa kwa kutumia mfumo wa Dionex Ultimate 3000 UPLC na safu ya ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Maji).Katika hali ya ioni chanya, awamu za rununu zilikuwa 95% (A) na 50% asetonitrile (B), kila moja ikiwa na 10 mmol/L acetate ya ammoniamu na 0.1% ya asidi ya fomu.Katika hali mbaya, awamu za simu A na B zilikuwa na 95% na 50% ya acetonitrile, kwa mtiririko huo, awamu zote mbili zilikuwa na acetate ya ammonium 10 mmol / L, pH = 9. Mpango wa gradient ulikuwa kama ifuatavyo: 0-0.5 min, 2% B;Dakika 0.5–12, 2–50% B;Dakika 12–14, 50–98% B;Dakika 14–16, 98% B;16–16.1.dakika, 98 -2% B;Dakika 16.1–20, 2% B. Safu wima ilidumishwa kwa 40°C na sampuli katika 10°C katika sampuli otomatiki.Kiwango cha mtiririko kilikuwa 0.3 ml / min, kiasi cha sindano kilikuwa 3 μl.Kipimo cha kupima wingi cha Q-Exactive Orbitrap (Thermo Fisher Scientific) chenye chanzo cha ioni ya kielektroniki (ESI) kiliendeshwa katika hali ya kuchanganua kikamilifu na kuunganishwa na modi ya ufuatiliaji ya ddMS2 ili kukusanya data nyingi.Vigezo vya MS viliwekwa kama ifuatavyo: voltage ya kunyunyizia +3.8 kV/- 3.2 kV, joto la kapilari 320°C, gesi ya kukinga 40 arb, gesi-saidizi 10 arb, joto la heater 350 ° C, skanning mbalimbali 70-1050 m / h, azimio.70 000. Data ilipatikana kwa kutumia Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific).
Ili kutathmini ubora wa data, sampuli za udhibiti wa ubora wa pamoja (QC) zilitolewa kwa kuondoa aliquots 10 μL za nguvu kuu kutoka kwa kila sampuli.Sindano sita za sampuli za udhibiti wa ubora zilichambuliwa mwanzoni mwa mlolongo wa uchambuzi ili kutathmini uthabiti wa mfumo wa UPLC-MS.Sampuli za udhibiti wa ubora huletwa mara kwa mara kwenye kundi.Bati zote 11 za sampuli za seramu katika utafiti huu zilichambuliwa na LC-MS.Alinukuu za mchanganyiko wa dimbwi la seramu kutoka kwa wafadhili 100 wenye afya njema zilitumika kama nyenzo za marejeleo katika beti husika ili kufuatilia mchakato wa uondoaji na kurekebisha kwa athari batch-to-batch.Uchambuzi wa kimetaboliki usiolengwa wa kundi la ugunduzi, kundi la uthibitishaji wa ndani, na kundi la uthibitishaji wa nje ulifanywa katika Kituo cha Metabolomics cha Chuo Kikuu cha Sun Yat-sen.Maabara ya nje ya Chuo Kikuu cha Guangdong cha Uchanganuzi na Kituo cha Kupima Teknolojia pia ilichanganua sampuli 40 kutoka kwa kundi la nje ili kupima utendakazi wa kielelezo cha kiainishaji.
Baada ya uchimbaji na uwekaji upya, kiasi kamili cha metabolite za seramu kilipimwa kwa kutumia kromatografia ya kioevu ya utendaji wa juu-sanjari (Agilent 6495 triple quadrupole) na chanzo cha ioni ya elektrospray (ESI) katika hali ya ufuatiliaji wa athari nyingi (MRM).Safu ya ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Maji) ilitumiwa kutenganisha metabolites.Awamu ya simu ya mkononi ilijumuisha 90% (A) na 5% acetonitrile (B) na 10 mmol / L acetate ya ammoniamu na 0.1% ufumbuzi wa amonia.Mpango wa gradient ulikuwa kama ifuatavyo: 0-1.5 min, 0% B;Dakika 1.5–6.5, 0–15% B;6.5-8 dakika, 15% B;Dakika 8–8.5, 15%–0% B;Dakika 8.5–11.5, 0%B.Safu hii ilidumishwa kwa 40 °C na sampuli katika 10 °C katika sampuli otomatiki.Kiwango cha mtiririko kilikuwa 0.3 mL/min na ujazo wa sindano ulikuwa 1 μL.Vigezo vya MS viliwekwa kama ifuatavyo: voltage ya capillary ± 3.5 kV, shinikizo la nebulizer 35 psi, mtiririko wa gesi ya sheath 12 L/min, joto la gesi ya ala 350 ° C, joto la gesi la kukausha 250 ° C, na kukausha mtiririko wa gesi 14 l/min.Mabadiliko ya MRM ya tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine na xanthine yalikuwa 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 na 151.0–107.9 kwa mtiririko huo.Data ilikusanywa kwa kutumia Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies).Kwa sampuli za seramu, tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine, na xanthine zilihesabiwa kwa kutumia mikunjo ya urekebishaji ya miyeyusho ya kawaida ya mchanganyiko.Kwa sampuli za seli, maudhui ya tryptophan yalisawazishwa hadi kiwango cha ndani na molekuli ya protini ya seli.
