מעטאַבאָלאָמיקס וואָס אונטערשיידט גוטאַרטיקע און מאַליגנאַנטע לונגען נאָדולעס מיט הויך ספּעציפֿישקייט ניצן הויך-רעזאָלוציע מאַסע ספּעקטראָמעטרישע אַנאַליז פון פּאַציענט סערום.

דיפערענציעלע דיאַגנאָז פון לונגען נאָדולן אידענטיפיצירט דורך קאַמפּיוטער טאָמאָגראַפי (CT) בלייבט אַ אַרויסרופן אין קלינישער פּראַקטיק. דאָ, מיר כאַראַקטעריזירן די גלאָבאַלע מעטאַבאַלאָם פון 480 סערום סאַמפּאַלז, אַרייַנגערעכנט געזונט קאָנטראָלס, גוטאַרטיקע לונג נאָדולן, און בינע 1 לונג אַדענאָקאַרסינאָם. אַדענאָקאַרסינאָמאַס ווייַזן יינציק מעטאַבאַלאָמיק פּראָופיילז, כוועראַז גוטאַרטיקע נאָדולן און געזונטע מענטשן האָבן הויך ענלעכקייט אין מעטאַבאַלאָמיק פּראָופיילז. אין דער ופדעקונג גרופּע (n = 306), אַ סכום פון 27 מעטאַבאָליטן איז געווען אידענטיפיצירט צו דיפערענצירן צווישן גוטאַרטיקע און מאַליגנאַנט נאָדולן. די AUC פון די דיסקרימינאַנט מאָדעל אין די ינערלעך וואַלידאַציע (n = 104) און פונדרויסנדיק וואַלידאַציע (n = 111) גרופּעס איז געווען 0.915 און 0.945, ריספּעקטיוולי. פּאַטוויי אַנאַליסיס גילוי געוואקסן גלייקאָליטיק מעטאַבאָליטן פארבונדן מיט דיקריסט טריפּטאָפאַן אין לונג אַדענאָקאַרסינאָם סערום קאַמפּערד מיט גוטאַרטיקע נאָדולן און געזונט קאָנטראָלס, און סאַגדזשעסטיד אַז טריפּטאָפאַן אַפּטייק פּראַמאָוץ גליקאָליז אין לונג ראַק סעלז. אונדזער שטודיע אונטערשטרייכט דעם ווערט פון סערום מעטאַבאָליט ביאָמאַרקערס אין אָפּשאַצן דעם ריזיקירן פון לונגען נאָדולן דעטעקטירט דורך CT.
א פריע דיאַגנאָז איז קריטיש צו פֿאַרבעסערן די איבערלעבנס ראַטעס פֿאַר ראַק פּאַציענטן. רעזולטאַטן פֿון די יו. עס. נאַציאָנאַלע לונג ראַק סקרינינג טריאַל (NLST) און די אייראפעישע NELSON שטודיע האָבן געוויזן אַז סקרינינג מיט נידעריק-דאָזע קאַמפּיוטערד טאָמאָגראַפי (LDCT) קען באַדייטנד רעדוצירן לונג ראַק מאָרטאַליטי אין הויך-ריזיקירן גרופּעס1,2,3. זינט די וויידספּרעד נוצן פֿון LDCT פֿאַר לונג ראַק סקרינינג, די אינצידענץ פֿון ינסידענטאַל ראַדיאָגראַפֿיש געפֿינסן פֿון אַסימפּטאָמאַטיש לונגען נאָדולז האט ווייטער געוואַקסן4. לונגען נאָדולז זענען דעפֿינירט ווי פֿאָקאַלע אָופּאַסאַטיז ביז 3 סענטימעטער אין דיאַמעטער5. מיר שטייען פֿאַר שוועריקייטן אין אָפּשאַצן די ליקעליהאָאָד פֿון מאַליגנאַנסי און האַנדלען מיט די גרויסע צאָל לונגען נאָדולז דעטעקטעד ינסידענטאַלי אויף LDCT. לימיטיישאַנז פֿון CT קענען פֿירן צו אָפֿט נאָכפֿאָלגן דורכקוקן און פֿאַלש-פּאָזיטיוו רעזולטאַטן, וואָס פֿירט צו אומנייטיקע אריינמישונג און איבערבאַהאַנדלונג6. דעריבער, עס איז אַ נויט צו אַנטוויקלען פאַרלאָזלעך און נוציק ביאָמאַרקערס צו ריכטיק ידענטיפֿיצירן לונג ראַק אין די פרי סטאַגעס און דיפערענצירן רובֿ גוטאַרטיק נאָדולז ביי ערשט דעטעקשאַן7.
קאָמפּרעהענסיוו מאָלעקולאַר אַנאַליז פון בלוט (סערום, פּלאַזמע, פּעריפעראַל בלוט מאָנאָנוקלעאַר צעלן), אַרייַנגערעכנט גענאָמיקס, פּראָטעאָמיקס אָדער דנאַ מעטילאַטיאָן8,9,10, האט געפֿירט צו גראָוינג אינטערעס אין דער ופדעקונג פון דיאַגנאָסטיק ביאָמאַרקערס פֿאַר לונג ראַק. דערווייל, מעטאַבאַלאָמיקס אַפּראָוטשיז מעסטן צעלולאַרע ענד פּראָדוקטן וואָס זענען ינפלוענסט דורך ענדאָגענאָוס און עקסאָגענאָוס אַקשאַנז און זענען דעריבער געווענדט צו פאָרויסזאָגן קראַנקייט אָנסעט און רעזולטאַט. פליסיק כראָמאַטאָגראַפֿיע-טאַנדעם מאַסע ספּעקטראָמעטרי (LC-MS) איז אַ וויידלי געניצט מעטאָד פֿאַר מעטאַבאַלאָמיקס שטודיעס רעכט צו זיין הויך סענסיטיוויטי און גרויס דינאַמיש קייט, וואָס קענען דעקן מעטאַבאָליץ מיט פאַרשידענע פיזיקאָכעמיש פּראָפּערטיעס11,12,13. כאָטש גלאָבאַלע מעטאַבאַלאָמיק אַנאַליז פון פּלאַזמע/סערום איז געניצט צו ידענטיפיצירן ביאָמאַרקערס פארבונדן מיט לונג ראַק דיאַגנאָסיס14,15,16,17 און באַהאַנדלונג עפיקאַסי,18 סערום מעטאַבאָליט קלאַסיפייערז צו אונטערשיידן צווישן גוטאַרטיק און מאַליגנאַנט לונג נאָדולעס בלייבן צו זיין פיל געלערנט. -מאַסיוו פאָרשונג.
אַדענאָקאַרסינאָם און סקוויימאַס צעל קאַרסינאָמאַ זענען די צוויי הויפּט סובטיפּעס פון ניט-קליין צעל לונג ראַק (NSCLC). פֿאַרשידענע CT סקרינינג טעסץ ווייַזן אַז אַדענאָקאַרסינאָם איז די מערסט פּראָסט היסטאָלאָגישע טיפּ פון לונג ראַק1,19,20,21. אין דעם לערנען, מיר האָבן געניצט אַלטראַ-פּערפאָרמאַנס פליסיק כראָמאַטאָגראַפֿיע-הויך-רעזאָלוציע מאַסע ספּעקטראָמעטרי (UPLC-HRMS) צו דורכפירן מעטאַבאַלאָמיקס אַנאַליסיס אויף אַ גאַנץ פון 695 סערום סאַמפּאַלז, אַרייַנגערעכנט געזונט קאָנטראָלס, גוטאַרטיק לונגען נאָדולז, און CT-דעטעקטעד ≤3 סענטימעטער. סקרינינג פֿאַר סטאַגע 1 לונג אַדענאָקאַרסינאָם. מיר האָבן יידענטיפיצירט אַ פּאַנעל פון סערום מעטאַבאָליטן וואָס אונטערשיידן לונג אַדענאָקאַרסינאָם פון גוטאַרטיק נאָדולז און געזונט קאָנטראָלס. פּאַטוויי ענריטשמענט אַנאַליסיס גילוי אַז אַבנאָרמאַל טריפּטאָפאַן און גלוקאָזע מעטאַבאָליזאַם זענען פּראָסט ענדערונגען אין לונג אַדענאָקאַרסינאָם קאַמפּערד מיט גוטאַרטיק נאָדולז און געזונט קאָנטראָלס. צום סוף, האָבן מיר אויפגעשטעלט און וואַלידירט אַ סערום מעטאַבאַליק קלאַסיפיצירער מיט הויך ספּעציפֿישקייט און סענסיטיוויטי צו אונטערשיידן צווישן בייזאַרטיקע און גוטאַרטיקע לונגען נאָדולן דעטעקטירט דורך LDCT, וואָס קען העלפֿן אין פרי דיפערענציעלער דיאַגנאָז און ריזיקאָ אַסעסמענט.
אין דער איצטיקער שטודיע, זענען געשלעכט- און עלטער-געפאסטע סערום מוסטערן רעטראָספּעקטיוו געזאמלט געוואָרן פון 174 געזונטע קאָנטראָלן, 292 פּאַציענטן מיט גוטאַרטיקע לונגען נאָדולן, און 229 פּאַציענטן מיט שטאַפּל 1 לונגען אַדענאָקאַרסינאָם. דעמאָגראַפֿישע קעראַקטעריסטיקס פון די 695 סוביעקטן ווערן געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 1.
ווי געוויזן אין פיגור 1a, א סך הכל פון 480 סערום מוסטערן, אריינגערעכנט 174 געזונטע קאנטראל (HC), 170 גוט-ארטיגע נאָדולעס (BN), און 136 שטאפל I לונג אדענאקארסינאום (LA) מוסטערן, זענען געזאמלט געווארן אין סון יאט-סען אוניווערסיטעט קענסער צענטער. אויפדעקונג קאהארט פאר אומגעצילטע מעטאבאלאמישע פראפיילינג ניצנדיק אולטרא-פארשטעלונג פליסיק כראמאטאגראפיע-הויך-רעזאלוציע מאסע ספעקטראמעטרי (UPLC-HRMS). ווי געוויזן אין סופּלעמענטאַרי פיגור 1, דיפערענציעלע מעטאבאליטן צווישן LA און HC, LA און BN זענען אידענטיפיצירט געווארן צו אויפשטעלן א קלאסיפיקאציע מאדעל און ווייטער אויספארשן דיפערענציעלע וועג אנאליז. 104 מוסטערן געזאמלט דורך סון יאט-סען אוניווערסיטעט קענסער צענטער און 111 מוסטערן געזאמלט דורך צוויי אנדערע שפיטעלער זענען אונטערגעווארפן געווארן צו אינערליכע און עקסטערנע וואַלידאַציע, ריספּעקטיוולי.
