Differentialis diagnosis nodulorum pulmonalis, quae tomographia computata (CT) manet, provocatio in praxi clinica manet.Hic designamus metabolomum globalem rerum 480 serum speciminum, inter sanos moderatores, noduli pulmonis benigni, et scaena I pulmonis adenocarcinoma.Adenocarcinomas exhibent profiles metabolomicos singulares, cum benigni noduli et singuli sanae in metabolomico profile similitudinem habeant.In circulo inventio (n = 306), copia 27 metabolitarum notata est ad differentiam inter nodulos benignos et malignos.Auctio discrientis exemplaris in sanatione interna (n = 104) et sanatione externa (n = 111) coetus erat 0,915 et 0,945, respective.Analysis semita revelata aucta metabolitae glycolyticae consociata cum tryptophano minuto in pulmone adenocarcinoma serum cum benignis nodulis et moderandis salubribus comparatum, suggessit quod tryptophan uptake glycolysin in cellulis cancri pulmonis promovet.Studium nostrum aestimat biomarkers valorem serum metabolitarum in perpendendis periculo nodulorum pulmonalis ab CT detecto.
Prima diagnosis est critica ut rates salvos emendare pro aegris cancer.Proventus e US National Lung Cancer Trial protegendi (NLST) et Studium Europae NELSON ostendimus protegendo cum low-dose tomographiam computatam (LDCT) signanter cancri pulmonis mortalitatem minuere in summo periculo coetus 1,2,3.Cum late diffusus usus LDCT ad cancer pulmonis protegendo, incidentia incidentia inventarum radiographicorum asymptomaticorum nodulorum pulmonis augere persevit 4 .Nodulae pulmonales definiuntur opacitates focalium usque ad 3 cm diametro 5 .Difficultates opponimus in perpendendis malignitatis verisimilitudine et commercio cum multitudine nodulorum pulmonum in LDCT incidenter detectis.Limitationes CT perscrutationes frequentes sequi possunt et eventus falsi-positivi, qui ad interventum et tractationem necessariam inducant.Opus est igitur ut certas et utiles biomarkers evolvere ad cancrum pulmonum recte cognoscendum in primis gradibus ac benignissimas nodulos differentias in initiali detectione 7 .
Comprehensiva analysis hypothetica sanguinis (serum, plasma, sanguis peripheralis cellae mononucleares), genomica, proteomica vel methylation8,9,10 DNA, ad studium augendum perduxit in inventione diagnostic biomarki pro cancer pulmonis.Interea metabolomici appropinquant ad mensurandum productorum cellularum finium, quae ab actionibus endogenosis et exogenosis afficiuntur et ideo applicantur ad praedicendum morbum impetum et exitum.Liquida chromatographia-tandem spectrometriae massae (LC-MS) est late adhibita methodus studiorum metabolomicorum ob altam eius sensitivum et amplam dynamicam extensionem, quae metabolitas potest operire diversis proprietatibus physicochemicis 11,12,13.Etsi metabolomica analysis globalis plasma/serum adhibita est ad recognoscendas biomarkers consociata cum diagnosi 14,15,16,17 cancer pulmonis et efficacia curandi, 18 serum classificatores metabolitos discernere inter nodulos benignos et malignos pulmonis multum studui manent.-massive investigationes.
Adenocarcinoma et carcinoma squamosum cellae duae principales subtypes cancri pulmonis non parvae cellae (NSCLC).Varii CT probati protegentes indicant adenocarcinoma esse frequentissimum histologicum pulmonis genus cancer1, 19, 20,21.In hoc studio usi sumus ultra-faciendi liquidam chromatographiam altam resolutionem spectrometriae massae (UPLC-HRMS) ad analysin metabolomicam faciendam in summa 695 serum exemplorum, inclusa moderatoria salubria, noduli pulmonis benigni et ≤3 cm detectae.Tegendis pro scaena I pulmonis adenocarcinoma.Nos notavimus tabulam metabolitarum serum quae pulmonem adenocarcinoma distinguunt a nodulis benignis et moderatoribus sanis.Via analysis locupletationis revelavit tryptophanum et glucosum metabolismum abnormes esse communes conversiones in pulmone adenocarcinoma comparatas cum benignis nodulis et moderandis salubribus.Demum statuimus ac roboravimus serum metabolicae classificantis cum specie et sensibilitate alta ad distinguendum inter nodulos pulmonales malignos et benignos ab LDCT detectos, qui adiuvent in diagnosi differentiali primo et periculo aestimationis.
