Mbola fanamby amin'ny fampiharana ara-pitsaboana ny famaritana ny fahasamihafana misy eo amin'ny nodules pulmonary hita amin'ny alalan'ny computed tomography (CT). Eto izahay dia mamaritra ny metabolome manerantany amin'ny santionany serum 480, anisan'izany ny olona salama, ny nodules pulmonary tsara, ary ny adenocarcinoma pulmonary dingana I. Ny adenocarcinomas dia mampiseho mombamomba ny metabolomika miavaka, raha toa kosa ny nodules tsara sy ny olona salama dia manana fitoviana avo lenta amin'ny mombamomba ny metabolomika. Tao amin'ny vondrona nahita (n = 306), dia nisy andiana metabolites 27 no fantatra mba hanavahana ny nodules tsara sy ny nodules ratsy. Ny AUC an'ny modely manavaka ao amin'ny vondrona fanamarinana anatiny (n = 104) sy fanamarinana ivelany (n = 111) dia 0.915 sy 0.945. Ny fanadihadiana ny lalan-kizorana dia naneho fitomboan'ny metabolites glycolytic mifandraika amin'ny fihenan'ny tryptophan ao amin'ny serum adenocarcinoma pulmonary raha oharina amin'ny nodules tsara sy ny olona salama, ary nanolo-kevitra fa ny fidiran'ny tryptophan dia mampiroborobo ny glycolysis ao amin'ny sela homamiadan'ny havokavoka. Ny fianarantsika dia manasongadina ny lanjan'ny biomarkers metabolites serum amin'ny fanombanana ny mety hisian'ny nodules pulmonary hita amin'ny alalan'ny CT.
Tena ilaina ny fitiliana mialoha mba hanatsarana ny tahan'ny fahaveloman'ny mararin'ny homamiadana. Ny valin'ny US National Lung Cancer Screening Trial (NLST) sy ny European NELSON Study dia naneho fa ny fitiliana amin'ny alalan'ny computed tomography ambany fatra (LDCT) dia afaka mampihena be ny fahafatesana vokatry ny homamiadan'ny havokavoka amin'ny vondrona atahorana ho voan'ny kansera1,2,3. Hatramin'ny nielezan'ny fampiasana LDCT ho an'ny fitiliana homamiadan'ny havokavoka, dia nitombo hatrany ny tranganà fahitana radiografika sendra misy nodules pulmonary tsy misy soritr'aretina 4. Ny nodules pulmonary dia faritana ho toy ny opacities focal hatramin'ny 3 sm ny savaivony 5. Miatrika fahasarotana isika amin'ny fanombanana ny mety ho homamiadana sy ny fiatrehana ny habetsahan'ny nodules pulmonary hita sendra amin'ny LDCT. Ny fetran'ny CT dia mety hitarika amin'ny fizahana fanaraha-maso matetika sy ny valiny diso positif, izay mitarika amin'ny fidirana an-tsehatra tsy ilaina sy ny fitsaboana tafahoatra6. Noho izany, ilaina ny mampivelatra biomarkers azo itokisana sy mahasoa mba hamantarana tsara ny homamiadan'ny havokavoka amin'ny dingana voalohany ary hanavahana ny ankamaroan'ny nodules tsy manimba amin'ny fahitana voalohany 7.
Ny fanadihadiana molekiola feno momba ny ra (sérum, plasma, sela mononukleary ao amin'ny ra periferika), anisan'izany ny genomika, proteomika na methylation ADN8,9,10, dia nitarika ho amin'ny fitomboan'ny fahalianana amin'ny fahitana biomarker diagnostika ho an'ny homamiadan'ny havokavoka. Mandritra izany fotoana izany, ny fomba metabolomika dia mandrefy ny vokatra farany amin'ny sela izay voataonan'ny fihetsika endogenous sy exogenous ary noho izany dia ampiharina mba haminavina ny fiandohan'ny aretina sy ny vokany. Ny chromatography ranoka-spectrometry tandem mass (LC-MS) dia fomba ampiasaina betsaka amin'ny fandalinana metabolomika noho ny fahatsapana avo lenta sy ny elanelana dinamika lehibe, izay afaka mandrakotra metabolites misy toetra fizika sy simika samihafa11,12,13. Na dia nampiasaina aza ny fanadihadiana metabolomika manerantany momba ny plasma/sérum mba hamantarana ny biomarker mifandraika amin'ny diagnostika homamiadan'ny havokavoka14,15,16,17 sy ny fahombiazan'ny fitsaboana,18 ny mpanasokajy metabolite serum mba hanavahana ny nodules havokavoka tsara sy ratsy dia mbola ianarana betsaka. -fikarohana goavana.
Ny adenocarcinoma sy ny squamous cell carcinoma no karazany roa lehibe amin'ny homamiadan'ny havokavoka tsy kely sela (NSCLC). Ny fitiliana CT isan-karazany dia manondro fa ny adenocarcinoma no karazana histolojika mahazatra indrindra amin'ny homamiadan'ny havokavoka1,19,20,21. Ato amin'ity fandalinana ity, dia nampiasa ultra-performance liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS) izahay mba hanaovana fanadihadiana metabolomika amin'ny santionany serum 695, anisan'izany ny olona salama, ny nodules pulmonary benign, ary ny fitiliana CT ≤3 cm. Ny adenocarcinoma havokavoka Stage I. Nahita takelaka metabolites serum izahay izay manavaka ny adenocarcinoma havokavoka amin'ny nodules benign sy ny olona salama. Ny fanadihadiana momba ny fanatsarana ny lalan-kizorana dia naneho fa ny metabolisma tryptophan sy glucose tsy ara-dalàna dia fiovana mahazatra amin'ny adenocarcinoma havokavoka raha oharina amin'ny nodules benign sy ny olona salama. Farany, dia nametraka sy nanamarina ny mpanasokajy metabolika serum miaraka amin'ny specificity avo lenta sy ny fahatsapana izahay mba hanavahana ny nodules pulmonary malignant sy benign hita amin'ny LDCT, izay mety hanampy amin'ny diagnostika differential aloha sy ny fanombanana ny risika.
Tao anatin'ity fanadihadiana ity, ireo santionan'ny serum mifanaraka amin'ny lahy sy ny vavy ary ny taona dia nangonina avy amin'ny olona salama 174, marary 292 manana nodule pulmonary tsy manimba, ary marary 229 manana adenocarcinoma pulmonary dingana I. Aseho ao amin'ny Tabilao Fanampiny 1 ny toetran'ny demografikan'ireo olona 695.
Araka ny aseho amin'ny Sary 1a, santionany serum miisa 480, anisan'izany ny santionany 174 avy amin'ny olona salama (HC), 170 avy amin'ny nodules benign (BN), ary 136 avy amin'ny adenocarcinoma (LA) amin'ny havokavoka dingana I, no nangonina tao amin'ny Sun Yat-sen University Cancer Center. Fikarohana momba ny profiling metabolomic tsy voafaritra amin'ny alàlan'ny fampiasana ultra-performance liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS). Araka ny aseho amin'ny Sary Fanampiny 1, ny metabolites samihafa eo amin'ny LA sy HC, LA ary BN dia voafaritra mba hametrahana modely fanasokajiana sy handinihana bebe kokoa ny fanadihadiana ny lalan'ny fahasamihafana. Santionany 104 nangonin'ny Sun Yat-sen University Cancer Center sy santionany 111 nangonin'ny hopitaly roa hafa no nanaovana fanamarinana anatiny sy ivelany.
a Mponina ao amin'ny vondrona mpikaroka izay nandalo fanadihadiana metabolomika serum manerantany tamin'ny alàlan'ny fampiasana chromatography liquid ultra-performance-high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS). b Famakafakana fanavakavahana partial least squares (PLS-DA) amin'ny metabolome manontolo amin'ny santionany serum 480 avy amin'ny vondrona mpikaroka, anisan'izany ny fanaraha-maso salama (HC, n = 174), nodules benign (BN, n = 170), ary adenocarcinoma havokavoka dingana I (Los Angeles, n = 136). +ESI, fomba ionization electrospray tsara, -ESI, fomba ionization electrospray ratsy. c–e Ny metabolites miaraka amin'ny habetsahana samihafa be dia be amin'ny vondrona roa nomena (fitsapana laharana Wilcoxon roa rambony, sanda p namboarina diso, FDR <0.05) dia aseho amin'ny mena (fiovan'ny vala > 1.2) sy manga (fiovan'ny vala < 0.83). ) aseho amin'ny sary volkano. Sarintany hafanana fivondronana ambaratongam-pahefana mampiseho fahasamihafana lehibe eo amin'ny isan'ny metabolites misy fanamarihana eo amin'ny LA sy BN. Ny angon-drakitra loharano dia omena amin'ny endrika rakitra angon-drakitra loharano.