א שטודיע פּאָפּולאַציע אין דער אַנטדעקונג קאָהאָרט וואָס האָט דורכגעמאַכט גלאָבאַלע סערום מעטאַבאַלאָמיקס אַנאַליז ניצנדיק אולטראַ-פּערפאָרמאַנס פליסיק כראָמאַטאָגראַפֿיע-הויך-רעזאָלוציע מאַסע ספּעקטראָמעטריע (UPLC-HRMS). ב פּאַרטייישע קלענסטע קוואַדראַטן דיסקרימינאַנט אַנאַליז (PLS-DA) פון די גאַנצע מעטאַבאַלאָם פון 480 סערום סאַמפּאַלז פון דער שטודיע קאָהאָרט, אַרייַנגערעכנט געזונטע קאָנטראָלס (HC, n = 174), גוטאַרטיקע נאָדולעס (BN, n = 170), און סטאַגע I לונג אַדענאָקאַרסינאָם (לאס אנדזשעלעס, n = 136). +ESI, positive electrospray ionization mode, -ESI, negative electrospray ionization mode. c–e מעטאַבאַליטן מיט באַדייטנד פאַרשידענע זעטיקייטן אין צוויי געגעבענע גרופּעס (צוויי-טיילד ווילקאָקסאָן סיינד ראַנג טעסט, פאַלש אַנטדעקונג קורס אַדזשאַסטיד p ווערט, FDR <0.05) זענען געוויזן אין רויט (פאָלד ענדערונג > 1.2) און בלוי (פאָלד ענדערונג < 0.83). ) געוויזן אויף דער וואולקאַן גראַפיק. f כייעראַרקיקאַל קלאַסטערינג היץ מאַפּע ווייַזונג באַדייטנדיק דיפעראַנסיז אין די נומער פון אַנאָטייטיד מעטאַבאַליטן צווישן LA און BN. מקור דאַטן ווערט צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון מקור דאַטן טעקעס.
דער גאַנצער סערום מעטאַבאָלאָם פון 174 HC, 170 BN און 136 LA אין דער דיסקאַווערי גרופּע איז אַנאַליזירט געוואָרן מיט UPLC-HRMS אַנאַליז. מיר ווייַזן ערשט אַז קוואַליטעט קאָנטראָל (QC) סאַמפּאַלז קלאַסטערן ענג אין צענטער פון אַן אַנסופּערווייזד פּרינסיפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליז (PCA) מאָדעל, באַשטעטיקנדיק די סטאַביליטעט פון דער איצטיקער שטודיע'ס פאָרשטעלונג (צוגאב פיגור 2).
ווי געוויזן אין דער טיילווייזער קלענסטער קוואדראטן-דיסקרימינאנטער אנאליז (PLS-DA) אין פיגור 1ב, האבן מיר געפונען אז עס זענען געווען קלארע אונטערשיידן צווישן LA און BN, LA און HC אין פאזיטיווע (+ESI) און נעגאטיווע (−ESI) עלעקטראשפריי ייאניזאציע מאָדעס. אבער, קיין באדייטנדע אונטערשיידן זענען נישט געפונען געווארן צווישן BN און HC אין +ESI און -ESI באדינגונגען.
מיר האָבן געפֿונען 382 דיפֿערענציעלע פֿעיִקייטן צווישן LA און HC, 231 דיפֿערענציעלע פֿעיִקייטן צווישן LA און BN, און 95 דיפֿערענציעלע פֿעיִקייטן צווישן BN און HC (Wilcoxon סיינד ראַנג טעסט, FDR <0.05 און קייפל ענדערונג >1.2 אָדער <0.83) (פֿיגור .1c-e). . שפּיצן זענען ווייטער אַנאָטירט געוואָרן (צוגאב דאַטן 3) קעגן אַ דאַטאַבייס (mzCloud/HMDB/Chemspider ביבליאָטעק) דורך m/z ווערט, ריטענשאַן צייט און פראַגמענטאַציע מאַסע ספּעקטרום זוכן (דעטאַלן באַשריבן אין מעטאָדן אָפּטייל) 22. צום סוף, 33 און 38 אַנאָטירטע מעטאַבאָליטן מיט באַדייטנדיקע דיפֿערענצן אין שעפֿטיקייט זענען אידענטיפֿיצירט געוואָרן פֿאַר LA קעגן BN (פֿיגור 1f און צוגאב טאַבעלע 2) און LA קעגן HC (צוגאב פֿיגור 3 און צוגאב טאַבעלע 2), ריספּעקטיוולי. אין קאַנטראַסט, בלויז 3 מעטאַבאָליטן מיט באַדייטנדיקע דיפֿערענצן אין שעפֿטיקייט זענען אידענטיפֿיצירט געוואָרן אין BN און HC (צוגאב טאַבעלע 2), קאָנסיסטענט מיט די אָוווערלאַפּ צווישן BN און HC אין PLS-DA. די דיפערענציעלע מעטאבאליטן דעקן א ברייטע קייט פון ביאָכעמישע זאַכן (צוגאב פיגור 4). צוזאַמען גענומען, ווייַזן די רעזולטאַטן באַדייטנדיקע ענדערונגען אין די סערום מעטאַבאָלאָם וואָס שפּיגלען די בייזאַרטיקע טראַנספאָרמאַציע פון ​​​​פֿרי-פאַזע לונג ראַק קאַמפּערד מיט גוטאַרטיקע לונג נאָדולעס אָדער געזונטע סוביעקטן. דערווייל, די ענלעכקייט פון די סערום מעטאַבאָלאָם פון BN און HC סאַגדזשעסץ אַז גוטאַרטיקע לונג נאָדולעס קען טיילן פילע ביאָלאָגישע קעראַקטעריסטיקס מיט געזונטע מענטשן. געגעבן אַז עפּידערמאַל גראָוט פאַקטאָר רעסעפּטאָר (EGFR) דזשין מוטאַציעס זענען פּראָסט אין לונג אַדענאָקאַרסינאָמאַ סובטיפּ 23, מיר געזוכט צו באַשטימען די פּראַל פון דרייווער מוטאַציעס אויף די סערום מעטאַבאָלאָם. מיר האָבן דעמאָלט אַנאַלייזד די קוילעלדיק מעטאַבאַלאָמיק פּראָפיל פון 72 קאַסעס מיט EGFR סטאַטוס אין די לונג אַדענאָקאַרסינאָמאַ גרופּע. אינטערעסאַנטלי, מיר געפֿונען פאַרגלייַכלעך פּראָופיילז צווישן EGFR מוטאַנט פּאַטיענץ (n = 41) און EGFR ווילד-טיפּ פּאַטיענץ (n = 31) אין PCA אַנאַליסיס (צוגאב פיגור 5a). אבער, מיר האבן אידענטיפיצירט 7 מעטאבאליטן וועמענס שעפע איז געווען באדייטנד געענדערט אין פאציענטן מיט EGFR מוטאציע קאמפערד צו פאציענטן מיט ווילד-טיפ EGFR (t טעסט, p < 0.05 און פאלד טויש > 1.2 אדער < 0.83) (צוגאב פיגור 5ב). די מערהייט פון די מעטאבאליטן (5 פון 7) זענען אצילקארניטינען, וועלכע שפילן א וויכטיגע ראלע אין פעטי זויער אקסידאציע וועגן.
ווי אילוסטרירט אין דעם וואָרקפלאָו געוויזן אין פיגור 2a, ביאָמאַרקערס פֿאַר נאָדולע קלאַסיפיקאַציע זענען באקומען מיט מינדסטער אַבסאָלוטע שרינגקידזש אָפּעראַטאָרן און סעלעקציע באַזירט אויף 33 דיפערענציעלע מעטאַבאָליטן יידענטיפיצירט אין LA (n = 136) און BN (n = 170). בעסטע קאָמבינאַציע פון ​​וועריאַבאַלן (LASSO) - בינאַרי לאָגיסטיק רעגרעסיע מאָדעל. צען-פאַכיקע קראָס-וואַלידאַציע איז געניצט צו פּרובירן די רילייאַבילאַטי פון דעם מאָדעל. וועריאַבאַל סעלעקציע און פּאַראַמעטער רעגולאַריזאַציע זענען אַדזשאַסטיד דורך אַ ליקעליהאָאָד מאַקסאַמייזינג שטראָף מיט פּאַראַמעטער λ24. גלאבאלע מעטאַבאָלאָמיקס אַנאַליסיס איז ווייטער דורכגעפירט ינדיפּענדאַנטלי אין די ינערלעך וואַלידאַציע (n = 104) און פונדרויסנדיק וואַלידאַציע (n = 111) גרופּעס צו פּרובירן די קלאַסיפיקאַציע פאָרשטעלונג פון די דיסקרימינאַנט מאָדעל. ווי אַ רעזולטאַט, 27 מעטאַבאָליטן אין די ופדעקונג סעט זענען יידענטיפיצירט ווי די בעסטע דיסקרימינאַנט מאָדעל מיט די גרעסטע דורכשניטלעך AUC ווערט (פיגור 2b), צווישן וועלכע 9 האָבן געהאַט געוואקסן טעטיקייט און 18 פאַרקלענערט טעטיקייט אין LA קאַמפּערד צו BN (פיגור 2c).
ארבעטס-פלוס פארן בויען א לונגען נאָדולע קלאַסיפיצירער, אַרייַנגערעכנט אויסקלייבן דעם בעסטן פּאַנעל פון סערום מעטאַבאָליטן אין דעם אויפדעקונג סעט ניצנדיק א בינאַריש לאָגיסטיש רעגרעסיע מאָדעל דורך צען-פאַכיקע קראָס-וואַלידאַציע און עוואַלויִרן פּרעדיקטיוו פאָרשטעלונג אין אינערלעכע און עקסטערנע וואַלידאַציע סעטס. b קראָס-וואַלידאַציע סטאַטיסטיק פון LASSO רעגרעסיע מאָדעל פֿאַר מעטאַבאַליק ביאָמאַרקער סעלעקציע. די נומערן געגעבן אויבן רעפּרעזענטירן די דורכשניטלעך נומער פון ביאָמאַרקערס אויסגעקליבן ביי א געגעבענעם λ. די רויטע פּונקטירטע ליניע רעפּרעזענטירט דעם דורכשניטלעך AUC ווערט ביי דער קאָרעספּאָנדירנדיקער לאַמבדאַ. גרויע טעות באַרס רעפּרעזענטירן די מינימום און מאַקסימום AUC ווערטן. די פּונקטירטע ליניע ווייזט דעם בעסטן מאָדעל מיט די 27 אויסגעקליבענע ביאָמאַרקערס. AUC, שטח אונטער דער ופנעמער אָפּערייטינג קעראַקטעריסטיק (ROC) קורווע. c פאַרלייגן ענדערונגען פון 27 אויסגעקליבענע מעטאַבאָליטן אין דער LA גרופּע קאַמפּערד מיט דער BN גרופּע אין דער אויפדעקונג גרופּע. רויטע זייל - אַקטיוואַציע. די בלויע זייל איז אַ אַראָפּגאַנג. d–f ו ופנעמער אָפּערייטינג קעראַקטעריסטיק (ROC) קורוועס וואָס ווייַזן די מאַכט פון דעם דיסקרימינאַנט מאָדעל באַזירט אויף 27 מעטאַבאָליט קאָמבינאַציעס אין די אויפדעקונג, אינערלעכע און עקסטערנע וואַלידאַציע סעטס. מקור דאַטן איז צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון מקור דאַטן טעקעס.