Uchimbaji wa kilele (m/z na muda wa kuhifadhi (RT)) ulifanyika kwa kutumia Compound Discovery 3.1 na TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific).Ili kuondoa tofauti zinazoweza kutokea kati ya bechi, kila kilele cha sifa cha sampuli ya jaribio kiligawanywa na kilele cha nyenzo za marejeleo kutoka kwa bechi moja ili kupata wingi unaolingana.Mikengeuko ya viwango vya ndani kabla na baada ya kusanifishwa imeonyeshwa katika Jedwali la Ziada la 6. Tofauti kati ya vikundi viwili vilibainishwa na kiwango cha ugunduzi wa uwongo (FDR<0.05, mtihani wa cheo uliotiwa saini na Wilcoxon) na mabadiliko ya mara (>1.2 au <0.83).Data ghafi ya MS ya vipengele vilivyotolewa na data ya marejeleo ya MS iliyosahihishwa katika seramu huonyeshwa katika Data ya Ziada 1 na Data ya Ziada 2, mtawalia.Ufafanuzi wa kilele ulifanywa kulingana na viwango vinne vilivyobainishwa, ikiwa ni pamoja na metabolites zilizotambuliwa, misombo ya maelezo ya kuweka, madarasa ya mchanganyiko yenye sifa nzuri, na misombo isiyojulikana 22 .Kulingana na utafutaji wa hifadhidata katika Ugunduzi wa Kiwanja 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), misombo ya kibiolojia yenye viwango vilivyoidhinishwa vya MS/MS au maelezo kamili yanayolingana katika mzCloud (alama > 85) au Chemspider hatimaye yalichaguliwa kuwa vipatanishi kati ya metabolomu tofauti.Ufafanuzi wa kilele kwa kila kipengele umejumuishwa katika Data ya Ziada 3. MetaboAnalyst 5.0 ilitumika kwa uchanganuzi usiobadilika wa wingi wa metabolite iliyosawazishwa.MetaboAnalyst 5.0 pia ilitathmini uchanganuzi wa uboreshaji wa njia ya KEGG kulingana na metabolites tofauti sana.Uchanganuzi wa sehemu kuu (PCA) na uchanganuzi wa kibaguzi wa sehemu ndogo zaidi za miraba (PLS-DA) ulichanganuliwa kwa kutumia kifurushi cha programu cha ropls (Mst.1.26.4) kilicho na urekebishaji wa rafu na kuongeza kasi kiotomatiki.Muundo bora wa kibayolojia wa kimetaboliki kwa ajili ya kutabiri uharibifu wa vinundu ulitolewa kwa kutumia urejeshaji wa vifaa vya binary kwa kupungua kabisa na kiendesha uteuzi (LASSO, kifurushi cha R v.4.1-3).Utendaji wa kielelezo kibaguzi katika seti za ugunduzi na uthibitishaji ulibainishwa kwa kukadiria AUC kulingana na uchanganuzi wa ROC kulingana na kifurushi cha pROC (v.1.18.0.).Upungufu bora wa uwezekano ulipatikana kulingana na index ya juu ya Youden ya mfano (unyeti + maalum - 1).Sampuli zilizo na thamani chini au kubwa kuliko kizingiti zitatabiriwa kuwa vinundu hafifu na adenocarcinoma ya mapafu, mtawalia.
Seli za A549 (#CCL-185, Mkusanyiko wa Utamaduni wa Aina ya Marekani) zilikuzwa katika F-12K ya kati iliyo na 10% FBS.Mifuatano ya pini fupi ya nywele ya RNA (shRNA) inayolenga SLC7A5 na kidhibiti kisicholenga (NC) kiliingizwa kwenye vekta ya lentiviral pLKO.1-puro.Mifuatano ya kupinga hisia ya shSLC7A5 ni kama ifuatavyo: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′).Kingamwili hadi SLC7A5 (#5347) na tubulin (#2148) zilinunuliwa kutoka kwa Teknolojia ya Kuonyesha Mawimbi ya Simu.Kingamwili kwa SLC7A5 na tubulini zilitumika kwa dilution ya 1:1000 kwa uchanganuzi wa doa wa Magharibi.