In studio currenti, sex- et serum inaequales exemplaria retrospective collecta sunt ex 174 sanationibus moderatiis, 292 patientibus nodulis pulmonis benignis, et 229 aegris cum scaena I pulmonis adenocarcinoma.De notis demographicis 695 subditorum in Tabula Accessione 1 ostenduntur.
Ut in Figura 1a ostenditur, summa 480 serum exemplaria, inter 174 imperium sanum (HC), 170 noduli benigni (BN), et 136 scaena I pulmonis adenocarcinoma (LA) exemplaria collecta sunt ad Solem Yat-sen University Cancer Centre.Cohors Inventionis pro metabolomica indebita utens ultra-faciendi chromatographia liquido-magno-resolutionis spectrometriae massae (UPLC-HRMS).Ut in Figura Supplementaria I demonstratum est, metabolitae differentiales inter LA et HC, LA et BN notae sunt ad exemplar classificationis constituendum et ulteriorem analysim differentialem explorandam.104 exemplaria a Sole Yat-sen University Cancer Centre collecta et 111 exemplaria a duobus aliis valetudinariis collecta, sanationi internae et externae subiecta sunt, respectively.
Studium populationis in cohorte inventione quae serum globalis metabolomicorum subiit analysis utens ultra-faciendi liquido chromatographiae-magnae solutionis spectrometriae massae (UPLC-HRMS).b Analysis partialibus minimis quadratis (PLS-DA) metabolomi totali 480 serum speciminum e cohorte studiorum, incluso moderamine sanitatis (HC, n = 174), nodulis benignis (BN, n = 170), et scaena I pulmonis adenocarcinoma. (Los Angeles, n = 136).+ ESI, positivum electrospray ionization modus, -ESI, negative electrospray ionization modus.c-e Metabolitae cum insigniter diversarum copiarum in binis circulis datis (Wilcoxon duo caudati testium dignitatum signati, rate inventio falsae valoris p adaequato, FDR <0.05) exhibentur in rubra (plica mutatione > 1.2) et caeruleo (duplicata mutatione <0.83) .) in monte graphic ostensum est.f Tabula caloris hierarchialis racemosis significantes differentias ostendens in numero metabolitarum annotatorum inter LA et BN.Fons data est in forma fontis tabellae datae.
Totum serum metabolomi 174 HC, 170 BN et 136 LA in circulo inventio per analysis UPLC-HRMS resolvitur.In primis monstramus qualitatem temperantiae (QC) exemplaria arcte in centro analyseos principalis inexsolutae (PCA) exemplorum, confirmans stabilitatem studii hodiernae perficiendi (Figura suppletiva 2).
Ut in analysi partiali minimis quadratis (PLS-DA) in Figura 1 b demonstratum est, invenimus manifestas differentias inter LA et BN, LA et HC in positivis (+ESI) et modis ionizationis negativis (−ESI) electrospray. .remotus.Nullae tamen notabiles differentiae inter BN et HC in +ESI et -ESI condiciones inventae sunt.
382 differentiales invenimus inter LA et HC, 231 differentiales inter LA et BN, et 95 differentiales inter BN et HC (Wilcoxon testium gradum signatum, FDR <0.05 et multiplex mutatio >1.2 vel <0.83) (Figura .1c-e. )..Culmina amplius annotata sunt (supplementaria data 3) contra datorum (mzCloud/HMDB/Chemspider bibliothecam) ab m/z valore, retentione temporis et ruptionis massarum spectri inquisitionis (singula in sectione Methodi descripta) 22 .Denique 33 et 38 metabolitae notabiles cum differentiae abundanter notatae notae sunt pro LA versus BN (Figura 1 s et Tabula additamentorum 2) et LA versus HC (Figura suppletiva 3 et tabula additamenta 2), respectively.E contra, solae 3 metabolitae cum differentia significantium abundanter in BN et HC (Tabulae 2 supplementum) notae sunt, consonans aliudque inter BN et HC in PLS-DA.Hae metabolitae differentiales in amplis biochemicis (Figura suppletiva).Simul sumpti, hi eventus demonstrant mutationes significantes in metabolomo seri quae transformationem malignam cancri primae scaenae pulmonis comparati cum benigno pulmone nodulis vel subditis salubribus comparati sunt.Interim similitudo metabolomi seri BN et HC suggerit ut benigna pulmonis noduli plures proprietates biologicas cum singulis hominibus sanae communicent.Dato quod incrementi epidermalis receptoris (EGFR) mutationum generum in pulmone adenocarcinoma subtypo communes sunt 23, quaesivimus impulsum aurigae mutationes in metabolomo seri determinare.Tunc nos explicamus altiorem figuram metabolomicam 72 causarum cum EGFR status in pulmone adenocarcinoma globi.Interestingly, profiles comparabiles inter EGFR mutant aegros (n = 41) et EGFR aegros aegros feros (n = 31) invenimus in analysi PCA (Figura 5a).Attamen VII metabolitas notavimus, quarum copia signanter mutatur in patientibus cum EGFR mutationem patientibus comparatam cum generis silvestribus EGFR (t test, p <0.05 et in duplici mutatione > 1.2 vel <0.83) (Figura suppletiva 5b).Maior pars harum metabolitarum (5 ex 7) sunt acylcarnitinae, quae magnas partes agunt in meatus oxidationis acidorum pingue.