א פאראויסזאגונג מאדעל איז געשאפן געווארן באזירט אויף די געוויכטע רעגרעסיע קאעפיציענטן פון די 27 מעטאבאליטן (צוגאב טאבעלע 3). ROC אנאליז באזירט אויף די 27 מעטאבאליטן האט געגעבן א שטח אונטער דער קורווע (AUC) ווערט פון 0.933, די אנטדעקונג גרופע סענסיטיוויטי איז געווען 0.868, און די ספעציפיטי איז געווען 0.859 (פיגור 2ד). דערווייל, צווישן די 38 אנאטירטע דיפערענציעלע מעטאבאליטן צווישן LA און HC, האט א סעט פון 16 מעטאבאליטן דערגרייכט אן AUC פון 0.902 מיט א סענסיטיוויטי פון 0.801 און ספעציפיטי פון 0.856 אין אונטערשיידן LA פון HC (צוגאב פיגור 6א-ג). AUC ווערטן באזירט אויף פארשידענע פאלט ענדערונג טרעשאָולדז פאר דיפערענציעלע מעטאבאליטן זענען אויך פארגליכן געווארן. מיר האבן געפונען אז דער קלאסיפיקאציע מאדעל האט אויפגעפירט בעסטן אין אונטערשיידן צווישן LA און BN (HC) ווען דער פאלט ענדערונג לעוועל איז געווען געשטעלט צו 1.2 קעגן 1.5 אדער 2.0 (צוגאב פיגור 7א,ב). דאס קלאסיפיקאציע מאדעל, באזירט אויף 27 מעטאבאליט גרופעס, איז ווייטער וואַלידירט געווארן אין אינערליכע און אויסערליכע קאָהאָרטן. די AUC איז געווען 0.915 (סענסיטיוויטי 0.867, ספּעציפֿישקייט 0.811) פֿאַר אינערליכע וואַלידאַציע און 0.945 (סענסיטיוויטי 0.810, ספּעציפֿישקייט 0.979) פֿאַר אויסערליכע וואַלידאַציע (פיגור 2e, f). צו אָפּשאַצן אינטערלאַבאָראַטאָריע עפֿעקטיווקייט, זענען 40 מוסטערן פֿון דער אויסערליכער קאָהאָרט אַנאַליזירט געוואָרן אין אַן אויסערליכער לאַבאָראַטאָריע ווי באַשריבן אין דער מעטאָדן סעקציע. די קלאַסיפֿיקאַציע אַקיעראַסי האט דערגרייכט אַן AUC פֿון 0.925 (צוגאב בילד 8). ווייל לונג סקוויימאַס צעל קאַרסינאָמאַ (LUSC) איז דער צווייטער מערסט פֿאַרשפּרייטער סובטיפּ פֿון נישט-קליין צעל לונג ראַק (NSCLC) נאָך לונג אַדענאָקאַרסינאָמאַ (LUAD), האָבן מיר אויך געטעסט די וואַלידירטע פּאָטענציעלע נוצלעכקייט פֿון מעטאַבאַלישע פּראָפֿילן. BN און 16 פֿאַלן פֿון LUSC. די AUC פֿון דיסקרימינאַציע צווישן LUSC און BN איז געווען 0.776 (צוגאב בילד 9), וואָס ווײַזט אויף אַ שוואַכערע פֿעיִקייט קאַמפּערד צו דיסקרימינאַציע צווישן LUAD און BN.
שטודיעס האבן געוויזן אז די גרייס פון קנופּן אויף CT בילדער איז פאזיטיוו קארעלירט מיט די מעגלעכקייט פון מאליגנאַנסי און בלייבט א הויפט דעטערמינאַנט פון קנופּ באַהאַנדלונג25,26,27. אנאליז פון דאטן פון דער גרויסער קאָהאָרט פון דער NELSON סקרינינג שטודיע האט געוויזן אז דער ריזיקאָ פון מאליגנאַנסי אין סוביעקטן מיט קנופּן <5 מ"מ איז געווען אפילו ענלעך צו דעם אין סוביעקטן אָן קנופּן28. דעריבער, די מינימום גרייס וואָס פארלאנגט רעגולער CT מאָניטאָרינג איז 5 מ"מ, ווי רעקאָמענדירט דורך דער בריטישער טאָראַסיק געזעלשאַפט (BTS), און 6 מ"מ, ווי רעקאָמענדירט דורך דער פליישנער געזעלשאַפט29. אָבער, קנופּן גרעסער ווי 6 מ"מ און אָן קלאָרע גוטאַרטיקע פֿעיִקייטן, גערופן אומבאַשטימטע פּולמאָנאַרישע קנופּן (IPN), בלייבן אַ הויפּט אַרויסרופן אין עוואַלואַציע און פאַרוואַלטונג אין קלינישער פּראַקטיק30,31. מיר האָבן ווייטער געפּrüפט צי קנופּ גרייס האָט באַאיינפלוסט מעטאַבאַלאָמישע סיגנאַטורן ניצן פּולד סאַמפּאַלז פון די ופדעקונג און אינערלעכע וואַלידאַציע קאָהאָרטן. פאָוקיסינג אויף 27 וואַלידירטע ביאָמאַרקערס, מיר האָבן ערשט קאַמפּערד די PCA פּראָופיילז פון HC און BN סוב-6 מ"מ מעטאַבאַלאָמעס. מיר האָבן געפֿונען אַז רובֿ פֿון די דאַטן פּונקטן פֿאַר HC און BN האָבן זיך איבערגעלאַפּט, וואָס דעמאָנסטרירט אַז סערום מעטאַבאָליט לעוועלס זענען געווען ענלעך אין ביידע גרופּעס (פֿיגור 3אַ). די פֿעיִטשער מאַפּס איבער פֿאַרשידענע גרייס קייטן זענען געבליבן קאָנסערווירט אין BN און LA (פֿיגור 3ב, ג), כוועראַז אַ צעשיידונג איז באמערקט געוואָרן צווישן בייזאַרטיקע און גוטאַרטיקע נאָדולעס אין די 6-20 מם קייט (פֿיגור 3ד). די קאָהאָרט האָט געהאַט אַן AUC פֿון 0.927, ספּעציפֿישקייט פֿון 0.868, און סענסיטיוויטי פֿון 0.820 פֿאַר פֿאָרויסזאָגן די בייזאַרטיקייט פֿון נאָדולעס וואָס מעסטן 6 ביז 20 מם (פֿיגור 3ע, ו). אונדזערע רעזולטאַטן ווייַזן אַז דער קלאַסיפֿיקאַטאָר קען כאַפּן מעטאַבאַלישע ענדערונגען געפֿירט דורך פֿרי בייזאַרטיקע טראַנספֿאָרמאַציע, ראַגאַרדלאַס פֿון נאָדול גרייס.
אד. פארגלייך פון PCA פראפיילן צווישן ספעציפישע גרופעס באזירט אויף א מעטאבאלישן קלאסיפיצירער פון 27 מעטאבאליטן. CC און BN < 6 מ"מ. b BN < 6 מ"מ קעגן BN 6–20 מ"מ. אין LA 6–20 מ"מ קעגן LA 20–30 מ"מ. g BN 6–20 מ"מ און LA 6–20 מ"מ. GC, n = 174; BN < 6 מ"מ, n = 153; BN 6–20 מ"מ, n = 91; LA 6–20 מ"מ, n = 89; LA 20–30 מ"מ, n = 77. e ריסיווער אפערייטינג קעראקטעריסטיק (ROC) קורווע וואס ווייזט דיסקרימינאנט מאדעל פערפארמאנס פאר קנאטלען 6–20 מ"מ. f. ווארשיינליכקייט ווערטן זענען אויסגערעכנט געווארן באזירט אויף דעם לאגיסטישן רעגרעסיע מאדעל פאר קנאטלען וואס מעסטן 6–20 מ"מ. די גרויע פונקטירטע ליניע רעפרעזענטירט דעם אפטימאלן אפשניט ווערט (0.455). די נומערן אויבן רעפרעזענטירן דעם פראצענט פון פעלער פראיעקטירט פאר לאס אנדזשעלעס. ניצט אַ צוויי-זייַטיקן סטודענט'ס ט טעסט. PCA, הויפּט קאָמפּאָנענט אַנאַליז. AUC שטח אונטער דער קורווע. קוואַל דאַטן ווערן צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון קוואַל דאַטן טעקעס.
פיר מוסטערן (אַלט 44-61 יאָר) מיט ענלעכע פּולמאָנאַרישע נאָדולן גרייסן (7-9 מם) זענען ווייטער אויסגעקליבן געוואָרן צו אילוסטרירן די פאָרשטעלונג פון דעם פארגעשלאגענעם מאַליגנאַנסי פאָרויסזאָגן מאָדעל (פיגור 4אַ, ב). ביי דער ערשטער סקרינינג, האָט פאַל 1 זיך פאָרגעשטעלט ווי אַ האַרטער נאָדולע מיט קאַלסיפיקאַציע, אַ שטריך פארבונדן מיט גוטאַרטיקייט, בשעת פאַל 2 האָט זיך פאָרגעשטעלט ווי אַן אומבאַשטימטער טיילווייז האַרטער נאָדולע אָן קיין קלאָרע גוטאַרטיקע פֿעיִקייטן. דריי רונדעס פון נאָכפאָלגן CT סקאַנז האָבן געוויזן אַז די פאַלן זענען געבליבן סטאַביל איבער אַ 4-יאָר צייט און זענען דעריבער באַטראַכט געוואָרן ווי גוטאַרטיקע נאָדולן (פיגור 4אַ). קאַמפּערד מיט קלינישער עוואַלואַציע פון ​​סעריעלע CT סקאַנז, האָט איין-שאָט סערום מעטאַבאָליט אַנאַליז מיטן איצטיקן קלאַסיפייער מאָדעל שנעל און ריכטיק אידענטיפיצירט די גוטאַרטיקע נאָדולן באַזירט אויף פּראָבאַביליסטישע באַגרענעצונגען (טאַבעלע 1). פיגור 4ב אין פאַל 3 ווייזט אַ נאָדולע מיט וואונדער פון פּלעוראַל רעטראַקציע, וואָס איז אָפט פארבונדן מיט מאַליגנאַנסי32. פאַל 4 האָט זיך פאָרגעשטעלט ווי אַן אומבאַשטימטער טיילווייז האַרטער נאָדולע אָן קיין באַווייַזן פון אַ גוטאַרטיקער סיבה. אלע די פעלער זענען פאראויסגעזאגט געווארן אלס בייזוויליג לויטן קלאסיפיער מאדעל (טאבעלע 1). די אפשאצונג פון לונג אדענאקארסינאום איז דעמאנסטרירט געווארן דורך היסטאפאטאלאגישע אויספארשונג נאך לונג רעזעקציע כירורגיע (פיגור 4ב). פארן עקסטערנעם וואלידאציע סעט, האט דער מעטאבאלישער קלאסיפיער גענוי פאראויסגעזאגט צוויי פעלער פון אומבאגרענעצטע לונג קנאטלען גרעסער ווי 6 מ"מ (צוגאב פיגור 10).
CT בילדער פון דעם אַקסיאַל פֿענצטער פון די לונגען פון צוויי פאַלן פון גוטאַרטיקע נאָדלען. אין פאַל 1, CT סקען נאָך 4 יאָר האָט געוויזן אַ סטאַבילן האַרטן נאָדול וואָס מעסט 7 מם מיט קאַלסיפיקאַציע אין דער רעכטער אונטערשטער לאָב. אין פאַל 2, CT סקען נאָך 5 יאָר האָט געוויזן אַ סטאַבילן, טיילווייז האַרטן נאָדול מיט אַ דיאַמעטער פון 7 מם אין דער רעכטער אויבערשטער לאָב. b אַקסיאַל פֿענצטער CT בילדער פון די לונגען און קאָרעספּאָנדירנדיקע פּאַטאַלאָגישע שטודיעס פון צוויי פאַלן פון שטאַפּל 1 אַדענאָקאַרסינאָם איידער לונגען רעזעקציע. פאַל 3 האָט געוויזן אַ נאָדול מיט אַ דיאַמעטער פון 8 מם אין דער רעכטער אויבערשטער לאָב מיט פּלעוראַלער רעטראַקציע. פאַל 4 האָט געוויזן אַ טיילווייז האַרטן גלאַז-גלאַז נאָדול וואָס מעסט 9 מם אין דער לינקער אויבערשטער לאָב. העמאַטאָקסילין און עאָסין (H&E) פֿאַרבונג פון רעזעקטירט לונגען געוועב (וואָג באַר = 50 μm) דעמאָנסטרירט דעם אַסינאַרן וואוקס מוסטער פון לונגען אַדענאָקאַרסינאָם. פײַלן ווײַזן נאָדלען וואָס זענען דעטעקטירט געוואָרן אויף CT בילדער. H&E בילדער זענען רעפּרעזענטאַטיווע בילדער פון קייפל (>3) מיקראָסקאָפּישע פעלדער וואָס זענען אויסגעפאָרשט געוואָרן דורך דעם פּאַטאָלאָג.