Nohadihadiana tamin'ny alalan'ny fanadihadiana UPLC-HRMS ny totalin'ny metaboloma serum an'ny 174 HC, 170 BN ary 136 LA tao amin'ny vondrona mpikaroka. Asehonay voalohany fa miangona mafy eo afovoan'ny modely fanadihadiana singa fototra (PCA) tsy misy fanaraha-maso ny santionan'ny fanaraha-maso ny kalitao (QC), izay manamafy ny fahamarinan'ny fahombiazan'ny fanadihadiana ankehitriny (Sary Fanampiny 2).
Araka ny asehon'ny fanadihadiana partial least squares-discriminant (PLS-DA) ao amin'ny Sary 1 b, hitanay fa nisy fahasamihafana mazava teo amin'ny LA sy BN, LA sy HC tamin'ny fomba ionization electrospray tsara (+ESI) sy ratsy (−ESI). Na izany aza, tsy nisy fahasamihafana lehibe hita teo amin'ny BN sy HC tamin'ny fepetra +ESI sy -ESI.
Nahita endri-javatra samihafa miisa 382 teo amin'ny LA sy HC izahay, endri-javatra samihafa miisa 231 teo amin'ny LA sy BN, ary endri-javatra samihafa miisa 95 teo amin'ny BN sy HC (fitsapana laharana Wilcoxon nosoniavina, FDR <0.05 ary fiovana marobe >1.2 na <0.83) (Sary .1c-e). . Nohazavaina bebe kokoa ny tampon'isa (Angon-drakitra Fanampiny 3) tamin'ny alàlan'ny angon-drakitra (tranomboky mzCloud/HMDB/Chemspider) araka ny sandan'ny m/z, ny fotoana fitazonana ary ny fikarohana spectrum amin'ny faobe (antsipiriany voalaza ao amin'ny fizarana Methods) 22. Farany, metabolites voamarika miisa 33 sy 38 misy fahasamihafana lehibe amin'ny habetsahana no voafaritra ho an'ny LA raha oharina amin'ny BN (Sary 1f sy Tabilao Fanampiny 2) ary LA raha oharina amin'ny HC (Sary Fanampiny 3 sy Tabilao Fanampiny 2). Mifanohitra amin'izany, metabolites 3 ihany no misy fahasamihafana lehibe amin'ny habetsahana no voafaritra ao amin'ny BN sy HC (Tabilao Fanampiny 2), mifanaraka amin'ny fifanindriana eo amin'ny BN sy HC ao amin'ny PLS-DA. Ireo metabolita samihafa ireo dia mandrakotra karazana biochemika isan-karazany (Sary Fanampiny 4). Raha fintinina, ireo valiny ireo dia mampiseho fiovana lehibe eo amin'ny metaboloma serum izay maneho ny fiovan'ny homamiadan'ny havokavoka amin'ny dingana voalohany raha oharina amin'ny nodules havokavoka tsara na olona salama. Mandritra izany fotoana izany, ny fitoviana eo amin'ny metaboloma serum an'ny BN sy HC dia manondro fa ny nodules havokavoka tsara dia mety mizara toetra biolojika maro amin'ny olona salama. Koa satria mahazatra ny fiovan'ny fototarazo epidermal growth factor receptor (EGFR) amin'ny karazana adenocarcinoma havokavoka 23, dia nikatsaka ny hamantatra ny fiantraikan'ny fiovan'ny mpamily amin'ny metaboloma serum izahay. Avy eo dia nodinihinay ny mombamomba ny metabolomika amin'ny tranga 72 miaraka amin'ny sata EGFR ao amin'ny vondrona adenocarcinoma havokavoka. Mahaliana fa nahita mombamomba mitovy eo amin'ny marary mutant EGFR (n = 41) sy ny marary EGFR wild-type (n = 31) tao amin'ny fanadihadiana PCA (Sary Fanampiny 5a). Na izany aza, nahita metabolites 7 izay niova be ny habetsahany tamin'ireo marary voan'ny fiovan'ny EGFR raha oharina amin'ireo marary voan'ny EGFR karazana voajanahary (t test, p < 0.05 ary fiovan'ny folio > 1.2 na < 0.83) (Sary Fanampiny 5b). Ny ankamaroan'ireo metabolites ireo (5 amin'ny 7) dia acylcarnitines, izay mitana anjara toerana lehibe amin'ny lalan'ny oksidasionan'ny asidra matavy.
Araka ny asehon'ny fomba fiasa aseho amin'ny Sary 2 a, ny biomarkers ho an'ny fanasokajiana nodule dia azo tamin'ny fampiasana mpandraharaha fihenan-danja farany ambany indrindra sy fifantenana mifototra amin'ny metabolites samihafa 33 voafaritra ao amin'ny LA (n = 136) sy BN (n = 170). Fitambaran'ny variables tsara indrindra (LASSO) - modely regression logistic binary. Nampiasaina ny fanamarinana im-polo heny mba hitsapana ny fahatokisan'ny modely. Ny fisafidianana variables sy ny fanaraha-maso ny parameter dia amboarina amin'ny alàlan'ny sazy fampitomboana ny mety hitranga miaraka amin'ny parameter λ24. Ny fanadihadiana metabolomika manerantany dia natao tsy miankina amin'ny vondrona fanamarinana anatiny (n = 104) sy fanamarinana ivelany (n = 111) mba hitsapana ny fahombiazan'ny fanasokajiana ny modely manavaka. Vokatr'izany, metabolites 27 tao amin'ny andiana discovery no voafaritra ho modely manavaka tsara indrindra miaraka amin'ny sandan'ny AUC antonony lehibe indrindra (Sary 2b), izay 9 no nitombo ny hetsika ary 18 no nihena ny hetsika tao amin'ny LA raha oharina amin'ny BN (Sary 2c).
Fomba fiasa amin'ny fananganana mpanasokajy nodule pulmonary, anisan'izany ny fisafidianana ny tontonana tsara indrindra amin'ny metabolites serum ao amin'ny andiana fikarohana mampiasa modely regression logistic binary amin'ny alàlan'ny cross-validation folo heny sy fanombanana ny fahombiazan'ny faminaniana amin'ny andiana fanamarinana anatiny sy ivelany. b Statistika cross-validation amin'ny modely regression LASSO ho an'ny fisafidianana biomarker metabolika. Ireo isa omena etsy ambony dia maneho ny salan'isan'ny biomarkers voafantina amin'ny λ iray. Ny tsipika teboteboka mena dia maneho ny salan'isan'ny sandan'ny AUC amin'ny lambda mifandraika amin'izany. Ny bara diso volondavenona dia maneho ny sandan'ny AUC farany ambany sy farany ambony. Ny tsipika teboteboka dia manondro ny modely tsara indrindra miaraka amin'ny biomarkers 27 voafantina. AUC, faritra eo ambanin'ny curve receiver operating characteristic (ROC). c Aforeto ny fiovan'ny metabolites 27 voafantina ao amin'ny vondrona LA raha oharina amin'ny vondrona BN ao amin'ny vondrona fikarohana. Tsanganana mena - fampahavitrihana. Ny tsanganana manga dia fihenana. d–f Curve receiver operating characteristic (ROC) mampiseho ny herin'ny modely manavaka mifototra amin'ny fitambaran'ny metabolite 27 ao amin'ny andiana fanamarinana fikarohana, anatiny ary ivelany. Ny angon-drakitra loharano dia omena amin'ny endrika rakitra angon-drakitra loharano.
Noforonina ny modely faminaniana mifototra amin'ny coefficients regression lanjain'ireo metabolites 27 ireo (Tabilao Fanampiny 3). Ny fanadihadiana ROC mifototra amin'ireo metabolites 27 ireo dia nahazo sanda 0.933 amin'ny faritra eo ambanin'ny curve (AUC), 0.868 ny fahatsapana vondrona mpikaroka, ary 0.859 ny specificity (Sary 2d). Mandritra izany fotoana izany, teo amin'ireo metabolites differential 38 voamarika teo amin'ny LA sy HC, ny andiana metabolites 16 dia nahazo AUC 0.902 miaraka amin'ny fahatsapana 0.801 ary specificity 0.856 tamin'ny fanavahana ny LA amin'ny HC (Sary Fanampiny 6a-c). Noharina ihany koa ny sanda AUC mifototra amin'ny tokonam-baravaran'ny fiovan'ny vala samihafa ho an'ny metabolites differential. Hitanay fa ny modely fanasokajiana no tsara indrindra tamin'ny fanavahana ny LA sy BN (HC) rehefa napetraka ho 1.2 raha oharina amin'ny 1.5 na 2.0 ny haavon'ny fiovan'ny vala (Sary Fanampiny 7a,b). Nohamarinina bebe kokoa tamin'ny andiany anatiny sy ivelany ny maodely fanasokajiana, mifototra amin'ny vondrona metabolite 27. Ny AUC dia 0.915 (fahatsapana 0.867, specificity 0.811) ho an'ny fanamarinana anatiny ary 0.945 (fahatsapana 0.810, specificity 0.979) ho an'ny fanamarinana ivelany (Sary 2e, f). Mba hanombanana ny fahombiazan'ny laboratoara, dia nohadihadiana tao amin'ny laboratoara ivelany ny santionany 40 avy amin'ny andiany ivelany araka ny voalaza ao amin'ny fizarana Methods. Ny fahamarinan'ny fanasokajiana dia nahatratra AUC 0.925 (Sary Fanampiny 8). Satria ny homamiadan'ny sela squamous amin'ny havokavoka (LUSC) no karazana faharoa mahazatra indrindra amin'ny homamiadan'ny havokavoka tsy kely sela (NSCLC) aorian'ny adenocarcinoma amin'ny havokavoka (LUAD), dia notsapainay ihany koa ny mety ho fampiasana ny mombamomba ny metabolika voamarina. BN sy tranga 16 amin'ny LUSC. Ny AUC amin'ny fanavahana eo amin'ny LUSC sy BN dia 0.776 (Sary Fanampiny 9), izay manondro ny fahaiza-manao ratsy kokoa raha oharina amin'ny fanavahana eo amin'ny LUAD sy BN.