Sicut illustratur in workflui in Figura 2 a demonstratum, biomarkatores pro classificatione noduli consecuti sunt utentes operariorum minimis absoluti abhorreat et selectio secundum 33 metabolitarum differentialium quae in LA (n = 136) et BN (n = 170) sunt consecutae.Optimum compositum variabilium (LASSO) — exemplar regressionis logisticae binariae.Decem duplex crucis-validatio adhibita est ad exemplaris fidem experiendam.Variabilis lectio et regularisatio modularis probabilis poenae maximizationis cum modulo λ24 componitur.Analysis metabolomicae Globalis independenter in sanatione interna facta est (n = 104) et validatio externa (n = 111) coetus ad probandum exemplar exsecutionis classificationis distincti.Quam ob rem, 27 metabolitae in inventio positae notae sunt ut exemplar optimum discrimen cum valore maximo AUC (fig. 2b), inter quos 9 augebatur et actio 18 minuebatur in LA cum BN (fig. 2c).
Workflow ad aedificandum noduli classificantis pulmonalis, inter se selectis optimam tabulam serum metabolitarum in inventione posita, utens exemplar regressionis logisticae binarii per decemplices crucis-validationis et predictive effectus aestimandis in sanatione interna et externa componit.b - Convalidatio statistica LASSO regressionis exemplar metabolicae biomarcae lectionis.Numeri supra positi repraesentant numerum mediocrem biomarki selectorum dato λ.Linea rubra punctatum repraesentat mediocris pretii in labda respondente.Grey erroris vectes repraesentant valores minimos et maximos AUC.Linea punctata indicat optimum exemplar cum 27 biomarkers selectis.AUC, area sub linea curvae accipientis operantis (ROC).c Ovile mutationum 27 metabolitarum delectorum in LA group comparatum cum globo BN in coetus inventionis.Red columna - activation.Columna caerulea est declinatio.d-f Receptoris lineae operandi (ROC) curvae ostendens potentiam distinctionis exemplar in 27 junctionibus metabolitis in inventione, interna et externa sanatione ponit.Fons data est in forma fontis tabellae datae.
Praedictio exemplar creatum est in coëfficientibus ponderatis regressionis 27 metabolitarum horum 27 (Tabellae suppletivae 3).Analysis ROC innixa his 27 metabolitis aream sub curva (AUC) valoris 0.933 concessit, coetus inventio sensus erat 0.868, et proprietas erat 0.859 (Fig. 2d).Interea inter 38 metabolitas differentiales inter LA et HC annotatas, copia 16 metabolitarum auc 0,902 effecta est cum sensibilitate 0,801 et specificitate 0,856 in discernendo LA ab HC (Figura suppletiva 6a-c).Auc valores liminum differentialium metabolitarum in diversis plicarum mutatione fundatis comparati sunt.Invenimus exemplar classificationis optime praestitisse in discrimine inter LA et BN (HC) cum plica mutationis gradus ad 1.2 versus 1.5 vel 2.0 apposita est (Figura suppletiva 7a,b).Exemplar classificationis, in 27 coetibus metabolitis fundatum, in cohortibus internis et externis magis convalescit.Auctio erat 0.915 (sensitivum 0.867, specificatio 0.811) pro sanatione interna et 0.945 (sensitivum 0.810, specificatum 0.979) pro sanatione externa (fig. 2e, f).Ad efficientiam interlaboratoriam aestimandam, 40 exempla e cohorte externa evoluta sunt in laboratorio externo descripto in sectione Methodi.Classificatio accurate confecit anno urbis conditae 0,925 (Figura suppletiva 8).Quia pulmo squamosa carcinoma (LUSC) est secundum subtypum notae cellae pulmonis non parvae (NSCLC) post pulmonem adenocarcinoma (LUAD), probavimus etiam utilitatem potentialem metabolicorum profile convalidari.BN et 16 casus LUSC.Auc discriminis inter LUSC et BN erat 0.776 (Figura suppletiva 9), indicans facultatem tenuiorem comparatam ad discrimen inter LUAD et BN.