צוזאַמען גענומען, ווײַזן אונדזערע רעזולטאַטן דעם פּאָטענציעלן ווערט פון סערום מעטאַבאָליט ביאָמאַרקערס אין דער דיפערענציאַלער דיאַגנאָז פון לונגען נאָדולן, וואָס קען שאַפֿן שוועריקייטן בײַם עוואַלויִרן CT סקרינינג.
באַזירט אויף אַ וואַלידירטן דיפערענציעלן מעטאַבאָליט פּאַנעל, האָבן מיר געזוכט צו ידענטיפיצירן ביאָלאָגישע קאָרעלאַטן פון הויפּט מעטאַבאָלישע ענדערונגען. KEGG פּאַטוויי ענריטשמענט אַנאַליז דורך MetaboAnalyst האָט אידענטיפיצירט 6 געמיינזאַמע באַדייטנד געביטן פּאַטווייז צווישן די צוויי געגעבענע גרופּעס (LA קעגן HC און LA קעגן BN, אַדזשאַסטיד p ≤ 0.001, ווירקונג > 0.01). די ענדערונגען זענען געווען קעראַקטעריזירט דורך שטערונגען אין פּירווואַט מעטאַבאָליזם, טריפּטאָפאַן מעטאַבאָליזם, ניאַסין און ניקאָטינאַמיד מעטאַבאָליזם, גליקאָליז, די TCA ציקל, און פּורין מעטאַבאָליזם (פיגור 5a). מיר האָבן דערנאָך ווייטער דורכגעפירט צילגעריכטעט מעטאַבאָלאָמיקס צו וועריפיצירן הויפּט ענדערונגען ניצן אַבסאָלוטע קוואַנטיפיקאַציע. באַשטימונג פון געמיינזאַמע מעטאַבאָליטן אין געמיינזאַם געביטן פּאַטווייז דורך טריפּל קוואַדרופּאָל מאַסע ספּעקטראָמעטריע (QQQ) ניצן אָטענטישע מעטאַבאָליט סטאַנדאַרדס. דעמאָגראַפֿישע קעראַקטעריסטיקס פֿון דער ציל־מוסטער פֿון דער מעטאַבאָלאָמיקס שטודיע זענען אַרייַנגערעכנט אין דער צוגאב־טאַבעלע 4. אין איינקלאַנג מיט אונדזערע גלאָבאַלע מעטאַבאָלאָמיקס רעזולטאַטן, האָט קוואַנטיטאַטיווע אַנאַליז באַשטעטיקט אַז היפּאָקסאַנטין און קסאַנטין, פּירווואַט און לאַקטאַט זענען געווען העכער אין LA קאַמפּערד צו BN און HC (פֿיג. 5ב, ג, פּ <0.05). אָבער, קיין באַדייטנדיקע אונטערשיידן אין די מעטאַבאָליטן זענען נישט געפֿונען געוואָרן צווישן BN און HC.
KEGG פּאַטוויי ענריטשמענט אַנאַליז פון באַדייטנד אַנדערע מעטאַבאָליטן אין דער LA גרופּע קאַמפּערד צו די BN און HC גרופּעס. א צוויי-זייַטיקער גלאָבאַלטעסט איז געניצט געוואָרן, און p ווערטן זענען אַדזשאַסטיד מיטן האָלם-באָנפֿעראָני מעטאָד (אַדזשאַסטיד p ≤ 0.001 און ווירקונג גרייס > 0.01). b–d פידל פּלאָץ וואָס ווייַזן היפּאָקסאַנטין, קסאַנטין, לאַקטאַט, פּירווואַט, און טריפּטאָפאַן לעוועלס אין סערום HC, BN, און LA באַשטימט דורך LC-MS/MS (n = 70 פּער גרופּע). ווייסע און שוואַרצע פּונקטירטע ליניעס ווייַזן די מעדיאַן און קוואַרטיל, ריספּעקטיוולי. e פידל פּלאָץ וואָס ווייזט נאָרמאַליזירטע Log2TPM (טראַנסקריפּץ פּער מיליאָן) mRNA אויסדרוק פון SLC7A5 און QPRT אין לונג אַדענאָקאַרסינאָם (n = 513) קאַמפּערד צו נאָרמאַל לונג געוועב (n = 59) אין די LUAD-TCGA דאַטאַסעט. די ווייסע קעסטל רעפּרעזענטירט די אינטערקוואַרטיל קייט, די האָריזאָנטאַלע שוואַרצע ליניע אין צענטער רעפּרעזענטירט די מעדיאַן, און די ווערטיקאַלע שוואַרצע ליניע וואָס ציט זיך פֿון דער קעסטל רעפּרעזענטירט די 95% קאָנפֿידענץ אינטערוואַל (CI). f פּירסאָן קאָרעלאַציע פּלאָט פֿון SLC7A5 און GAPDH אויסדרוק אין לונג אַדענאָקאַרסינאָם (n = 513) און נאָרמאַל לונג געוועב (n = 59) אין די TCGA דאַטאַסעט. די גרויע געגנט רעפּרעזענטירט די 95% CI. r, פּירסאָן קאָרעלאַציע קאָעפֿיציענט. g נאָרמאַליזירטע צעלולאַרע טריפּטאָפאַן לעוועלס אין A549 צעלן טראַנספֿעקטירט מיט ניט-ספּעציפֿיש shRNA קאָנטראָל (NC) און shSLC7A5 (Sh1, Sh2) באַשטימט דורך LC-MS/MS. סטאַטיסטישע אַנאַליז פֿון פֿינף ביאָלאָגיש אומאָפּהענגיקע מוסטערן אין יעדער גרופּע ווערט פּרעזענטירט. h צעלולאַרע לעוועלס פֿון NADt (טאָטאַל NAD, אַרייַנגערעכנט NAD+ און NADH) אין A549 צעלן (NC) און SLC7A5 נאַקדאַון A549 צעלן (Sh1, Sh2). סטאַטיסטישע אַנאַליז פֿון דריי ביאָלאָגיש אומאָפּהענגיקע מוסטערן אין יעדער גרופּע ווערט פּרעזענטירט. i גלייקאָליטישע טעטיקייט פון A549 צעלן פאר און נאך SLC7A5 נאַקדאַון איז געמאסטן געוואָרן דורך עקסטראַסעלולאַר אַסידיפיקאַטיאָן קורס (ECAR) (n = 4 ביאָלאָגיש אומאָפּהענגיקע מוסטערן פּער גרופּע). 2-DG,2-דעאָקסי-D-גלוקאָז. צוויי-טיילדיק סטודענט'ס t טעסט איז גענוצט געוואָרן אין (b–h). אין (g–i), רעפּרעזענטירן די טעות באַרס דעם דורכשניט ± SD, יעדער עקספּערימענט איז דורכגעפירט געוואָרן דריי מאָל אומאָפּהענגיק און די רעזולטאַטן זענען געווען ענלעך. קוואַל דאַטן ווערן צוגעשטעלט אין דער פאָרעם פון קוואַל דאַטן טעקעס.
באַטראַכטנדיק דעם באַדייטנדיקן אימפּאַקט פון געענדערטן טריפּטאָפאַן מעטאַבאָליזם אין דער LA גרופּע, האָבן מיר אויך אַססעססירט סערום טריפּטאָפאַן לעוועלס אין די HC, BN, און LA גרופּעס ניצן QQQ. מיר האָבן געפונען אַז סערום טריפּטאָפאַן איז געווען רידוסט אין LA קאַמפּערד מיט HC אָדער BN (p < 0.001, פיגור 5d), וואָס איז קאָנסיסטענט מיט פריערדיקע געפינסן אַז סערקולירנדיק טריפּטאָפאַן לעוועלס זענען נידעריקער אין פּאַטיענץ מיט לונג ראַק ווי אין געזונטע קאָנטראָלס פון דער קאָנטראָל גרופּע33,34,35. אן אנדער שטודיע ניצן PET/CT טרייסער 11C-methyl-L-tryptophan האט געפונען אַז די טריפּטאָפאַן סיגנאַל ריטענשאַן צייט אין לונג ראַק געוועב איז געווען באַדייטנדיק געוואקסן קאַמפּערד צו גוטאַרטיק לעזשאַנז אָדער נאָרמאַל געוועב36. מיר כייפּאַטאַסאַז אַז די פאַרקלענערן אין טריפּטאָפאַן אין LA סערום קען שפּיגלען אַקטיוו טריפּטאָפאַן אַפּטייק דורך לונג ראַק סעלז.
עס איז אויך באַקאַנט אַז דער ענדפּראָדוקט פֿון דעם קינורענין וועג פֿון טריפּטאָפאַן קאַטאַבאָליזם איז NAD+37,38, וואָס איז אַ וויכטיקער סאַבסטראַט פֿאַר דער רעאַקציע פֿון גליסעראַלדעהייד-3-פֿאָספֿאַט מיט 1,3-ביספֿאָספֿאָגליסעראַט אין גליקאָליז39. כאָטש פֿריִערדיקע שטודיעס האָבן זיך פֿאָקוסירט אויף דער ראָלע פֿון טריפּטאָפאַן קאַטאַבאָליזם אין אימונע רעגולאַציע, האָבן מיר געזוכט צו דערקלערן די אינטערשפּיל צווישן טריפּטאָפאַן דיסרעגולאַציע און גליקאָליטישע וועגן וואָס זענען באמערקט געוואָרן אין דער איצטיקער שטודיע. סאָלוט טראַנספּאָרטער משפּחה 7 מיטגליד 5 (SLC7A5) איז באַקאַנט ווי אַ טריפּטאָפאַן טראַנספּאָרטער43,44,45. קווינאָליניק זויער פֿאָספֿאָריבאָסילטראַנספֿעראַזע (QPRT) איז אַן ענזיים וואָס געפֿינט זיך נאָך דעם קינורענין וועג וואָס קאָנווערטירט קווינאָליניק זויער צו NAMN46. דורכקוק פֿון דעם LUAD TCGA דאַטאַסעט האָט געוויזן אַז ביידע SLC7A5 און QPRT זענען באַדייטנד אַרויפֿרעגולירט געוואָרן אין טומאָר געוועב קאַמפּערד צו נאָרמאַל געוועב (פֿיג. 5e). די פאַרגרעסערונג איז באמערקט געוואָרן אין שטאַפּלען I און II ווי אויך שטאַפּלען III און IV פון לונגען אַדענאָקאַרסינאָם (צוגאב פיגור 11), וואָס ווײַזט אויף פריע שטערונגען אין טריפּטאָפאַן מעטאַבאָליזם פֿאַרבונדן מיט טומאָריגענעסיס.