Nasehon'ny fanadihadiana fa ny haben'ny nodules amin'ny sary CT dia mifandray tsara amin'ny mety hisian'ny homamiadana ary mbola antony lehibe amin'ny fitsaboana ny nodules25,26,27. Ny famakafakana ny angon-drakitra avy amin'ny andiany lehibe tamin'ny fanadihadiana NELSON screening dia naneho fa ny mety hisian'ny homamiadana amin'ny olona manana nodes <5 mm dia mitovy amin'ny an'ny olona tsy manana nodes 28. Noho izany, ny habe farany ambany indrindra mitaky fanaraha-maso CT tsy tapaka dia 5 mm, araka ny soso-kevitry ny British Thoracic Society (BTS), ary 6 mm, araka ny soso-kevitry ny Fleischner Society 29. Na izany aza, ny nodes lehibe kokoa noho ny 6 mm ary tsy misy endri-javatra tsara miharihary, antsoina hoe indeterminate pulmonary nodules (IPN), dia mbola fanamby lehibe amin'ny fanombanana sy fitantanana amin'ny fampiharana ara-pitsaboana30,31. Nodinihinay avy eo raha toa ka nisy fiantraikany tamin'ny sonia metabolomika ny haben'ny nodule tamin'ny fampiasana santionany mitambatra avy amin'ny andiany nahitana sy nanamarina anatiny. Nifantoka tamin'ny biomarkers 27 voamarina izahay, ary nampitaha ny mombamomba ny PCA an'ny metabolomes HC sy BN sub-6 mm aloha. Hitanay fa nifanindry ny ankamaroan'ny teboka angon-drakitra ho an'ny HC sy BN, izay mampiseho fa mitovy ny haavon'ny metabolite ao amin'ny serum amin'ireo vondrona roa ireo (Sary 3a). Ny sarintany endri-javatra amin'ny habe samihafa dia voatahiry ao amin'ny BN sy LA (Sary 3b, c), raha toa kosa ka nisy fisarahana hita teo amin'ny nodules maligna sy tsy manimba teo amin'ny elanelana 6–20 mm (Sary 3d). Ity andiany ity dia nanana AUC 0.927, specificity 0.868, ary sensitivity 0.820 ho an'ny faminaniana ny homamiadan'ny nodules mirefy 6 ka hatramin'ny 20 mm (Sary 3e, f). Ny valin'ny fikarohanay dia mampiseho fa ny mpanasokajy dia afaka maka sary ny fiovan'ny metabolika vokatry ny fiovan'ny homamiadan'ny sela tany am-boalohany, na inona na inona haben'ny nodules.
Fampitahana ny mombamomba ny PCA eo amin'ireo vondrona voafaritra mifototra amin'ny mpanasokajy metabolika misy metabolita 27. CC sy BN < 6 mm. b BN < 6 mm vs BN 6–20 mm. ao amin'ny LA 6–20 mm vs LA 20–30 mm. g BN 6–20 mm sy 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 Fiolahana toetran'ny fiasan'ny mpandray (ROC) mampiseho ny fahombiazan'ny modely manavaka ho an'ny nodules 6–20 mm. f Ny sandan'ny mety ho azo dia nokajiana mifototra amin'ny modely regression logistic ho an'ny nodules mirefy 6–20 mm. Ny tsipika teboka volondavenona dia maneho ny sandan'ny fanapahana tsara indrindra (0.455). Ireo isa etsy ambony ireo dia maneho ny isan-jaton'ny tranga vinavinaina ho an'i Los Angeles. Ampiasao ny fitsapana t an'ny Mpianatra roa rambony. PCA, famakafakana singa fototra. Faritra AUC eo ambanin'ny fiolahana. Omena amin'ny endrika rakitra angon-drakitra loharano ny angon-drakitra loharano.
Santionany efatra (44–61 taona) mitovy habe amin'ny nodule pulmonary (7–9 mm) no nofantenana bebe kokoa mba hanehoana ny fahombiazan'ny modely faminaniana homamiadana naroso (Sary 4a, b). Tamin'ny fizahana voalohany, ny Tranga 1 dia niseho ho nodule mafy orina misy calcification, endri-javatra mifandraika amin'ny benignity, raha ny Tranga 2 kosa dia niseho ho nodule tsy voafaritra ampahany mafy orina tsy misy endri-javatra benign miharihary. Ny scan CT fanaraha-maso telo fihodinana dia nampiseho fa ireo tranga ireo dia nijanona ho marin-toerana nandritra ny 4 taona ary noho izany dia noheverina ho nodule benign (Sary 4a). Raha ampitahaina amin'ny fanombanana ara-pitsaboana ny scan CT serial, ny fanadihadiana metabolite serum tokana miaraka amin'ny modely classifier ankehitriny dia namantatra haingana sy marina ireo nodule benign ireo mifototra amin'ny fetran'ny probabilistic (Tabilao 1). Ny Sary 4b amin'ny tranga 3 dia mampiseho nodule misy famantarana ny pleural retraction, izay matetika mifandray amin'ny malignancy32. Ny Tranga 4 dia niseho ho nodule tsy voafaritra ampahany mafy orina tsy misy porofo momba ny antony benign. Ireo tranga rehetra ireo dia noheverina ho homamiadana araka ny modely mpanasokajy (Tabilao 1). Ny fanombanana ny adenokarsinoma amin'ny havokavoka dia naseho tamin'ny alàlan'ny fizahana histopatholojika taorian'ny fandidiana fanesorana ny havokavoka (Sary 4b). Ho an'ny andiany fanamarinana ivelany, ny mpanasokajy metabolika dia naminavina marina tranga roa amin'ny nodule havokavoka tsy voafaritra lehibe kokoa noho ny 6 mm (Sary Fanampiny 10).
Sary CT an'ny varavarankely axial an'ny havokavoka amin'ny tranga roa misy nodules tsara. Tamin'ny tranga 1, ny scan CT rehefa afaka 4 taona dia naneho nodule mafy orina mirefy 7 mm miaraka amin'ny calcification ao amin'ny lobe ambany havanana. Tamin'ny tranga 2, ny scan CT rehefa afaka 5 taona dia naneho nodule mafy orina sy ampahany mivaingana miaraka amin'ny savaivony 7 mm ao amin'ny lobe ambony havanana. b Sary CT axial an'ny havokavoka sy fanadihadiana pathological mifandraika amin'izany amin'ny tranga roa amin'ny adenocarcinoma dingana I talohan'ny fanesorana ny havokavoka. Ny tranga 3 dia naneho nodule misy savaivony 8 mm ao amin'ny lobe ambony havanana miaraka amin'ny pleural retraction. Ny tranga 4 dia naneho nodule ground-glass ground-solide mirefy 9 mm ao amin'ny lobe ambony havia. Fandokoana hematoxylin sy eosin (H&E) amin'ny sela havokavoka nesorina (scale bar = 50 μm) mampiseho ny lamina fitomboan'ny acinar amin'ny adenocarcinoma havokavoka. Ny zana-tsipìka dia manondro nodules hita amin'ny sary CT. Ny sary H&E dia sary maneho ny sehatra mikroskopika maromaro (>3) nodinihin'ny pathologist.
Raha fintinina, ny valin'ny fikarohanay dia mampiseho ny mety ho lanjan'ny mari-pamantarana metabolite ao amin'ny serum amin'ny famaritana ny fahasamihafan'ny nodules amin'ny havokavoka, izay mety hiteraka olana rehefa manombana ny fitiliana CT.