Studia docuerunt quantitatem nodulorum in CT imaginum cum probabilitate malignitatis positive connecti ac maiorem manere determinantem noduli curationis 25, 26, 27..Analysis notitiarum magnae cohortis NELSON studiorum protegentium ostendit periculum malignitatis in subditis nodis <5 mm similem esse in subditis sine nodis 28 .Ergo magnitudo minima quae requirit regularem CT vigilantiam 5 mm est, ut commendatur a Societate Thoracica Britannica (BTS), et 6 mm, ut commendatur a Societate Fleischner 29 .Nodulae autem maiores quam 6 mm longae et sine notis benignis conspicuis, noduli pulmonalis indeterminate (IPN), remanent maiorem provocationem in aestimatione et administratione in praxi clinica 30,31.Deinde examinavimus num magnitudo noduli signaturarum metabolomicarum moveatur utentes exemplaria ex inventione et internae sanationis cohortibus fundentes.In 27 biomarkers convalidari positus, primum PCA personas HC et BN sub-6 mm metabolomes comparavimus.Plurima puncta notitiarum in HC et BN invenimus, demonstrans serum metabolitorum gradus in utroque coetu similes esse (Fig. 3a).Pluma tabulae per varias amplitudines in BN et LA conservatae manserunt (fig. 3b, c), cum separatio inter nodulos malignos et benignos in 6—20 mm range observabatur (fig. 3d).Cohors haec aucam habuit 0.927, specificitatem 0.868, et sensibilitatem 0.820 ad praenuntiandam malignitatem nodulorum mensurandi 6 ad 20 mm (Fig. 3e, f).Proventus nostri ostendunt classifier mutationes metabolicae capere posse ex mutatione maligna primaeva, cuiuscumque magnitudinis noduli.
ad Comparationem profiles PCA inter determinatos circulos subnixos metabolicae classificantis 27 metabolitarum.CC and BN <6 mm.b BN < 6 mm vs BN 6–20 mm.in LA 6–20 mm versus LA 20–30 mm.g BN 6–20 mm et 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 Receptator notae operans (ROC) curvae exhibens exemplar acceptum distinctum pro nodulis 6-20 mm.f Probabilitas valores calculi in modum regressionis logisticae pro nodulis 6-20 mm mensuris computabantur.Linea grisea punctata meliorem valorem intervalli repraesentat (0.455).Numeri supra repraesentant recipis casus proiectos Los Angeles.Duo haliaeetus studiosum scriptor test.PCA, Analysis componentis principalis.Auc area curva.Fons data est in forma fontis tabellae datae.
Quattuor exempla (sene 44-61 annorum) cum similes magnitudinum nodulorum pulmonalis (7-9 mm) adhuc selecta sunt ad illustrandam propositae malignitatis exemplar praedictio perficiendum (fig. 4a, b).In initiali protegendo, Casus 1 solidum nodulum cum calcificatione exhibebat, pluma cum benignitate coniungitur, Casus 2 autem ex parte solidus nodulus indeterminatus nullis benignis notis conspicuis exhibetur.Tres ordines sequentes CT scans ostendit hos casus per 4 annos tempus stabile mansisse ideoque noduli benigni habiti sunt (Fig. 4a).Comparatus cum aestimatione clinica Vide CT scans, serum metabolitae analyseos unius-iaculatae cum exemplar classificantis currenti cito et recte identificatur huiusmodi noduli benigni in angustiis probabilisticis fundati (Tabula 1).Figura 4b in casu 3 nodulum ostendit cum signis retractationis pleurae, quae plerumque cum malignitate 32 coniungitur.Casus 4 tanquam nodulus solidus partim indeterminatus nullo benignae causae testimonio.Omnes hae causae malignae praedictae sunt secundum exemplar classificans (Tabula 1).Taxatio pulmonis adenocarcinoma per examen histopathologicum post resectionem chirurgicam pulmonum demonstratum (fig. 4b).Ad sanationem externam positam, metabolicae classificans accurate praedixit duos casus noduli pulmonis indeterminati majores quam 6 mm (figurae suppletivae 10).