דערצו, די LUAD-TCGA דאַטאַסעט האט געוויזן אַ positive קאָרעלאַציע צווישן SLC7A5 און GAPDH mRNA אויסדרוק אין ראַק פּאַציענט סאַמפּאַלז (r = 0.45, p = 1.55E-26, פיגור 5f). אין קאַנטראַסט, קיין באַטייטיק קאָרעלאַציע איז געפֿונען צווישן אַזאַ דזשין סיגנאַטשערז אין נאָרמאַל לונג געוועב (r = 0.25, p = 0.06, פיגור 5f). נאַקדאַון פון SLC7A5 (סאַפּלעמענטאַרי פיגור 12) אין A549 סעלז האט באַטייטיק רידוסט צעלולאַרע טריפּטאָפאַן און NAD(H) לעוועלס (פיגור 5g,h), ריזאַלטינג אין אַטענואַטעד גליקאָליטיק טעטיקייט ווי געמאסטן דורך עקסטראַסעלולאַר אַסידאַפאַקיישאַן קורס (ECAR) (פיגור 1). 5i). אַזוי, באַזירט אויף מעטאַבאַליק ענדערונגען אין סערום און אין וויטראָ דיטעקשאַן, מיר כייפּאַטאַסאַז אַז טריפּטאָפאַן מעטאַבאָליזאַם קען פּראָדוצירן NAD+ דורך די קינורענין פּאַטוויי און שפּילן אַ וויכטיק ראָלע אין פּראַמאָוטינג גליקאָליז אין לונג ראַק.
שטודיעס האבן געוויזן אז א גרויסע צאל פון אומבאגרענעצטע לונגען נאָדולעס דעטעקטירט דורך LDCT קען פירן צו דער נויטווענדיקייט פון נאָך טעסטינג ווי PET-CT, לונגען ביאָפּסי, און איבערבאַהאַנדלונג רעכט צו אַ פאַלש-פּאָזיטיוו דיאַגנאָז פון מאַליגנאַנסי.31 ווי געוויזן אין פיגור 6, אונדזער שטודיע האט אידענטיפיצירט אַ פּאַנעל פון סערום מעטאַבאָליטן מיט פּאָטענציעל דיאַגנאָסטיש ווערט וואָס קען פֿאַרבעסערן ריזיקירן סטראַטיפיקאַציע און דערנאָך פאַרוואַלטונג פון לונגען נאָדולעס דעטעקטירט דורך CT.
לונגען קנופּן ווערן עוואַלויִרט מיט נידעריק-דאָזע קאַמפּיוטער טאָמאָגראַפי (LDCT) מיט בילדגעבונג פֿעיִקייטן וואָס פֿאָרשלאָגן גוטאַרטיקע אָדער בייזאַרטיקע סיבות. דער אומזיכערער רעזולטאַט פֿון קנופּן קען פֿירן צו אָפֿטע נאָכפֿאָלג-וויזיץ, אומנייטיקע אינטערווענציעס און איבערבאַהאַנדלונג. די אינקלוזיע פֿון סערום מעטאַבאַלישע קלאַסיפֿיקאַטאָרן מיט דיאַגנאָסטישן ווערט קען פֿאַרבעסערן ריזיקאָ-אַסעסמענט און דערנאָך באַהאַנדלונג פֿון לונגען קנופּן. PET פּאָזיטראָן עמיסיע טאָמאָגראַפי.
דאטן פון דער אמעריקאנער NLST שטודיע און דער אייראפעישער NELSON שטודיע ווייזן אז סקרינינג הויך-ריזיקירטע גרופעס מיט נידריג-דאזע קאמפיוטער טאמאגראפיע (LDCT) קען רעדוצירן לונג קענסער שטערבליכקייט1,3. אבער, ריזיקע אפשאצונג און דערנאך קלינישע באהאנדלונג פון גרויסע צאל אינצידענטאלע לונגען נאָדולעס דעטעקטירט דורך LDCT בלייבן די מערסטע טשאַלאַנדזשינג. די הויפּט ציל איז צו אָפּטימיזירן די ריכטיקע קלאַסיפיקאַציע פון ​​עקזיסטירנדיקע LDCT-באזירטע פּראָטאָקאָלן דורך איינפירן פאַרלאָזלעכע ביאָמאַרקערס.
געוויסע מאָלעקולאַרע ביאָמאַרקערס, ווי בלוט מעטאַבאָליטן, זענען אידענטיפיצירט געוואָרן דורך פאַרגלייַכן לונג ראַק מיט געזונטע קאָנטראָלן15,17. אין דער איצטיקער שטודיע, האָבן מיר זיך פאָקוסירט אויף דער אַפּליקאַציע פון ​​סערום מעטאַבאָלאָמיקס אַנאַליז צו אונטערשיידן צווישן גוטאַרטיקע און מאַליגנאַנטע לונגען נאָדולן וואָס זענען צופעליק דעטעקטירט געוואָרן דורך LDCT. מיר האָבן פאַרגליכן דעם גלאָבאַלן סערום מעטאַבאָלאָם פון געזונטע קאָנטראָלן (HC), גוטאַרטיקע לונג נאָדולן (BN), און שטאַפּל 1 לונג אַדענאָקאַרסינאָם (LA) מוסטערן מיט UPLC-HRMS אַנאַליז. מיר האָבן געפונען אַז HC און BN האָבן געהאַט ענלעכע מעטאַבאָלישע פּראָופיילן, בשעת LA האָט געוויזן באַדייטנדיקע ענדערונגען פאַרגליכן מיט HC און BN. מיר האָבן אידענטיפיצירט צוויי סעטן פון סערום מעטאַבאָליטן וואָס אונטערשיידן LA פון HC און BN.
די איצטיקע LDCT-באזירטע אידענטיפיקאציע סכעמע פאר גוט-ארטיקע און בייז-ארטיקע נאָדלען איז בעיקר באזירט אויף דער גרייס, געדיכטקייט, מאָרפאָלאָגיע און וואוקס ראטע פון ​​נאָדלען איבער צייט30. פריערדיגע שטודיעס האבן געוויזן אז די גרייס פון נאָדלען איז ענג פארבונדן מיט דער ליקעליהאָאָד פון לונג ראַק. אפילו אין הויך-ריזיקירן פּאַציענטן, איז דער ריזיקאָ פון בייז-ארטיקע אין נאָודז <6 מם <1%. דער ריזיקאָ פון בייז-ארטיקע פֿאַר נאָדלען וואָס מעסטן 6 ביז 20 מם ריינדזשאַז פון 8% ביז 64%30. דעריבער, רעקאָמענדירט די פליישנער געזעלשאַפט אַ קאַטאָף דיאַמעטער פון 6 מם פֿאַר רוטין CT נאָכפאָלגן.29 אָבער, ריזיקאָ אַסעסמאַנט און פאַרוואַלטונג פון אומבאַשטימטע לונגען נאָדלען (IPN) גרעסער ווי 6 מם זענען נישט אַדאַקוואַטלי דורכגעפירט געוואָרן 31. איצטיקע פאַרוואַלטונג פון קאַנדזשענאַטאַל האַרץ קרענק איז געוויינטלעך באזירט אויף וואַךפול וואַרטן מיט אָפט CT מאָניטאָרינג.
באַזירט אויף דעם וואַלידירטן מעטאַבאָלאָם, האָבן מיר צום ערשטן מאָל דעמאָנסטרירט די אָוווערלאַפּ פון מעטאַבאָלאָמישע סיגנאַטורן צווישן געזונטע יחידים און גוטאַרטיקע נאָדלען <6 מ"מ. די ביאָלאָגישע ענלעכקייט איז קאָנסיסטענט מיט פריערדיקע CT געפינסן אַז דער ריזיקאָ פון מאַליגנאַנסי פֿאַר נאָדלען <6 מ"מ איז אַזוי נידעריק ווי פֿאַר סוביעקטן אָן נאָודז.30 עס זאָל זיין באמערקט אַז אונדזערע רעזולטאַטן אויך ווייַזן אַז גוטאַרטיקע נאָדלען <6 מ"מ און ≥6 מ"מ האָבן הויך ענלעכקייט אין מעטאַבאָלאָמישע פּראָופיילז, וואָס סאַגדזשעסט אַז די פאַנגקשאַנאַל דעפֿיניציע פון ​​גוטאַרטיקער עטיאָלאָגיע איז קאָנסיסטענט ראַגאַרדלאַס פון נאָדול גרייס. אַזוי, מאָדערן דיאַגנאָסטיק סערום מעטאַבאָליט פּאַנאַלז קען צושטעלן אַ איין אַסיי ווי אַ הערשן-אויס טעסט ווען נאָדלען זענען ערשט דעטעקטעד אויף CT און פּאָטענציעל רעדוצירן סעריאַל מאָניטאָרינג. אין דער זעלביקער צייט, דער זעלביקער פּאַנעל פון מעטאַבאַליק ביאָמאַרקערס אונטערשיידן בייזאַרטיקע נאָדלען ≥6 מ"מ אין גרייס פון גוטאַרטיקע נאָדלען און צוגעשטעלט פּינטלעך פאָרויסזאָגן פֿאַר IPNs פון ענלעך גרייס און אַמביגיואַס מאָרפאָלאָגישע פֿעיִקייטן אויף CT בילדער. דעם סערום מעטאַבאָליזאַם קלאַסיפייער פּערפאָרמד גוט אין פאָרויסזאָגן די בייזאַרטקייט פון נאָדלען ≥6 מ"מ מיט אַן AUC פון 0.927. צוזאַמען גענומען, ווײַזן אונדזערע רעזולטאַטן אָן אַז אייגענאַרטיקע סערום מעטאַבאַלאָמישע סיגנאַטורן קענען ספּעציפֿיש אָפּשפּיגלען פריע טומאָר-ינדוסט מעטאַבאַלישע ענדערונגען און האָבן פּאָטענציעל ווערט ווי ריזיקאָ פּרעדיקטאָרס, אומאָפּהענגיק פון נאָדולע גרייס.
באַמערקענסווערט, לונג אַדענאָקאַרסינאָם (LUAD) און סקוויימאַס צעל קאַרסינאָמאַ (LUSC) זענען די הויפּט טייפּס פון ניט-קליין צעל לונג ראַק (NSCLC). געגעבן אַז LUSC איז שטאַרק פֿאַרבונדן מיט טאַבאַק נוצן47 און LUAD איז די מערסט פּראָסט היסטאָלאָגי פון ינסידענטאַל לונג נאָדולז דיטעקטעד אויף CT סקרינינג48, אונדזער קלאַסיפייער מאָדעל איז ספּאַסיפיקלי געבויט פֿאַר בינע 1 אַדענאָקאַרסינאָם סאַמפּאַלז. וואַנג און קאָלעגן אויך פאָוקיסט אויף LUAD און יידענטאַפייד נייַן ליפּיד סיגנאַטשערז ניצן ליפּידאָמיקס צו אונטערשיידן פרי-בינע לונג ראַק פון געזונט מענטשן17. מיר טעסטעד די קראַנט קלאַסיפייער מאָדעל אויף 16 קאַסעס פון בינע 1 LUSC און 74 גוטאַרטיק נאָדולז און באמערקט נידעריק LUSC פּרעדיקשאַן אַקיעראַסי (AUC 0.776), סאַגדזשעסטיד אַז LUAD און LUSC קען האָבן זייער אייגענע מעטאַבאַלאָמיק סיגנאַטשערז. טאַקע, LUAD און LUSC האָבן שוין געוויזן צו אַנדערש אין עטיאָלאָגי, בייאַלאַדזשיקאַל אָפּשטאַם און דזשאַנעטיק אַבעריישאַנז49. דעריבער, זאָלן אַנדערע טיפּן היסטאָלאָגיע אַרייַנגערעכנט ווערן אין טריינינג מאָדעלן פֿאַר באַפעלקערונג-באַזירט דעטעקציע פון ​​לונג ראַק אין סקרינינג פּראָגראַמען.