Mifototra amin'ny takelaka metabolite samihafa voamarina, dia nikatsaka ny hamantatra ny fifandraisana biolojika amin'ny fiovana lehibe amin'ny metabolisma izahay. Ny fanadihadiana momba ny fanatsarana ny lalan'ny KEGG nataon'ny MetaboAnalyst dia namantatra lalan'ny fiovana lehibe 6 mahazatra eo amin'ireo vondrona roa nomena (LA vs. HC sy LA vs. BN, p namboarina ≤ 0.001, fiantraikany > 0.01). Ireo fiovana ireo dia niavaka tamin'ny fikorontanan'ny metabolisma pyruvate, metabolisma tryptophan, metabolisma niacin sy nicotinamide, glycolysis, ny tsingerin'ny TCA, ary ny metabolisma purine (Sary 5a). Avy eo dia nanao metabolomika kendrena izahay mba hanamarinana ny fiovana lehibe amin'ny alàlan'ny fandrefesana tanteraka. Famantarana ny metabolites mahazatra amin'ny lalan'ny fiovana mahazatra amin'ny alàlan'ny spectrometry triple quadrupole mass (QQQ) amin'ny alàlan'ny fenitra metabolite tena izy. Tafiditra ao amin'ny Tabilao Fanampiny 4 ny toetran'ny demografikan'ny santionany kendrena amin'ny fandalinana metabolomika. Mifanaraka amin'ny valin'ny metabolomika manerantany, ny fanadihadiana kuantitatif dia nanamafy fa nitombo ny hypoxanthine sy xanthine, pyruvate, ary lactate tao amin'ny LA raha oharina amin'ny BN sy HC (Sary 5b, c, p <0.05). Na izany aza, tsy nisy fahasamihafana lehibe teo amin'ireo metabolites ireo teo amin'ny BN sy HC.
Fanadihadiana momba ny fanatsarana ny lalan'ny KEGG amin'ny metabolites samihafa ao amin'ny vondrona LA raha oharina amin'ny vondrona BN sy HC. Nampiasaina ny Globaltest roa sosona, ary ny sanda p dia nohavaozina tamin'ny fampiasana ny fomba Holm-Bonferroni (p ≤ 0.001 nohavaozina ary ny haben'ny vokany > 0.01). b–d Tetika violin mampiseho ny haavon'ny hypoxanthine, xanthine, lactate, pyruvate, ary tryptophan ao amin'ny serum HC, BN, ary LA voafaritry ny LC-MS/MS (n = 70 isaky ny vondrona). Ny tsipika fotsy sy mainty misy teboka dia manondro ny median sy ny quartile. e Tetika violin mampiseho ny fanehoana mRNA Log2TPM (transcripts per million) an'ny SLC7A5 sy QPRT amin'ny adenocarcinoma amin'ny havokavoka (n = 513) raha oharina amin'ny sela havokavoka ara-dalàna (n = 59) ao amin'ny angon-drakitra LUAD-TCGA. Ny boaty fotsy dia maneho ny elanelana interquartile, ny tsipika mainty mitsivalana eo afovoany dia maneho ny median, ary ny tsipika mainty mitsangana mivelatra avy eo amin'ny boaty dia maneho ny elanelam-pitokisana 95% (CI). f Ny tetika fifandraisan'i Pearson momba ny fanehoana SLC7A5 sy GAPDH amin'ny adenocarcinoma amin'ny havokavoka (n = 513) sy ny sela havokavoka ara-dalàna (n = 59) ao amin'ny angon-drakitra TCGA. Ny faritra volondavenona dia maneho ny 95% CI. r, coefficient fifandraisan'i Pearson. g Ny haavon'ny tryptophan sela voarindra ao amin'ny sela A549 nafindra tamin'ny fanaraha-maso shRNA tsy voafaritra (NC) sy shSLC7A5 (Sh1, Sh2) voafaritry ny LC-MS/MS. Aseho ny fanadihadiana statistika momba ny santionany dimy tsy miankina amin'ny biôlôjika ao amin'ny vondrona tsirairay. h Ny haavon'ny sela NADt (NAD manontolo, anisan'izany ny NAD+ sy NADH) ao amin'ny sela A549 (NC) sy ny sela A549 SLC7A5 (Sh1, Sh2). Aseho ny fanadihadiana statistika momba ny santionany telo tsy miankina amin'ny biôlôjika ao amin'ny vondrona tsirairay. i Ny fiasan'ny glikolytika an'ny sela A549 taloha sy taorian'ny fihenan'ny SLC7A5 dia norefesina tamin'ny alàlan'ny tahan'ny asidra ivelan'ny sela (ECAR) (n = santionany tsy miankina amin'ny biôlôjika 4 isaky ny vondrona). 2-DG,2-deoxy-D-glucose. Nampiasaina tao amin'ny (b–h) ny fitsapana t an'ny mpianatra roa. Ao amin'ny (g–i), ny bara diso dia maneho ny salan'isa ± SD, ny andrana tsirairay dia natao intelo tsy miankina ary mitovy ny valiny. Ny angon-drakitra loharano dia omena amin'ny endrika rakitra angon-drakitra loharano.
Raha jerena ny fiantraikan'ny fiovan'ny metabolisman'ny tryptophan tao amin'ny vondrona LA, dia nodinihinay ihany koa ny haavon'ny tryptophan ao amin'ny serum ao amin'ny vondrona HC, BN, ary LA mampiasa QQQ. Hitanay fa nihena ny tryptophan serum tao amin'ny LA raha oharina amin'ny HC na BN (p < 0.001, Sary 5d), izay mifanaraka amin'ny zavatra hita teo aloha fa ambany kokoa ny haavon'ny tryptophan miparitaka amin'ny marary voan'ny homamiadan'ny havokavoka noho ny amin'ny olona salama avy amin'ny vondrona fanaraha-maso33,34,35. Ny fanadihadiana iray hafa nampiasa PET/CT tracer 11C-methyl-L-tryptophan dia nahita fa nitombo be ny fotoana fitazonana ny famantarana tryptophan ao amin'ny sela homamiadan'ny havokavoka raha oharina amin'ny fery tsy manimba na sela ara-dalàna36. Mihevitra izahay fa ny fihenan'ny tryptophan ao amin'ny serum LA dia mety haneho ny fidiran'ny tryptophan mavitrika ataon'ny sela homamiadan'ny havokavoka.
Fantatra ihany koa fa ny vokatra farany amin'ny lalan'ny kynurenine amin'ny katabolisma tryptophan dia NAD+37,38, izay substrate manan-danja amin'ny fihetsiky ny glyceraldehyde-3-phosphate amin'ny 1,3-bisphosphoglycerate amin'ny glycolysis39. Na dia nifantoka tamin'ny anjara asan'ny katabolisma tryptophan amin'ny fandrindrana ny hery fiarovana aza ny fanadihadiana teo aloha, dia niezaka nanazava ny fifandraisana misy eo amin'ny tsy fandrindrana ny tryptophan sy ny lalan'ny glycolytic hita tamin'ny fanadihadiana ankehitriny izahay. Ny fianakaviana transporter solute 7 mpikambana 5 (SLC7A5) dia fantatra fa transporter tryptophan43,44,45. Ny phosphoribosyltransferase asidra quinolinic (QPRT) dia anzima hita any ambanin'ny lalan'ny kynurenine izay manova ny asidra quinolinic ho NAMN46. Ny fandinihana ny angon-drakitra LUAD TCGA dia naneho fa samy niakatra be ny SLC7A5 sy ny QPRT tao amin'ny sela fivontosana raha oharina amin'ny sela ara-dalàna (Sary 5e). Hita io fitomboana io tamin'ny dingana I sy II ary koa tamin'ny dingana III sy IV amin'ny adenocarcinoma amin'ny havokavoka (Sary Fanampiny 11), izay manondro ny fikorontanan'ny metabolisman'ny tryptophan mifandraika amin'ny tumorigenesis.
Ankoatra izany, ny angon-drakitra LUAD-TCGA dia naneho fifandraisana tsara teo amin'ny fanehoana ny mRNA SLC7A5 sy GAPDH amin'ny santionan'ny marary homamiadana (r = 0.45, p = 1.55E-26, Sary 5f). Mifanohitra amin'izany kosa, tsy nisy fifandraisana manan-danja hita teo amin'ny sonia fototarazo toy izany tao amin'ny sela ara-dalàna ao amin'ny havokavoka (r = 0.25, p = 0.06, Sary 5f). Ny fihenan'ny SLC7A5 (Sary Fanampiny 12) tao amin'ny sela A549 dia nampihena be ny haavon'ny tryptophan sela sy ny NAD(H) (Sary 5g,h), ka nahatonga ny fihenan'ny asan'ny glycolytic araka ny fandrefesana ny tahan'ny asidra ivelany (ECAR) (Sary 1). 5i). Noho izany, mifototra amin'ny fiovan'ny metabolika ao amin'ny serum sy ny fahitana in vitro, dia mihevitra izahay fa ny metabolisman'ny tryptophan dia mety hamokatra NAD+ amin'ny alàlan'ny lalan'ny kynurenine ary mitana anjara toerana lehibe amin'ny fampiroboroboana ny glycolysis amin'ny homamiadan'ny havokavoka.