Jaribio la Mfadhaiko wa Seahorse XF Glycolytic hupima viwango vya asidi ya ziada ya seli (ECAR).Katika tathmini hiyo, glukosi, oligomycin A, na 2-DG zilisimamiwa kwa mfuatano ili kupima uwezo wa seli za glycolytic kama inavyopimwa na ECAR.
Seli za A549 zilizopitishwa kwa udhibiti usiolenga (NC) na shSLC7A5 (Sh1, Sh2) ziliwekwa usiku kucha katika sahani za kipenyo cha sentimita 10.Metaboli za seli zilitolewa kwa 1 ml ya methanoli yenye maji ya barafu 80%.Seli zilizo katika suluhu ya methanoli ziliondolewa, zikakusanywa kwenye bomba jipya, na kuwekwa katikati kwa 15,000 × g kwa dakika 15 kwa 4°C.Kusanya 800 µl za supernatant na kavu kwa kutumia kontakteta ya utupu yenye kasi ya juu.Vidonge vya metabolite vilivyokaushwa vilichambuliwa kwa viwango vya tryptophan kwa kutumia LC-MS/MS kama ilivyoelezwa hapo juu.Viwango vya simu za NAD(H) katika seli za A549 (NC na shSLC7A5) vilipimwa kwa kutumia NAD+/NADH seti ya rangi ya NAD+/NADH (#K337, BioVision) kulingana na maagizo ya mtengenezaji.Viwango vya protini vilipimwa kwa kila sampuli ili kurekebisha kiasi cha metabolites.
Hakuna mbinu za takwimu zilizotumiwa kubainisha awali ukubwa wa sampuli.Masomo ya awali ya kimetaboliki yaliyolenga ugunduzi wa alama za kibayolojia15,18 yamezingatiwa kama vigezo vya kubainisha ukubwa, na ikilinganishwa na ripoti hizi, sampuli yetu ilikuwa ya kutosha.Hakuna sampuli zilizotengwa kwenye kundi la utafiti.Sampuli za seramu zilitolewa kwa nasibu kwa kikundi cha ugunduzi (kesi 306, 74.6%) na kikundi cha uthibitisho wa ndani (kesi 104, 25.4%) kwa tafiti zisizolengwa za metaboli.Pia tulichagua kwa nasibu kesi 70 kutoka kwa kila kikundi kutoka kwa ugunduzi uliowekwa kwa ajili ya tafiti zinazolengwa za kimetaboliki.Wachunguzi walipofushwa kuona mgawo wa kikundi wakati wa ukusanyaji na uchambuzi wa data ya LC-MS.Uchanganuzi wa takwimu wa data ya kimetaboliki na majaribio ya seli umefafanuliwa katika sehemu husika za Matokeo, Hadithi za Kielelezo na Mbinu.Ukadiriaji wa tryptophan ya seli, NADT, na shughuli ya glycolytic ulifanyika mara tatu kwa kujitegemea na matokeo sawa.
Kwa maelezo zaidi kuhusu muundo wa utafiti, angalia Muhtasari wa Ripoti ya Kwingineko Asili inayohusishwa na makala haya.
Data ghafi ya MS ya vipengele vilivyotolewa na data ya kawaida ya MS ya seramu ya marejeleo huonyeshwa katika Data ya Ziada 1 na Data ya Ziada 2, mtawalia.Vidokezo vya kilele vya vipengele tofauti vinawasilishwa katika Data ya Ziada ya 3. Seti ya data ya LUAD TCGA inaweza kupakuliwa kutoka https://portal.gdc.cancer.gov/.Data ya ingizo ya kupanga grafu imetolewa kwenye data ya chanzo.Data ya chanzo imetolewa kwa makala haya.
Kikundi cha Kitaifa cha Uchunguzi wa Uchunguzi wa Mapafu, n.k. Kupunguza vifo vya saratani ya mapafu kwa kutumia tomografia ya kompyuta ya kiwango cha chini.Uingereza ya Kaskazini.J. Med.365, 395–409 (2011).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR na Prophet, PC Uchunguzi wa saratani ya Mapafu kwa kutumia kipimo cha chini cha helical CT: matokeo kutoka kwa Utafiti wa Kitaifa wa Uchunguzi wa Mapafu (NLST).J. Med.Skrini ya 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al.Kupunguza vifo vya saratani ya mapafu na uchunguzi wa CT wa volumetric katika jaribio la nasibu.Uingereza ya Kaskazini.J. Med.382, 503–513 (2020).
Muda wa kutuma: Sep-18-2023