CT Imagines fenestrae axialis pulmonis duorum casuum nodulorum benignorum.In casu 1, CT scan post 4 annos ostendit nodulum solidum stabilis mensurae 7 mm cum calcificatione in lobo dextro inferiore.In casu 2, CT scan post 5 annos stabulum revelatum, nodulum solidum partim cum diametro 7 mm in lobo dextro.b Fenestella axialis CT pulmonis imagines ac studiis pathologicis respondentium duorum casuum scaenicorum I adenocarcinoma ante resectionem pulmonem.Casus 3 nodulus cum diametro 8 mm in lobo dextro cum retractu pleurali patefecit.Casus 4 noduli vitri vitri solidi partim in lobo superiore sinistro metientes 9 mm.Hematoxylinum et eosin (H&E) inficiens textus pulmonis resecti (scala bar = 50 µm) exemplum acinaris augmenti pulmonis adenocarcinoma demonstrans.Sagittae indicant nodules in CT imaginibus deprehensis.Imagines H&E sunt imagines repraesentativarum multiplex (3) camporum microscopicorum ab pathologo examinatorum.
Simul sumpti, nostri eventus demonstrant potentiam serum metaboliti biomarkis potentialem in diagnosi differentiali nodulorum pulmonalis, qui provocationes ponere potest cum aestimandis CT protegendis.
Fundata in tabulis metabolitis differentialibus convalidatis, correlates biologicos maioris metabolicae mutationum cognoscere conati sumus.KEGG via analysin locupletandi per MetaboAnalyst notata 6 communibus viis communibus insigniter mutatis inter duos circulos datos (LA vs. HC et LA vs. BN, adaequatum p ≤ 0.001, effectum > 0.01).Hae mutationes notae sunt perturbationibus metabolismi pyruvatis, metabolismi tryptophani, niacini et nicotinamidei metabolismi, glycolysis, cycli TCA et metabolismi purini (fig. 5a).Deinde metabolomicum iaculisum ulterius perfecimus ad comprobandas mutationes maiores quantitates absolutas utentes.Determinatio metabolitorum communium in meatus vulgariter alterato a massa spectrometria quadruplicata tripla (QQQ) utens signis metabolitis authenticis.Notae demographicae metabolomicorum studiorum scoporum specimen in Tabula Accessione comprehenduntur 4. Congruentes cum nostris metabolomicis globali eventibus, quantitatis analysin confirmatur hypoxanthine et xanthine, pyruvata et lactatum in LA auctum esse cum BN et HC (Fig. 5b, c; p< 0.05).Nullae tamen differentiae significantes in his metabolitis inter BN et HC inventae sunt.
KEGG via locupletandi analysis metabolitarum significanter diversorum in LA group comparati BN et HC ad circulos.Duo caudatus Globaltestus adhibitus est, et p valores Holm-Bonferroni methodo adhibitae (p ≤ 0.001 adaptatae et magnitudinis effectae > 0.01) adaptabantur.b-d Violin insidiae hypoxanthinam, xanthine, lactatum, pyruvatam, et gradus tryptophanorum in serum HC, BN, LA determinatis LC-MS/MS (n = 70 per coetus).Lineae albae et nigrae punctatae mediana et quartili respective indicant.e Violin machinatio ostendens Log2TPM normalized (transcripta per decies) mRNA expressionis SLC7A5 et QPRT in pulmone adenocarcinoma (n = 513) comparata cum normali texti pulmonis (n = 59) in LUAD-TCGA dataset.Arca alba interquartile eminus significat, linea horizontalis nigra in centro mediana, et verticalis linea nigra ab archa protensa 95% intervallum fiduciae repraesentat (CI).f Pearson correlatio argumenti SLC7A5 et GAPDH expressionis in pulmone adenocarcinoma (n = 513) et normales textus pulmonis (n = 59) in TCGA dataset.Area grisea repraesentat 95% CI.r, Pearson corre- coef.g Normalised cellularum tryptophanorum graduum in A549 cellulis trans- fectis cum shRNA potestate non specifica (NC) et shSLC7A5 (Sh1, Sh2) constituta LC-MS/MS.Analysis statistica quinque specimina biologice independens in unoquoque coetu exhibentur.h Gradus cellularum NADt (totalis NAD, inter NAD+ et NADH) in cellulis A549 (NC) et SLC7A5 in cellulis A549 (Sh1, Sh2).Statistica analysis trium exemplorum biologice independentium in unoquoque coetu exhibetur.i Actio Glycolytica cellularum A549 ante et post SLC7A5 colaphum mensuratum est ab acidificatione extracellulari (ECAR) (n = 4 biologice independenter exemplaria per coetus).2-DG, 2-deoxy-D-glucose.Duo haliaeetus studiosum scriptor test in usu est (b-h).In (g-i), erroris vectes medium ± SD repraesentant, unicuique experimentum ter independenter gestum est et eventus similes fuerunt.Fons data est in forma fontis tabellae datae.