Nasehon'ny fanadihadiana fa ny fisian'ny nodules havokavoka tsy voafaritra maro be hita amin'ny LDCT dia mety hitarika amin'ny filàna fitiliana fanampiny toy ny PET-CT, biopsy havokavoka, ary fitsaboana tafahoatra noho ny diagnostika diso-positive momba ny homamiadana.31 Araka ny aseho amin'ny Sary 6, ny fanadihadianay dia namantatra vondron'ny metabolites serum izay mety ho manan-danja amin'ny diagnostika izay mety hanatsara ny fanasokajiana ny risika sy ny fitantanana manaraka ny nodules havokavoka hita amin'ny CT.
Tombanana amin'ny alalan'ny "low-dose computed tomography" (LDCT) ireo nodules ao amin'ny havokavoka, miaraka amin'ny endrika sary maneho ny antony tsara na ratsy. Ny tsy fahazoana antoka ny vokatra ateraky ny nodules dia mety hitarika fitsidihana fanaraha-maso matetika, fidirana an-tsehatra tsy ilaina, ary fitsaboana tafahoatra. Ny fampidirana ireo mpanasokajy metabolika ao amin'ny serum misy lanja diagnostika dia mety hanatsara ny fanombanana ny risika sy ny fitantanana manaraka ny nodules ao amin'ny havokavoka. PET positron emission tomography.
Ny angon-drakitra avy amin'ny fanadihadiana NLST amerikana sy ny fanadihadiana NELSON eoropeanina dia manondro fa ny fitiliana ireo vondrona atahorana ho voan'ny kansera amin'ny alalan'ny fitiliana tomografia informatika ambany fatra (LDCT) dia mety hampihena ny fahafatesana vokatry ny homamiadan'ny havokavoka1,3. Na izany aza, ny fanombanana ny risika sy ny fitantanana ara-pitsaboana manaraka ireo nodule havokavoka maro be hita tamin'ny LDCT no mbola sarotra indrindra. Ny tanjona lehibe dia ny hanatsara ny fanasokajiana marina ireo protocole mifototra amin'ny LDCT efa misy amin'ny alàlan'ny fampidirana ireo biomarkers azo itokisana.
Ny mari-pamantarana molekiola sasany, toy ny metabolites ao amin'ny ra, dia voafaritra tamin'ny fampitahana ny homamiadan'ny havokavoka amin'ny olona salama15,17. Tao amin'ny fanadihadiana ankehitriny, nifantoka tamin'ny fampiharana ny fanadihadiana metabolomika serum izahay mba hanavahana ny nodules pulmonary tsara sy ratsy izay hita tsy nahy tamin'ny alàlan'ny LDCT. Nampitaha ny metabolome serum manerantany an'ny olona salama (HC), ny nodules lung tsara (BN), ary ny santionan'ny adenocarcinoma lung (LA) dingana I izahay tamin'ny fampiasana fanadihadiana UPLC-HRMS. Hitanay fa mitovy ny mombamomba ny metabolika HC sy BN, raha toa kosa ny LA dia naneho fiovana lehibe raha oharina amin'ny HC sy BN. Nahita andiana metabolites serum roa izahay izay mampiavaka ny LA amin'ny HC sy BN.
Ny tetika famantarana LDCT amin'izao fotoana izao ho an'ny nodules tsara fanahy sy mamoafady dia mifototra indrindra amin'ny habeny, ny hakitroky, ny endriky ny vatana ary ny tahan'ny fitomboan'ny nodules rehefa mandeha ny fotoana30. Ny fanadihadiana teo aloha dia naneho fa ny haben'ny nodules dia mifandray akaiky amin'ny mety hisian'ny homamiadan'ny havokavoka. Na dia amin'ny marary atahorana ho voan'ny kansera aza, ny mety hisian'ny kansera amin'ny nodules <6 mm dia <1%. Ny mety hisian'ny kansera ho an'ny nodules mirefy 6 ka hatramin'ny 20 mm dia eo anelanelan'ny 8% ka hatramin'ny 64%30. Noho izany, ny Fleischner Society dia manoro hevitra ny fampiasana savaivony 6 mm ho an'ny fanaraha-maso CT mahazatra.29 Na izany aza, ny fanombanana ny mety ho voan'ny kansera amin'ny havokavoka tsy voafaritra (IPN) lehibe kokoa noho ny 6 mm dia tsy mbola vita tsara 31. Ny fitantanana ny aretim-po hatrany am-bohoka amin'izao fotoana izao dia matetika mifototra amin'ny fiandrasana amim-pitandremana miaraka amin'ny fanaraha-maso CT matetika.
Mifototra amin'ny metabolome voamarina, dia nasehonay voalohany ny fifandimbiasan'ny mari-pamantarana metabolomika eo amin'ny olona salama sy ireo nodules tsara fanahy <6 mm. Ny fitoviana ara-biolojika dia mifanaraka amin'ny zavatra hita tamin'ny CT teo aloha fa ny mety hisian'ny homamiadana ho an'ny nodules <6 mm dia ambany toy ny ho an'ny olona tsy manana nodules.30 Tsara homarihina fa ny valin'ny fikarohanay dia mampiseho ihany koa fa ny nodules tsara fanahy <6 mm sy ≥6 mm dia manana fitoviana avo lenta amin'ny mombamomba ny metabolomika, izay manondro fa ny famaritana ny etiology tsara fanahy dia mitovy na inona na inona haben'ny nodules. Noho izany, ny takelaka metabolite serum diagnostika maoderina dia mety hanome fanadihadiana tokana ho toy ny fitsapana tsy azo ihodivirana rehefa hita voalohany amin'ny CT ny nodules ary mety hampihena ny fanaraha-maso mitohy. Mandritra izany fotoana izany, ny takelaka biomarkers metabolika mitovy dia nanavaka ny nodules ratsy fanahy ≥6 mm ny habeny amin'ny nodules tsara fanahy ary nanome vinavina marina ho an'ny IPN mitovy habe sy endri-javatra morphological tsy mazava amin'ny sary CT. Ity mpanasokajy metabolisma serum ity dia nahomby tamin'ny faminaniana ny homamiadana amin'ny nodules ≥6 mm miaraka amin'ny AUC 0.927. Raha fintinina, ny valin'ny fikarohanay dia manondro fa ny mari-pamantarana metabôlika miavaka ao amin'ny serum dia mety maneho manokana ny fiovan'ny metabolika vokatry ny fivontosana tany am-boalohany ary mety ho sarobidy amin'ny maha-mpaminavina ny mety ho loza, tsy miankina amin'ny haben'ny nodule.
Tsara homarihina fa ny adenocarcinoma amin'ny havokavoka (LUAD) sy ny squamous cell carcinoma (LUSC) no karazana kansera amin'ny havokavoka tsy kely sela (NSCLC). Koa satria mifandray akaiky amin'ny fampiasana paraky ny LUSC47 ary ny LUAD no histolojia mahazatra indrindra amin'ny nodules havokavoka sendra hita tamin'ny fitiliana CT48, dia namboarina manokana ho an'ny santionan'ny adenocarcinoma dingana I ny modely fanasokajiana anay. Nifantoka tamin'ny LUAD ihany koa i Wang sy ireo mpiara-miasa aminy ary namantatra sonia lipida sivy mampiasa lipidomics mba hanavahana ny homamiadan'ny havokavoka dingana voalohany amin'ny olona salama17. Notsapainay tamin'ny tranga 16 amin'ny LUSC dingana I sy nodules tsara fanahy 74 ny modely fanasokajiana ankehitriny ary nahita fahamarinan'ny faminaniana LUSC ambany (AUC 0.776), izay manondro fa mety manana ny sonia metabolomika azy manokana ny LUAD sy LUSC. Eny tokoa, ny LUAD sy LUSC dia naseho fa tsy mitovy amin'ny etiology, ny fiaviana biolojika ary ny tsy fetezana ara-pandovan-toetra49. Noho izany, ny karazana histolojia hafa dia tokony hampidirina ao anatin'ny modely fiofanana ho an'ny fitadiavana homamiadan'ny havokavoka mifototra amin'ny mponina amin'ny fandaharan'asa fitiliana.