דאָ, האָבן מיר אידענטיפיצירט די זעקס מערסט אָפט געביטן פּאַטווייז אין לונג אַדענאָקאַרסינאָם קאַמפּערד מיט געזונט קאָנטראָלס און גוטאַרטיק נאָדולעס. קסאַנטין און היפּאָקסאַנטין זענען פּראָסט מעטאַבאָליטן פון די פּורין מעטאַבאַליק פּאַטוויי. קאָנסיסטענט מיט אונדזער רעזולטאַטן, ינטערמידייץ פארבונדן מיט פּורין מעטאַבאָליזאַם זענען באַדייטנד געוואקסן אין די סערום אָדער געוועבן פון פּאַטיענץ מיט לונג אַדענאָקאַרסינאָם קאַמפּערד מיט געזונט קאָנטראָלס אָדער פּאַטיענץ אין די פּרע-ינווייזיוו בינע15,50. עלעוואַטעד סערום קסאַנטין און היפּאָקסאַנטין לעוועלס קען שפּיגלען די אַנאַבאַליזאַם פארלאנגט דורך ראַפּאַדלי פּראַליפערייטינג ראַק סעלז. דיסרעגולאַטיאָן פון גלוקאָזע מעטאַבאָליזאַם איז אַ באַוווסט כאַלמאַרק פון ראַק מעטאַבאָליזאַם51. דאָ, מיר באמערקט אַ באַדייטנד פאַרגרעסערן אין פּירווואַט און לאַקטאַטע אין די LA גרופּע קאַמפּערד מיט די HC און BN גרופּע, וואָס איז קאָנסיסטענט מיט פריערדיקע ריפּאָרץ פון גלייקאָליטיק פּאַטוויי אַבנאָרמאַלאַטיז אין די סערום מעטאַבאָלאָם פּראָופיילז פון ניט-קליין צעל לונג ראַק (NSCLC) פּאַטיענץ און געזונט קאָנטראָלס. די רעזולטאַטן זענען קאָנסיסטענט52,53.
וויכטיג, מיר האבן באמערקט אן אומגעקערטע קארעלאציע צווישן פּירווואַט און טריפּטאָפאַן מעטאַבאָליזם אין די סערום פון לונג אַדענאָקאַרסינאָמאַס. סערום טריפּטאָפאַן לעוועלס זענען געווען רידוסט אין די LA גרופּע קאַמפּערד מיט די HC אָדער BN גרופּע. אינטערעסאנטלי, אַ פריערדיקע גרויס-וואָג לערנען ניצן אַ פּראָספּעקטיוו קאָהאָרט האט געפונען אַז נידעריק לעוועלס פון סערקולייטינג טריפּטאָפאַן זענען פארבונדן מיט אַ געוואקסן ריזיקירן פון לונג ראַק 54. טריפּטאָפאַן איז אַן עסענטשאַל אַמינאָ זויער וואָס מיר באַקומען גאָר פון עסנוואַרג. מיר קומען צו דער מסקנה אַז סערום טריפּטאָפאַן דיפּלישאַן אין לונג אַדענאָקאַרסינאָמאַ קען שפּיגלען שנעל דיפּלישאַן פון דעם מעטאַבאָליט. עס איז באַוווסט אַז די ענד פּראָדוקט פון טריפּטאָפאַן קאַטאַבאָליזאַם דורך די קינורענין פּאַטוויי איז די מקור פון דע נאָוואָ NAD+ סינטעז. ווייַל NAD+ איז געשאפן בפֿרט דורך די סאַלוואַגע פּאַטוויי, די וויכטיקייט פון NAD+ אין טריפּטאָפאַן מעטאַבאָליזם אין געזונט און קראַנקייט בלייבט צו זיין באַשטימט 46. אונדזער אנאליז פון דער TCGA דאטאבאזע האט געוויזן אז די אויסדרוק פון דעם טריפטאפאן טראנספארטירער סאלוט טראנספארטירער 7A5 (SLC7A5) איז געווען באדייטנד פארגרעסערט אין לונג אדענאקארסינאם קאמפערד מיט נארמאלע קאנטראלס און איז געווען פאזיטיוו קארעלירט מיט דער אויסדרוק פון דעם גליקאליטישן ענזיים GAPDH. פריערדיגע שטודיעס האבן זיך הויפטזעכליך פאקוסירט אויף דער ראלע פון ​​טריפטאפאן קאטאבאליזם אין אונטערדריקן די אנטי-טומאר אימונע רעאקציע40,41,42. דא ווייזן מיר אז אינהיביציע פון ​​טריפטאפאן אויפנעמע דורך נאקדאון פון SLC7A5 אין לונג קענסער צעלן רעזולטירט אין א נאכפאלגנדיקער פארקלענערונג אין צעלולארע NAD לעוועלס און א באגלייטנדיקע פארשוואכונג פון גליקאליטישער טעטיקייט. אין קורצן, אונדזער שטודיע גיט א ביאלאגישע באזע פאר ענדערונגען אין סערום מעטאבאליזם פארבונדן מיט בייזוויליקער טראנספארמאציע פון ​​לונג אדענאקארסינאם.
EGFR מוטאַציעס זענען די מערסטע פארשפרייטע דרייווער מוטאַציעס אין פּאַציענטן מיט NSCLC. אין אונדזער שטודיע, האָבן מיר געפונען אַז פּאַציענטן מיט EGFR מוטאַציע (n = 41) האָבן געהאַט אַלגעמיינע מעטאַבאַלאָמישע פּראָופיילן ענלעך צו פּאַציענטן מיט ווילד-טיפּ EGFR (n = 31), כאָטש מיר האָבן געפונען פארמינערטע סערום לעוועלס פון עטלעכע EGFR מוטאַנט פּאַציענטן אין אַצילקאַרניטין פּאַציענטן. די פעסטגעשטעלטע פונקציע פון ​​אַצילקאַרניטינעס איז צו טראַנספּאָרטירן אַציל גרופּעס פון די ציטאָפּלאַזם אין די מיטאָטשאָנדריאַל מאַטריץ, וואָס פירט צו די אַקסאַדיישאַן פון פעטי אַסאַדז צו פּראָדוצירן ענערגיע 55. אין איינקלאַנג מיט אונדזערע געפינסן, אַ פרישע שטודיע האָט אויך אידענטיפיצירט ענלעכע מעטאַבאַלאָם פּראָופיילן צווישן EGFR מוטאַנט און EGFR ווילד-טיפּ טומאָרס דורך אַנאַלייזינג די גלאבאלע מעטאַבאַלאָם פון 102 לונג אַדענאָקאַרסינאָמאַ געוועב סאַמפּאַלז 50. אינטערעסאַנט, אַצילקאַרניטין אינהאַלט איז אויך געפונען אין די EGFR מוטאַנט גרופּע. דעריבער, צי ענדערונגען אין אַצילקאַרניטין לעוועלס שפּיגלען EGFR-ינדוסט מעטאַבאַליק ענדערונגען און די אַנדערלייינג מאָלעקולאַר פּאַטווייז קען פאַרדינען ווייטערדיקע שטודיע.
אין מסקנא, אונדזער שטודיע שטעלט אויף אַ סערום מעטאַבאַליק קלאַסיפייער פֿאַר די דיפערענציאַל דיאַגנאָז פון לונגען נאָדולעס און פֿאָרשלאָגט אַ וואָרקפלאָו וואָס קען אָפּטימיזירן ריזיקירן אַסעסמאַנט און פאַסילאַטייט קליניש פאַרוואַלטונג באזירט אויף CT סקען סקרינינג.
די שטודיע איז באשטעטיגט געווארן דורך די עטיק קאמיטעט פון סון יאט-סען אוניווערסיטעט קענסער שפיטאל, דעם ערשטן פארבונדענעם שפיטאל פון סון יאט-סען אוניווערסיטעט, און דעם עטיק קאמיטעט פון זשענגזשאו אוניווערסיטעט קענסער שפיטאל. אין די אנטדעקונג און אינערליכע וואלידאציע גרופעס, זענען 174 סערע פון ​​געזונטע מענטשן און 244 סערע פון ​​גוט-ארטיקע קנאטן געזאמלט געווארן פון מענטשן וואס האבן דורכגעגאנגען יערליכע מעדיצינישע אונטערזוכונגען אין דעם דעפארטמענט פון קענסער קאנטראל און פארמיידונג, סון יאט-סען אוניווערסיטעט קענסער צענטער, און 166 גוט-ארטיקע קנאטן סערום. סטאדיום 1 לונג אדענאקארסינאמען זענען געזאמלט געווארן פון סון יאט-סען אוניווערסיטעט קענסער צענטער. אין דער עקסטערנער וואלידאציע גרופע, זענען געווען 48 פעלער פון גוט-ארטיקע קנאטן, 39 פעלער פון סטאדיום 1 לונג אדענאקארסינאם פון דעם ערשטן פארבונדענעם שפיטאל פון סון יאט-סען אוניווערסיטעט, און 24 פעלער פון סטאדיום 1 לונג אדענאקארסינאם פון זשענגזשאו קענסער שפיטאל. סון יאט-סען אוניווערסיטעט קענסער צענטער האט אויך געזאמלט 16 פעלער פון סטאדיום 1 סקוואמאַס צעל לונג קענסער צו טעסטן די דיאגנאסטישע פעאיקייט פון דעם באשטימטן מעטאבאלישן קלאסיפיער (פאציענט קעראקטעריסטיקס ווערן געוויזן אין סופּלעמענטאַרי טאַבעלע 5). מוסטערן פון דער אויפדעקונג קאָהאָרט און אינערלעכער וואַלידאַציע קאָהאָרט זענען געזאַמלט געוואָרן צווישן יאַנואַר 2018 און מאי 2020. מוסטערן פֿאַר דער עקסטערנער וואַלידאַציע קאָהאָרט זענען געזאַמלט געוואָרן צווישן אויגוסט 2021 און אָקטאָבער 2022. כּדי צו מינימיזירן דזשענדער בייאַס, זענען אַרום גלייכע צאָלן זכר און נקבה פאַלן צוגעטיילט געוואָרן צו יעדער קאָהאָרט. אויפדעקונג מאַנשאַפֿט און אינערלעכער איבערבליק מאַנשאַפֿט. דער געשלעכט פון די אָנטיילנעמער איז באַשטימט געוואָרן באַזירט אויף זעלבסט-באַריכט. אינפאָרמירטע צושטימונג איז באַקומען געוואָרן פון אַלע אָנטיילנעמער און קיין קאָמפּענסאַציע איז נישט צוגעשטעלט געוואָרן. סוביעקטן מיט גוטאַרטיקע נאָדולן זענען געווען יענע מיט אַ סטאַבילן CT סקען כעזשבן ביי 2 ביז 5 יאָר אין דער צייט פון אַנאַליז, אַחוץ פֿאַר 1 פאַל פון דער עקסטערנער וואַלידאַציע מוסטער, וואָס איז געזאַמלט געוואָרן פאַר-אָפּעראַטיוו און דיאַגנאָזירט דורך היסטאָפּאַטאָלאָגיע. מיט דער אויסנאַם פון כראָנישער בראָנטשיטיס. לונג אַדענאָקאַרסינאָם פאַלן זענען געזאַמלט געוואָרן איידער לונג רעזעקציע און באַשטעטיקט דורך פּאַטאָלאָגישער דיאַגנאָז. פאַסטנדיקע בלוט מוסטערן זענען געזאַמלט געוואָרן אין סערום צעשיידונג טובז אָן קיין אַנטיקאָאַגולאַנץ. בלוט מוסטערן זענען קלאָטעד געוואָרן פֿאַר 1 שעה ביי צימער טעמפּעראַטור און דערנאָך סענטריפוגירט ביי 2851 × ג פֿאַר 10 מינוט ביי 4°C צו זאַמלען סערום סופּערנאַטאַנט. סערום אַליקוואָטן זענען געפֿרוירן געוואָרן ביי -80°C ביז מעטאַבאָליט עקסטראַקציע. די דעפּאַרטמענט פֿון קענסער פאַרהיטונג און מעדיצינישער אויספֿאָרשונג פֿון די סון יאַט-סען אוניווערסיטעט קענסער צענטער האָט געזאַמלט אַ פּול פֿון סערום פֿון 100 געזונטע דאָנאָרס, אַרייַנגערעכנט אַ גלייכע צאָל מענער און פֿרויען פֿון 40 ביז 55 יאָר אַלט. גלייכע וואַליומז פֿון יעדן דאָנאָר מוסטער זענען געמישט געוואָרן, דער רעזולטאַט פּול איז אַליקוואָטירט געוואָרן און געהאַלטן ביי -80°C. די סערום געמיש איז געניצט געוואָרן ווי רעפֿערענץ מאַטעריאַל פֿאַר קוואַליטעט קאָנטראָל און דאַטן סטאַנדאַרדיזאַציע.