Eto izahay dia namantatra ireo lalan-kely enina matetika indrindra miova amin'ny adenocarcinoma havokavoka raha ampitahaina amin'ny olona salama sy ireo nodules tsy manimba. Ny xanthine sy ny hypoxanthine dia metabolites mahazatra amin'ny lalan-kizorana metabolika purine. Mifanaraka amin'ny valin'ny fikarohanay, ny mpanelanelana mifandraika amin'ny metabolisma purine dia nitombo be tao amin'ny serum na ny sela amin'ny marary voan'ny adenocarcinoma havokavoka raha oharina amin'ny olona salama na marary amin'ny dingana mialoha ny invasive15,50. Ny haavon'ny xanthine sy hypoxanthine serum avo dia mety maneho ny anabolism takian'ny sela homamiadana miparitaka haingana. Ny tsy fahatomombanan'ny metabolisma glucose dia marika malaza amin'ny metabolisma homamiadana51. Eto izahay dia nahita fitomboana be dia be amin'ny pyruvate sy lactate ao amin'ny vondrona LA raha ampitahaina amin'ny vondrona HC sy BN, izay mifanaraka amin'ny tatitra teo aloha momba ny tsy fetezan'ny lalan-kizolytika ao amin'ny mombamomba ny metabolome serum amin'ny marary tsy homamiadan'ny havokavoka sela kely (NSCLC) sy ny olona salama. Mitovy ny valiny52,53.
Zava-dehibe ny nahitantsika fifandraisana mivadika eo amin'ny metabolisman'ny pyruvate sy tryptophan ao amin'ny serum an'ny adenocarcinomas amin'ny havokavoka. Nihena ny haavon'ny tryptophan serum tao amin'ny vondrona LA raha oharina amin'ny vondrona HC na BN. Mahaliana fa ny fanadihadiana lehibe teo aloha izay nampiasa cohort prospective dia nahita fa ny haavon'ny tryptophan miparitaka dia mifandray amin'ny fitomboan'ny mety ho voan'ny homamiadan'ny havokavoka 54. Ny tryptophan dia asidra amine tena ilaina izay azontsika avy amin'ny sakafo. Manatsoaka hevitra izahay fa ny fihenan'ny tryptophan serum ao amin'ny adenocarcinoma havokavoka dia mety maneho ny fihenan'ity metabolite ity haingana. Fantatra tsara fa ny vokatra farany amin'ny katabolisma tryptophan amin'ny alàlan'ny lalan'ny kynurenine no loharanon'ny fananganana NAD+ vaovao. Satria ny NAD+ dia vokarina indrindra amin'ny alàlan'ny lalan'ny famonjena, ny maha-zava-dehibe ny NAD+ amin'ny metabolisman'ny tryptophan amin'ny fahasalamana sy ny aretina dia mbola ho voafaritra46. Ny famakafakana nataonay ny angon-drakitra TCGA dia naneho fa ny fanehoana ny tryptophan transporter solute transporter 7A5 (SLC7A5) dia nitombo be tamin'ny adenocarcinoma havokavoka raha oharina amin'ny olona tsy voan'ny kansera mahazatra ary mifandray tsara amin'ny fanehoana ny anzima glycolytic GAPDH. Ny fanadihadiana teo aloha dia nifantoka indrindra tamin'ny anjara asan'ny tryptophan catabolism amin'ny fampihenana ny valin-kafatra manohitra ny fivontosana40,41,42. Eto izahay dia mampiseho fa ny fanakanana ny fidiran'ny tryptophan amin'ny alàlan'ny fampihenana ny SLC7A5 ao amin'ny sela homamiadan'ny havokavoka dia miteraka fihenan'ny haavon'ny NAD sela sy fihenan'ny asan'ny glycolytic. Raha fintinina, ny fanadihadianay dia manome fototra biolojika ho an'ny fiovan'ny metabolisma serum mifandraika amin'ny fiovan'ny adenocarcinoma havokavoka.
Ny fiovan'ny EGFR no fiovan'ny fototarazo mahazatra indrindra amin'ny marary voan'ny NSCLC. Tao amin'ny fanadihadianay, hitanay fa ny marary voan'ny fiovan'ny EGFR (n = 41) dia manana mombamomba ny metabolisma mitovy amin'ny marary voan'ny EGFR karazana voajanahary (n = 31), na dia nahita fihenan'ny haavon'ny serum amin'ny marary sasany voan'ny EGFR mutant amin'ny marary acylcarnitine aza izahay. Ny asan'ny acylcarnitine dia ny fitaterana vondrona acyl avy amin'ny cytoplasm mankany amin'ny matrix mitochondrial, izay mitarika amin'ny oksidasiôna ny asidra matavy mba hamokarana angovo 55. Mifanaraka amin'ny zavatra hitanay, ny fanadihadiana vao haingana dia nahita mombamomba ny metabolome mitovy amin'izany eo amin'ny fivontosana EGFR mutant sy EGFR karazana voajanahary amin'ny alàlan'ny famakafakana ny metabolome manerantany amin'ny santionan'ny sela adenocarcinoma 102 amin'ny havokavoka50. Mahaliana fa hita tao amin'ny vondrona EGFR mutant ihany koa ny votoatin'ny acylcarnitine. Noho izany, raha toa ka maneho ny fiovan'ny metabolisma vokatry ny EGFR ny fiovan'ny haavon'ny acylcarnitine ary ny lalan'ny molekiola fototra dia mety mendrika ny hanaovana fanadihadiana bebe kokoa.
Ho fehin-kevitra, ny fanadihadianay dia mametraka mpanasokajy metabolika ao amin'ny serum ho an'ny diagnostika samihafa amin'ny nodules amin'ny havokavoka ary manolotra fomba fiasa izay afaka manatsara ny fanombanana ny risika sy manamora ny fitantanana ara-pitsaboana mifototra amin'ny fitiliana CT.
Neken'ny Komitin'ny Etika ao amin'ny Hopitaly Homamiadan'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen, ny Hopitaly Voalohany ao amin'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen, ary ny Komitin'ny Etika ao amin'ny Hopitaly Homamiadan'ny Oniversiten'i Zhengzhou ity fanadihadiana ity. Tao amin'ireo vondrona nahitana sy nanamarina anatiny, sera 174 avy amin'ny olona salama sy sera 244 avy amin'ny nodules tsara no nangonina avy amin'ireo olona mandalo fizahana ara-pahasalamana isan-taona ao amin'ny Departemantan'ny Fanaraha-maso sy Fisorohana ny Homamiadan'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen, ary nodules tsara 166. Ny adenocarcinomas havokavoka dingana I dia nangonina avy amin'ny Foibe Homamiadan'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen. Tao amin'ny andiany fanamarinana ivelany, nisy tranga 48 momba ny nodules tsara, tranga 39 momba ny adenocarcinoma havokavoka dingana I avy amin'ny Hopitaly Voalohany ao amin'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen, ary tranga 24 momba ny adenocarcinoma havokavoka dingana I avy amin'ny Hopitaly Homamiadan'i Zhengzhou. Ny Foibe Homamiadan'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen koa dia nanangona tranga 16 momba ny homamiadan'ny havokavoka squamous cell dingana I mba hitsapana ny fahaiza-manao diagnostika amin'ny fanasokajiana metabolika efa napetraka (aseho ao amin'ny Tabilao Fanampiny 5 ny toetran'ny marary). Nangonina teo anelanelan'ny Janoary 2018 sy Mey 2020 ny santionany avy amin'ny andian-tafika mpikaroka sy ny andian-tafika fanamarinana anatiny. Nangonina teo anelanelan'ny Aogositra 2021 sy Oktobra 2022 ny santionany ho an'ny andian-tafika fanamarinana ivelany. Mba hampihenana ny fiangarana amin'ny lahy sy ny vavy, dia nozaraina ho an'ny andian-tafika tsirairay ny isan'ny tranga lahy sy vavy mitovy. Ekipa mpikaroka sy Ekipa mpandinika anatiny. Voafaritra mifototra amin'ny tatitra ataon'ny tena manokana ny maha-lahy na maha-vavy ny mpandray anjara. Nahazoana fanekena avy amin'ny mpandray anjara rehetra ary tsy nisy onitra nomena. Ireo olona manana nodule tsy manimba dia ireo izay manana isa azo antoka amin'ny scan CT amin'ny 2 ka hatramin'ny 5 taona amin'ny fotoana hanaovana ny fanadihadiana, afa-tsy ny tranga 1 avy amin'ny santionany fanamarinana ivelany, izay nangonina talohan'ny fandidiana ary voamarina tamin'ny alàlan'ny histopathologie. Ankoatra ny bronchitis mitaiza. Nangonina talohan'ny fanesorana ny havokavoka ny tranga adenocarcinoma amin'ny havokavoka ary nohamafisina tamin'ny alàlan'ny diagnostika pathological. Nangonina tao anaty fantsona fisarahana serum ny santionan-dra tsy nifady hanina tsy misy anticoagulants. Nofonosina nandritra ny adiny 1 tamin'ny mari-pana ao an-trano ny santionan-dra ary avy eo notifirina tamin'ny 2851 × g nandritra ny 10 minitra tamin'ny 4°C mba hanangonana ny supernatant serum. Nangatsiaka tamin'ny -80°C ny ampahany amin'ny serum mandra-pahatongan'ny fitrandrahana metabolite. Ny Departemantan'ny Fisorohana ny Homamiadana sy ny Fizahana Ara-pitsaboana ao amin'ny Foibe Homamiadana ao amin'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen dia nanangona serum avy amin'ny mpanome salama 100, anisan'izany ny lehilahy sy vehivavy mitovy isa eo anelanelan'ny 40 sy 55 taona. Nafangaro tamin'ny fatra mitovy ny santionan'ny mpanome tsirairay, nozaraina ny tahiry vokatr'izany ary notehirizina tamin'ny -80°C. Ny fangaro serum dia nampiasaina ho fitaovana fanondroana ho an'ny fanaraha-maso ny kalitao sy ny fanaraha-maso ny angon-drakitra.
Nesorina ny serum referansa sy ny santionany fitsapana ary nalaina ny metabolites tamin'ny alàlan'ny fomba fitrandrahana mitambatra (MTBE/methanol/rano) 56. Raha fintinina, serum 50 μl no nafangaro tamin'ny methanol mangatsiaka be 225 μl sy methyl tert-butyl ether (MTBE) mangatsiaka be 750 μl. Afangaro ny fangaro ary ampangatsiaho amin'ny ranomandry mandritra ny adiny 1. Avy eo dia nafangaro ireo santionany ary nafangaro tamin'ny vortex tamin'ny rano MS-grade 188 μl misy fenitra anatiny (13C-lactate, 13C3-pyruvate, 13C-methionine, ary 13C6-isoleucine, novidina avy amin'ny Cambridge Isotope Laboratories). Avy eo dia notsintrifugasi tamin'ny 15,000 × g nandritra ny 10 minitra tamin'ny 4 °C ny fangaro, ary ny dingana ambany dia nafindra tao anaty fantsona roa (125 μL avy) ho an'ny fanadihadiana LC-MS amin'ny fomba tsara sy ratsy. Farany, dia nohamainina tao anaty fitaovana fampifangaroana banga haingam-pandeha ilay santionany mandra-pahamaina.
Naverina natambatra tao anaty acetonitrile 80% 120 μl ireo metabolites maina, nohetsehina nandritra ny 5 minitra, ary notsintrifugasiona tamin'ny 15.000 × g nandritra ny 10 minitra tamin'ny 4°C. Nafindra tao anaty tavoara fitaratra amber misy microinserts ho an'ny fandalinana metabolomika ireo supernatants. Famakafakana metabolomika tsy voafaritra amin'ny sehatra ultra-performance liquid chromatography-high-resolution mass spectrometry (UPLC-HRMS). Nosarahina tamin'ny fampiasana rafitra Dionex Ultimate 3000 UPLC sy tsanganana ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters) ireo metabolites. Tao amin'ny fomba ion tsara, ny dingana finday dia 95% (A) sy 50% acetonitrile (B), samy misy acetonitrile ammonium 10 mmol/L sy asidra formika 0.1%. Tao anatin'ny fomba ratsy, ny dingana finday A sy B dia nahitana acetonitrile 95% sy 50% tsirairay avy, samy nahitana acetonitrile ammonium 10 mmol/L ny dingana roa, pH = 9. Toy izao ny fandaharan'asa gradient: 0–0.5 min, 2% B; 0.5–12 min, 2–50% B; 12–14 min, 50–98% B; 14–16 min, 98% B; 16–16.1 min, 98 –2% B; 16.1–20 min, 2% B. Notazonina tamin'ny 40°C ny tsanganana ary tamin'ny 10°C ny santionany tao amin'ny autosampler. Ny tahan'ny fikorianan'ny rano dia 0.3 ml/min, ny habetsahan'ny tsindrona dia 3 μl. Nampiasaina tamin'ny fomba fijery feno ny spektrometatra faobe Q-Exactive Orbitrap (Thermo Fisher Scientific) miaraka amin'ny loharanon'ny ionization electrospray (ESI) ary nampiarahina tamin'ny fomba fanaraha-maso ddMS2 mba hanangonana angon-drakitra betsaka. Napetraka toy izao manaraka izao ny masontsivana MS: voltase famafazana +3.8 kV/- 3.2 kV, mari-pana kapila 320°C, entona miaro 40 arb, entona mpanampy 10 arb, mari-pana fanafanana probe 350°C, elanelan'ny fijerena 70–1050 m/ ora, famaha. 70 000. Nahazoana angon-drakitra tamin'ny fampiasana Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific).
Mba hanombanana ny kalitaon'ny angon-drakitra, dia novokarina ny santionany fanaraha-maso ny kalitao (QC) mitambatra tamin'ny fanesorana aliquots 10 μL amin'ny supernatant avy amin'ny santionany tsirairay. Tsindrona santionany fanaraha-maso ny kalitao enina no nodinihina tamin'ny fiandohan'ny fizotran'ny fanadihadiana mba hanombanana ny fahamarinan'ny rafitra UPLC-MS. Avy eo dia ampidirina tsy tapaka ao anatin'ny andiany ny santionany fanaraha-maso ny kalitao. Ny andiany 11 amin'ny santionany serum rehetra ato amin'ity fandalinana ity dia nodinihina tamin'ny alàlan'ny LC-MS. Ny aliquots avy amin'ny fangaroan'ny serum avy amin'ny mpanome salama 100 dia nampiasaina ho fitaovana fanondroana tao amin'ny andiany tsirairay avy mba hanaraha-maso ny fizotran'ny fitrandrahana sy hanitsiana ny fiantraikan'ny andiany tsirairay. Ny fanadihadiana metabolomika tsy voafaritra momba ny andiany nahitana, ny andiany fanamarinana anatiny, ary ny andiany fanamarinana ivelany dia natao tao amin'ny Foibe Metabolomika ao amin'ny Oniversiten'i Sun Yat-sen. Ny laboratoara ivelany ao amin'ny Foibe Famakafakana sy Fitsapana ao amin'ny Oniversiten'i Guangdong momba ny Teknolojia dia nandinika santionany 40 avy amin'ny andiany ivelany ihany koa mba hitsapana ny fahombiazan'ny modely mpanasokajy.
Taorian'ny fanesorana sy fanamboarana indray, dia norefesina tamin'ny alalan'ny fampiasana "ultra-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry" (Agilent 6495 triple quadrupole) ny habetsahan'ny metabolites ao amin'ny serum miaraka amin'ny loharano electrospray ionization (ESI) amin'ny fomba fanaraha-maso ny fihetsika maro (MRM). Nampiasaina hanasarahana ireo metabolites ny tsanganana ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters). Ny dingana finday dia ahitana acetonitrile 90% (A) sy 5% (B) miaraka amin'ny ammonium acetate 10 mmol/L sy vahaolana amoniaka 0.1%. Toy izao manaraka izao ny fandaharan'asa gradient: 0–1.5 min, 0% B; 1.5–6.5 min, 0–15% B; 6.5–8 min, 15% B; 8–8.5 min, 15%–0% B; 8.5–11.5 min, 0%B. Notazonina tamin'ny 40 °C ny tsanganana ary tamin'ny 10 °C ny santionany tao amin'ny autosampler. 0.3 mL/min ny tahan'ny fikorianan'ny rano ary 1 μL ny habetsahan'ny tsindrona. Napetraka toy izao manaraka izao ny masontsivana MS: voltase kapila ±3.5 kV, tsindrin'ny nebulizer 35 psi, fikorianan'ny entona ao anaty fonony 12 L/min, mari-pana ao anaty fonony 350°C, mari-pana ao anaty fonony 250°C, ary fikorianan'ny entona ao anaty fonony 14 l/min. Ny fiovam-po MRM an'ny tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine ary xanthine dia 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 ary 151.0–107.9 tsirairay avy. Nangonina tamin'ny fampiasana Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies) ny angon-drakitra. Ho an'ny santionan'ny serum, ny tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine, ary xanthine dia norefesina tamin'ny fampiasana ny fiolahana fanamarinana ny vahaolana fangaro mahazatra. Ho an'ny santionan'ny sela, ny votoatin'ny tryptophan dia naverina nohavaozina tamin'ny fenitra anatiny sy ny lanjan'ny proteinina sela.