רעפערענץ סערום און טעסט מוסטערן זענען אויפגעטויט געוואָרן און מעטאַבאָליטן זענען עקסטראַקטירט געוואָרן מיט אַ קאָמבינירטער עקסטראַקציע מעטאָדע (MTBE/מעטאַנאָל/וואַסער) 56. בקיצור, 50 μl סערום איז געמישט געוואָרן מיט 225 μl אייז-קאַלטן מעטאַנאָל און 750 μl אייז-קאַלטן מעטיל טערט-בוטיל עטער (MTBE). מישט די געמיש און אינקובירט אויף אייז פֿאַר 1 שעה. די מוסטערן זענען דערנאָך געמישט געוואָרן און געווירבלט מיט 188 μl MS-גראַד וואַסער וואָס ענטהאַלט אינערלעכע סטאַנדאַרדן (13C-לאַקטאַט, 13C3-פּירווואַט, 13C-מעטהיאָנין, און 13C6-יסאָלעוסין, געקויפט פון קעמברידזש איזאָטאָפּ לאַבאָראַטאָריעס). די געמיש איז דערנאָך סענטריפוגירט געוואָרן ביי 15,000 × g פֿאַר 10 מינוט ביי 4 °C, און די נידעריקערע פאַזע איז טראַנספערירט געוואָרן אין צוויי רערן (125 μL יעדער) פֿאַר LC-MS אַנאַליז אין positive און negative מאָדעס. צום סוף, איז די מוסטער פארדאַמפּט געוואָרן צו טרוקן אין אַ הויך-גיכקייַט וואַקוום קאָנצענטראַטאָר.
די טרוקענע מעטאבאליטן זענען רעקאנסטיטואירט געווארן אין 120 μl פון 80% אצעטאניטריל, געווארטעקסט פאר 5 מינוט, און צענטריפוגירט ביי 15,000 × g פאר 10 מינוט ביי 4°C. סופּערנאַטאַנץ זענען טראַנספערד אין אַמבער גלאז ווייאַלס מיט מיקראָינסערץ פֿאַר מעטאַבאַלאָמיקס שטודיעס. אַנטאַרגעטעד מעטאַבאַלאָמיקס אַנאַליז אויף אַן אַלטראַ-פּערפאָרמאַנס פליסיק כראָמאַטאָגראַפֿיע-הויך-רעזאָלוציע מאַסע ספּעקטראָמעטרי (UPLC-HRMS) פּלאַטפאָרמע. מעטאַבאַליטן זענען אפגעשיידט מיט אַ Dionex Ultimate 3000 UPLC סיסטעם און אַן ACQUITY BEH אַמיד קאָלום (2.1 × 100 מם, 1.7 μm, וואָטערס). אין positive ion מאָדע, די מאָביל פאַסעס זענען געווען 95% (A) און 50% אצעטאניטריל (B), יעדער מיט 10 mmol/L אַמאָוניום אַצעטאַט און 0.1% פאָרמיק זויער. אין נעגאַטיוון מאָדוס, האָבן די מאָבילע פאַזעס A און B ענטהאַלטן 95% און 50% אַצעטאָניטריל, בהתאמה, ביידע פאַזעס האָבן ענטהאַלטן 10 mmol/L אַמאָניום אַצעטאַט, pH = 9. די גראַדיענט פּראָגראַם איז געווען ווי פאָלגט: 0–0.5 מינוט, 2% B; 0.5–12 מינוט, 2–50% B; 12–14 מינוט, 50–98% B; 14–16 מינוט, 98% B; 16–16.1 מינוט, 98–2% B; 16.1–20 מינוט, 2% B. די קאָלום איז געהאַלטן געוואָרן ביי 40°C און די מוסטער ביי 10°C אין דעם אויטאָ-סאַמפּלער. די לויפן ראַטע איז געווען 0.3 מל/מינוט, די אינדזשעקשאַן וואָלומען איז געווען 3 μl. א קיו-עקסאַקטיוו אָרביטראַפּ מאַסע ספּעקטראָמעטער (טהערמאָ פישער סייענטיפיק) מיט אַן עלעקטראָספּריי ייאַניזאַציע (ESI) מקור איז געווען אַפּערירט אין פול סקען מאָדע און קאַפּאַלד מיט די ddMS2 מאָניטאָרינג מאָדע צו זאַמלען גרויסע באַנדן פון דאַטן. די MS פּאַראַמעטערס זענען געשטעלט ווי גייט: שפּריץ וואָולטידזש +3.8 kV/- 3.2 kV, קאַפּילאַר טעמפּעראַטור 320°C, שילדינג גאַז 40 arb, הילפס גאַז 10 arb, פּראָבע כיטער טעמפּעראַטור 350°C, סקאַנינג קייט 70–1050 m/ h, רעזאָלוציע. 70 000. דאַטן זענען באקומען ניצן Xcalibur 4.1 (טהערמאָ פישער סייענטיפיק).
כדי צו אפשאצן די קוואליטעט פון די דאטן, זענען צוזאמענגעשטעלטע קוואליטעט קאנטראל (QC) מוסטערן גענערירט געווארן דורך ארויסנעמען 10 μL אליקוואטן פון די סופערנאטאנט פון יעדן מוסטער. זעקס קוואליטעט קאנטראל מוסטער אינדזשעקציעס זענען אנאליזירט געווארן אין אנפאנג פון די אנאליטישע סיקווענס צו אפשאצן די סטאביליטעט פון די UPLC-MS סיסטעם. קוואליטעט קאנטראל מוסטערן ווערן דאן פעריאדיש אריינגעפירט אין די באַטש. אלע 11 באַטשעס פון סערום מוסטערן אין דעם שטודיע זענען אנאליזירט געווארן דורך LC-MS. אליקוואטן פון א סערום פּול געמיש פון 100 געזונטע דאנאָרן זענען גענוצט געווארן אלס רעפערענץ מאטעריאל אין ריספעקטיווע באַטשעס צו מאניטארירן דעם עקסטראקציע פראצעס און צופאסן פאר באַטש-צו-באַטש עפעקטן. אומגעצילטע מעטאבאלאמיקס אנאליז פון די אנטדעקונג קאהארט, אינערליכע וואלידאציע קאהארט, און עקסטערנע וואלידאציע קאהארט איז דורכגעפירט געווארן אין די מעטאבאלאמיקס צענטער פון סון יאט-סען אוניווערסיטעט. די עקסטערנע לאבאראטאריע פון ​​גואנגדאנג אוניווערסיטעט פון טעכנאלאגיע אנאליז און טעסט צענטער האט אויך אנאליזירט 40 מוסטערן פון די עקסטערנע קאהארט צו טעסטן די פערפארמאנס פון די קלאסיפיער מאדעל.
נאך עקסטראקציע און רעקאנסטיטוציע, איז די אבסאלוטע קוואנטיפיקאציע פון ​​סערום מעטאבאליטן געמאסטן געווארן מיט אולטרא-הויך פערפארמענס פליסיג כראמאטאגראפיע-טאנדעם מאסע ספעקטראמעטריע (Agilent 6495 טריפל קוואַדרופּאָל) מיט אן עלעקטראספּריי ייאניזאציע (ESI) מקור אין מולטיפּלע רעאקציע מאָניטאָרינג (MRM) מאָדע. אן ACQUITY BEH אַמיד קאָלום (2.1 × 100 מם, 1.7 מיקראָמעטער, וואָטערס) איז גענוצט געווארן צו צעשיידן מעטאבאליטן. די מאָבילע פאַזע איז באשטאנען פון 90% (A) און 5% אַצעטאָניטריל (B) מיט 10 ממאָל/ל אַמאָניום אַצעטאַט און 0.1% אַמאָניום לייזונג. די גראַדיענט פּראָגראַם איז געווען ווי פאלגט: 0–1.5 מינוט, 0% B; 1.5–6.5 מינוט, 0–15% B; 6.5–8 מינוט, 15% B; 8–8.5 מינוט, 15%–0% B; 8.5–11.5 מינוט, 0%B. די קאָלום איז געהאַלטן געוואָרן ביי 40 °C און די מוסטער ביי 10 °C אין דעם אויטאָ-סאַמפּלער. די לויפן-ראַטע איז געווען 0.3 מל/מינוט און די אינדזשעקשאַן-וואָלומען איז געווען 1 מיקראָליטער. MS פּאַראַמעטערס זענען באַשטימט געוואָרן ווי פאָלגט: קאַפּילאַר וואָולטאַזש ±3.5 קילוואָלט, נעביולייזער דרוק 35 פּסי, שייד גאַז לויפן 12 ל/מינוט, שייד גאַז טעמפּעראַטור 350 °C, טריקעניש גאַז טעמפּעראַטור 250 °C, און טריקעניש גאַז לויפן 14 ל/מינוט. די MRM קאָנווערסיעס פון טריפּטאָפאַן, פּירווואַט, לאַקטאַט, היפּאָקסאַנטין און קסאַנטין זענען געווען 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 און 151.0–107.9 בהתאמה. דאַטן זענען געזאַמלט געוואָרן מיט מאַס הונטער B.07.00 (Agilent Technologies). פֿאַר סערום מוסטערן, טריפּטאָפאַן, פּירווואַט, לאַקטאַט, היפּאָקסאַנטין, און קסאַנטין זענען קוואַנטיפיצירט געוואָרן מיט די הילף פון קאַליבראַציע קורוועס פון סטאַנדאַרט געמיש לייזונגען. פֿאַר צעל מוסטערן, איז טריפּטאָפאַן אינהאַלט נאָרמאַליזירט געוואָרן צום אינערלעכן סטאַנדאַרט און צעל פּראָטעין מאַסע.