Ny fitrandrahana ny tampon'isa (m/z sy ny fotoana fihazonana (RT)) dia natao tamin'ny fampiasana ny Compound Discovery 3.1 sy TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific). Mba hanafoanana ny fahasamihafana mety hitranga eo amin'ireo andiany, ny tampon'isa mampiavaka ny santionany fitsapana tsirairay dia nozaraina tamin'ny tampon'isa mampiavaka ny fitaovana fanondroana avy amin'ny andiany iray ihany mba hahazoana ny habetsahana mifandraika. Ny fivilian-dàlana mahazatra mifandraika amin'ny fenitra anatiny taloha sy taorian'ny fanamarinana dia aseho ao amin'ny Tabilao Fanampiny 6. Ny fahasamihafana eo amin'ireo vondrona roa dia miavaka amin'ny tahan'ny fahitana diso (FDR<0.05, fitsapana laharana nosoniavin'i Wilcoxon) sy ny fiovan'ny vala (>1.2 na <0.83). Ny angon-drakitra MS manta momba ny endri-javatra nalaina sy ny angon-drakitra MS nohavaozina tamin'ny serum dia aseho ao amin'ny Angon-drakitra Fanampiny 1 sy Angon-drakitra Fanampiny 2. Ny fanamarihana ny tampon'isa dia natao mifototra amin'ny ambaratonga efatra voafaritra amin'ny famantarana, anisan'izany ny metabolites fantatra, ny fitambarana heverina fa misy fanamarihana, ny kilasy fitambarana heverina fa misy famaritana, ary ny fitambarana tsy fantatra 22. Mifototra amin'ny fikarohana angon-drakitra ao amin'ny Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), ireo akora biolojika miaraka amin'ny fenitra voamarina MS/MS na fanamarihana mifanaraka tsara ao amin'ny mzCloud (isa > 85) na Chemspider no nofantenana ho mpanelanelana eo amin'ny metabolome differential. Ny fanamarihana ambony indrindra ho an'ny endri-javatra tsirairay dia tafiditra ao amin'ny Data Fanampiny 3. Ny MetaboAnalyst 5.0 dia nampiasaina ho an'ny fanadihadiana univariate momba ny habetsahan'ny metabolite voarindra. Ny MetaboAnalyst 5.0 koa dia nanombana ny fanadihadiana momba ny fanatsarana ny lalan'ny KEGG mifototra amin'ny metabolites samihafa. Ny fanadihadiana singa fototra (PCA) sy ny fanadihadiana momba ny discriminant partial least squares (PLS-DA) dia nohadihadiana tamin'ny fampiasana ny fonosana rindrambaiko ropls (v.1.26.4) miaraka amin'ny stack normalization sy autoscaling. Ny modely biomarker metabolite tsara indrindra ho an'ny faminaniana ny homamiadan'ny nodule dia novokarina tamin'ny fampiasana ny regression logistic binary miaraka amin'ny fihenan-danja sy ny fifantenana farany ambany indrindra (LASSO, fonosana R v.4.1-3). Ny fahombiazan'ny modely mpanavaka ao amin'ny andiana fitiliana sy fanamarinana dia nojerena tamin'ny alàlan'ny fanombanana ny AUC mifototra amin'ny fanadihadiana ROC araka ny fonosana pROC (v.1.18.0.). Ny fetran'ny mety ho azo tsara indrindra dia azo avy amin'ny index Youden ambony indrindra amin'ny modely (fahatsapana + manokana - 1). Ny santionany manana sanda latsaky ny na lehibe noho ny tokonam-baravarana dia ho vinavinaina ho nodules tsara sy adenocarcinoma amin'ny havokavoka.
Nobeazina tao anaty fitaovana F-12K misy FBS 10% ny sela A549 (#CCL-185, American Type Culture Collection). Nampidirina tao amin'ny vector lentiviral pLKO.1-puro ny andian-tsoratra ARN fohy (shRNA) mikendry ny SLC7A5 sy ny fanaraha-maso tsy mikendry (NC). Ireto avy ny andian-tsoratra antisense an'ny shSLC7A5: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGAATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′). Novidina avy amin'ny Cell Signaling Technology ny antikôra ho an'ny SLC7A5 (#5347) sy ny tubulin (#2148). Nampiasaina tamin'ny fanalefahana 1:1000 ho an'ny fanadihadiana Western blot ny antikôra ho an'ny SLC7A5 sy ny tubulin. Nampiasaina tamin'ny fanalefahana 1:1000 ho an'ny fanadihadiana Western blot ny antikôra ho an'ny SLC7A5 sy ny tubulin.
Ny Seahorse XF Glycolytic Stress Test dia mandrefy ny haavon'ny asidra ivelany (ECAR). Nandritra ny fanadihadiana, ny glucose, oligomycin A, ary 2-DG dia nomena mifanesy mba hitsapana ny fahafahan'ny sela glycolytika araka ny fandrefesana ny ECAR.
Ireo sela A549 novokarina tamin'ny alalan'ny "non-targeting control" (NC) sy shSLC7A5 (Sh1, Sh2) dia napetraka tao anaty lovia 10 sm ny savaivony nandritra ny alina. Nalaina tamin'ny alalan'ny "1 ml" methanol mangatsiaka 80% anaty rano ireo metabolites sela. Nesorina ireo sela tao anaty vahaolana methanol, nangonina tao anaty fantsona vaovao, ary notsintrifugasiona tamin'ny 15.000 × g nandritra ny 15 minitra tamin'ny 4°C. Angony 800 µl ny "supernatant" ary maina amin'ny alalan'ny "aspirateur" haingam-pandeha. Avy eo dia nohadihadiana ny haavon'ny tryptophan tamin'ny alalan'ny LC-MS/MS araka ny voalaza etsy ambony ireo "pellets" metabolites maina. Ny haavon'ny NAD(H) sela ao amin'ny sela A549 (NC sy shSLC7A5) dia norefesina tamin'ny alalan'ny kitapo loko NAD+/NADH (#K337, BioVision) araka ny torolalan'ny mpanamboatra. Norefesina ho an'ny santionany tsirairay ny haavon'ny proteinina mba hampitovy ny habetsaky ny metabolites.
Tsy nisy fomba statistika nampiasaina hamaritana mialoha ny haben'ny santionany. Ny fanadihadiana metabolomika teo aloha izay mikendry ny hahita biomarker15,18 dia noheverina ho toy ny mari-pamantarana ho an'ny famaritana ny habeny, ary raha ampitahaina amin'ireo tatitra ireo, dia ampy ny santionany. Tsy nisy santionany nesorina tamin'ny andian'ny fanadihadiana. Nozaraina kisendrasendra ho vondrona mpikaroka (tranga 306, 74.6%) sy vondrona fanamarinana anatiny (tranga 104, 25.4%) ny santionany serum ho an'ny fanadihadiana metabolomika tsy voafaritra. Nifantina kisendrasendra ihany koa izahay tranga 70 avy amin'ny vondrona tsirairay avy amin'ny andiana fikarohana ho an'ny fanadihadiana metabolomika voafaritra. Tsy nahita ny fanendrena vondrona ireo mpikaroka nandritra ny fanangonana sy famakafakana angon-drakitra LC-MS. Ny famakafakana statistika momba ny angon-drakitra metabolomika sy ny andrana sela dia voalaza ao amin'ny fizarana Vokatra, Angano Sary, ary Fomba fiasa tsirairay avy. Ny fandrefesana ny tryptophan sela, NADT, ary ny asan'ny glycolytic dia natao intelo tsy miankina miaraka amin'ny valiny mitovy.
Raha mila fanazavana fanampiny momba ny endriky ny fanadihadiana, jereo ny Famintinana ny Tatitra momba ny Portfolio Voajanahary mifandraika amin'ity lahatsoratra ity.
Aseho ao amin'ny Angon-drakitra Fanampiny 1 sy ny Angon-drakitra Fanampiny 2 ny angon-drakitra MS manta momba ireo endri-javatra nalaina sy ny angon-drakitra MS voarindra amin'ny serum fanondroana. Aseho ao amin'ny Angon-drakitra Fanampiny 3 ny fanamarihana ambony indrindra ho an'ireo endri-javatra samihafa. Azo alaina avy amin'ny https://portal.gdc.cancer.gov/ ny angon-drakitra LUAD TCGA. Omena ao amin'ny angon-drakitra loharano ny angon-drakitra fampidirana ho an'ny fanehoana ny grafika. Omena ho an'ity lahatsoratra ity ny angon-drakitra loharano.
Vondrona Nasionaly Fandinihana ny Havokavoka, sns. Fampihenana ny fahafatesana vokatry ny homamiadan'ny havokavoka amin'ny alalan'ny fitiliana tomografia amin'ny fatra ambany. Angletera Avaratra. J. Med. 365, 395–409 (2011).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR ary Prophet, PC Fitiliana homamiadan'ny havokavoka amin'ny alalan'ny CT helical ambany fatra: valin'ny National Lung Screening Study (NLST). J. Med. Screen 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al. Fampihenana ny fahafatesana vokatry ny homamiadan'ny havokavoka amin'ny alalan'ny fitiliana CT volumetrika amin'ny fitsapana kisendrasendra. Angletera Avaratra. J. Med. 382, 503–513 (2020).
Fotoana fandefasana: 18 Septambra 2023