שפּיץ עקסטראַקציע (m/z און ריטענשאַן צייט (RT)) איז דורכגעפירט געוואָרן מיט Compound Discovery 3.1 און TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific). כּדי צו עלימינירן פּאָטענציעלע אונטערשיידן צווישן באַטשאַז, איז יעדער כאַראַקטעריסטישער שפּיץ פון דעם טעסט מוסטער צעטיילט געוואָרן דורך דעם כאַראַקטעריסטישן שפּיץ פון דעם רעפערענץ מאַטעריאַל פון דעם זעלבן באַטש כּדי צו באַקומען די רעלאַטיווע שעפע. די רעלאַטיווע סטאַנדאַרט דעוויאַציעס פון אינערלעכע סטאַנדאַרדן איידער און נאָך סטאַנדאַרדיזאַציע ווערן געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי טאַבעלע 6. אונטערשיידן צווישן די צוויי גרופּעס זענען כאַראַקטעריזירט געוואָרן דורך פאַלשע אַנטדעקונג קורס (FDR<0.05, Wilcoxon סיינד ראַנג טעסט) און פאָולד ענדערונג (>1.2 אָדער <0.83). רויע MS דאַטן פון די עקסטראַקטירטע פֿעיִקייטן און רעפערענץ סערום-קאָרעקטעד MS דאַטן ווערן געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי דאַטן 1 און סאַפּלעמענטאַרי דאַטן 2, ריספּעקטיוולי. שפּיץ אַנאָטאַציע איז דורכגעפירט געוואָרן באַזירט אויף פיר דעפינירטע לעוועלס פון אידענטיפיקאַציע, אַרייַנגערעכנט אידענטיפיצירטע מעטאַבאָליטן, פּוטאַטיוו אַנאָטירטע קאַמפּאַונדז, פּוטאַטיוו קעראַקטעריזירטע קאַמפּאַונד קלאַסן, און אומבאַקאַנטע קאַמפּאַונדז 22. באַזירט אויף דאַטאַבייס זוכענישן אין Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), ביאָלאָגישע קאַמפּאַונדז מיט MS/MS מאַטשינג וואַלידירטע סטאַנדאַרדס אָדער פּינטלעך מאַטשינג אַנאָטאַציעס אין mzCloud (סקאָר > 85) אָדער Chemspider זענען לעסאָף אויסגעקליבן ווי ינטערמידייץ צווישן די דיפערענציעלע מעטאַבאַלאָם. שפּיץ אַנאָטאַציעס פֿאַר יעדער שטריך זענען אַרייַנגערעכנט אין סאַפּלעמענטאַרי דאַטן 3. MetaboAnalyst 5.0 איז געניצט פֿאַר יוניוואַריאַט אַנאַליסיס פון סומע-נאָרמאַליזעד מעטאַבאָליט שעפע. MetaboAnalyst 5.0 אויך עוואַלואַטעד KEGG פּאַטוויי ענריטשמענט אַנאַליסיס באזירט אויף באַטייטיק פאַרשידענע מעטאַבאָליץ. פּרינסיפּאַל קאָמפּאָנענט אַנאַליסיס (PCA) און פּאַרטישאַל מינדסטער קוואַדראַטן דיסקרימינאַנט אַנאַליסיס (PLS-DA) זענען אַנאַלייזד ניצן די ropls ווייכווארג פּעקל (v.1.26.4) מיט סטאַק נאָרמאַליזיישאַן און אַוטאָסקיילינג. די אָפּטימאַל מעטאַבאָליט ביאָמאַרקער מאָדעל פֿאַר פּרעדיקטינג נאָדולע מאַליגנאַנסי איז דזשענערייטאַד ניצן בינאַרי לאָגיסטיק רעגרעסיע מיט מינדסטער אַבסאָלוט שרינגקידזש און סעלעקציע אָפּעראַטאָר (LASSO, R פּעקל v.4.1-3). די פאָרשטעלונג פון דעם דיסקרימינאַנט מאָדעל אין די דעטעקציע און וואַלידאַציע סעטס איז געווען קעראַקטעריזירט דורך עסטימייטינג AUC באזירט אויף ROC אַנאַליז לויט די pROC פּעקל (v.1.18.0.). די אָפּטימאַלע וואַרשיינלעכקייט קאַטאָף איז באקומען באזירט אויף די מאַקסימום יאָודען אינדעקס פון דעם מאָדעל (סענסיטיוויטי + ספּעסיפיסיטי - 1). מוסטערן מיט ווערטן קלענער אָדער גרעסער ווי די שוועל וועלן זיין פּרעדיקטעד ווי גוטאַרטיקע נאָדולעס און לונג אַדענאָקאַרסינאָם, ריספּעקטיוולי.
A549 צעלן (#CCL-185, אמעריקאנער טיפ קולטור זאמלונג) זענען געוואקסן אין F-12K מעדיום מיט 10% FBS. קורצע האָרנשטיפט RNA (shRNA) סיקוואַנסן וואָס צילן SLC7A5 און אַ ניט-טאַרגעטינג קאָנטראָל (NC) זענען ינסערטאַד אין די לענטיוויראַל וועקטאָר pLKO.1-puro. די אַנטיסענס סיקוואַנסן פון shSLC7A5 זענען ווי גייט: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′). אַנטיקערפּערס צו SLC7A5 (#5347) און טובולין (#2148) זענען געקויפט פון סעלל סיגנאַלינג טעכנאָלאָגיע. אַנטיקערפּערס צו SLC7A5 און טובולין זענען געניצט אין אַ דיילושאַן פון 1:1000 פֿאַר וועסטערן בלאָט אַנאַליז.
דער סי-האָרס XF גליקאָליטישער סטרעס טעסט מעסט עקסטראַסעלולאַרע אַסידיפיקאַציע (ECAR) לעוועלס. אין דעם אַסיי, גלוקאָזע, אָליגאָמיצין A, און 2-DG זענען אַדמיניסטרירט סיקווענשעל צו טעסטן צעלולאַרע גליקאָליטישע קאַפּאַציטעט ווי געמאסטן דורך ECAR.
A549 צעלן טראַנספעקטירט מיט ניט-טאַרגעטינג קאָנטראָל (NC) און shSLC7A5 (Sh1, Sh2) זענען פּלאַטעד איבערנאַכט אין 10 סענטימעטער דיאַמעטער שיסלען. צעל מעטאַבאָליטן זענען עקסטראַקטעד מיט 1 מל פון אייז-קאַלט 80% וואַסעריק מעטאַנאָל. צעלן אין דער מעטאַנאָל לייזונג זענען אָפּגעקראַצט, געזאַמלט אין אַ נייַ רער, און סענטריפוגירט ביי 15,000 × g פֿאַר 15 מינוט ביי 4°C. זאַמלען 800 µl פון סופּערנאַטאַנט און טרוקן ניצן אַ הויך-גיכקייַט וואַקוום קאָנצענטראַטאָר. די טרוקענע מעטאַבאָליט פּעלעטס זענען דעמאָלט אַנאַלייזד פֿאַר טריפּטאָפאַן לעוועלס ניצן LC-MS/MS ווי באַשריבן אויבן. צעלולאַרע NAD(H) לעוועלס אין A549 צעלן (NC און shSLC7A5) זענען געמאסטן ניצן אַ קוואַנטיטאַטיוו NAD+/NADH קאָלאָרימעטריק קיט (#K337, BioVision) לויט די פאַבריקאַנט ס אינסטרוקציעס. פּראָטעין לעוועלס זענען געמאסטן פֿאַר יעדער מוסטער צו נאָרמאַלייז די סומע פון ​​מעטאַבאָליטן.
קיין סטאַטיסטישע מעטאָדן זענען נישט גענוצט געוואָרן צו פאָראויס באַשטימען די גרייס פֿון דער מוסטער. פֿריִערדיקע מעטאַבאָלאָמיקס שטודיעס, וואָס האָבן געצילט אויף ביאָמאַרקער ענטדעקונג15,18, זענען באַטראַכט געוואָרן ווי בענטשמאַרקס פֿאַר גרייס באַשטימונג, און אין פֿאַרגלייך מיט די באַריכטן, איז אונדזער מוסטער געווען גענוג. קיין מוסטערן זענען נישט אויסגעשלאָסן געוואָרן פֿון דער שטודיע קאָהאָרט. סערום מוסטערן זענען ראַנדאָם צוגעטיילט געוואָרן צו אַ ענטדעקונג גרופּע (306 פֿאַלן, 74.6%) און אַן אינערלעכע וואַלידאַציע גרופּע (104 פֿאַלן, 25.4%) פֿאַר נישט-געצילטע מעטאַבאָלאָמיקס שטודיעס. מיר האָבן אויך ראַנדאָם אויסגעקליבן 70 פֿאַלן פֿון יעדער גרופּע פֿון דער ענטדעקונג סעט פֿאַר געצילטע מעטאַבאָלאָמיקס שטודיעס. די אויספֿאָרשער זענען געווען בלינד צו גרופּע צוטיילונג בעת LC-MS דאַטן זאַמלונג און אַנאַליז. סטאַטיסטישע אַנאַליזן פֿון מעטאַבאָלאָמיקס דאַטן און צעל עקספּערימענטן זענען באַשריבן אין די ריספּעקטיווע רעזולטאַטן, פֿיגור לעגענדס און מעטאָדן סעקשאַנז. קוואַנטיפֿיקאַציע פֿון צעלולאַרע טריפּטאָפאַן, NADT און גליקאָליטישע טעטיקייט איז דורכגעפֿירט געוואָרן דריי מאָל אומאָפּהענגיק מיט אידענטישע רעזולטאַטן.
פֿאַר מער אינפֿאָרמאַציע וועגן דעם שטודיע־פּלאַן, זעט דעם אַבסטראַקט פֿון דער נאַטירלעכער פּאָרטפֿאָליאָ־באַריכט פֿאַרבונדן מיט דעם אַרטיקל.
די רויע MS דאַטן פון די עקסטראַקטירטע פֿעיִקייטן און די נאָרמאַליזירטע MS דאַטן פון די רעפֿערענץ סערום ווערן געוויזן אין סאַפּלעמענטאַרי דאַטן 1 און סאַפּלעמענטאַרי דאַטן 2, ריספּעקטיוולי. שפּיץ אַנאָטאַציעס פֿאַר דיפערענציעלע פֿעיִקייטן ווערן פּרעזענטירט אין סאַפּלעמענטאַרי דאַטן 3. די LUAD TCGA דאַטאַסעט קען זיין דאַונלאָודיד פון https://portal.gdc.cancer.gov/. די אַרייַנשרייַב דאַטן פֿאַר פּלאַטינג די גראַפיק איז צוגעשטעלט אין די מקור דאַטן. מקור דאַטן זענען צוגעשטעלט פֿאַר דעם אַרטיקל.
נאציאנאלע לונג סקרינינג שטודיע גרופע, עטק. רעדוצירן לונג קענסער שטאַרבלעכקייט מיט נידעריק-דאָזע קאַמפּיוטערד טאָמאָגראַפי. נאָרדערן ענגלאַנד. דזש. מעד. 365, 395–409 (2011).
קראַמער, ב.ס., בערג, ק.ד., אַבערלע, ד.ר. און פּראָפעט, פּ.ק. לונג ראַק סקרינינג ניצן נידעריק-דאָזע העליקאַל CT: רעזולטאַטן פון די נאַציאָנאַלע לונג סקרינינג שטודיע (NLST). דזש. מעד. סקרין 18, 109–111 (2011).
דע קאנינג, ה.דזש., און אנדערע. רעדוצירן לונג קענסער שטאַרבליכקייט מיט וואָלומעטריק CT סקרינינג אין אַ ראַנדאָמיזעד פּראָצעס. נאָרדערן ענגלאַנד. דזש. מעד. 382, ​​503–513 (2020).