Considerantes impulsum significantem metabolismi tryptophani in LA coetus mutati, etiam serum tryptophan in HC, BN, LA circulos QQQ utentes aestimavimus.Serum tryptophanum in LA reductum invenimus comparatum cum HC vel BN (p< 0.001, Figure 5d), quod congruit cum praecedentibus inventis quae tryptophan circulantes gradus inferiores sunt in patientibus cancri pulmonis quam in sano moderamine e moderamine coetus 33,34. ,35.Aliud studium utendi PET/CT tractorium 11C-methyl-L-tryptophan invenit tryptophan signum retentionis temporis in textu cancri pulmonis insigniter auctum comparatum ad laesiones benignas vel textus normales.Hypothesisimus decrementum tryptophan in LA serum reflectere potest tryptophan activum upcaptionem per cellulas pulmonis cancri.
Notum est etiam finem viae kynureninae viae catabolismi tryptophani esse NAD+ 37,38, quod magnum subiectum est ad reactionem glyceraldehydis-3-phosphatae cum 1,3-bisphosphoglyceratis in glycolysis39.Dum priora studia partes catabolismi tryptophani in immune dispositione posuerunt, operam elucidare conati sumus inter vias tryptophan dysregulation et glycolyticae in studio currenti observatas.Solutus transportator familiae 7 membrum 5 (SLC7A5) notum est esse tryptophan transporter43,44,45.Acidum quinolinicum phosphoribosyltransferase (QPRT) est enzyme in amni situm viae kynurenini quae acidum quinolinicum ad NAMN46.Inspectio LUAD TCGA dataset revelavit utrumque SLC7A5 et QPRT in tumore textui normali textui comparato signanter inordinatum fuisse (fig. 5e).Augmentum hoc observatum est in gradibus I et II necnon in gradibus III et IV pulmonis adenocarcinomatis (Figura suppletiva 11), significans primos motus in tryptophan metabolismi cum tumorigenesi associato.
Accedit LUAD-TCGA dataset relatio positiva inter SLC7A5 et GAPDH mRNA expressionem in speciminibus patientis cancer (r = 0.45, p = 1.55E-26, figuram 5f).E contra nulla notabilis relatio inter tales subscriptiones gene inventa est in normali pulmone textus (r = 0.25, p = 0.06, Figura 5f).Pulsatio SLC7A5 (Figura suppletiva 12) in A549 cellulis signanter reductis cellulis tryptophan et NAD(H) ordinibus (Figura 5g,h), resultans in activitate glycolytica attenuata ut mensurae acidiificationis extracellulares (ECAR) (Figura 1).5i).Ita metabolicae mutationes in serum et in vitro deprehensio, hypothesizamus tryptophan metabolismi NAD+ per viam kynureninam producere et in glycolysi in cancro pulmonis promovere munus magni momenti est.
Studia demonstraverunt magnam multitudinem nodulorum pulmonum indeterminatorum ab LDCT deprehensis ad necessitatem perducendi additionalis probationis sicut PET-CT, pulmonis biopsy, et obtrectationem propter diagnosin malignancy falsae affirmativae.31 Ut in Figura VI ostensum est. studium nostrum identidem tabulam metabolitarum seri cum valore diagnostico potentiali quae stratificationem periculosam et administrationem sequentem nodulorum pulmonalis a CT detectam emendare potest.
Nodulae pulmonales aestimantur utens tomographiam humilem-dose computatam (LDCT) cum notis imaginantibus causas suggerentes benignae vel malignae.Incertus exitus nodulorum ad frequentes visitationes, interventus superfluas, et pertractationem ducere potest.Inclusio serum classificarum metabolicorum cum valore diagnostico aestimationem et administrationem nodulorum pulmonalis sequentem periculosam emendare potest.PET emissio tomographiae positron.
Data ex studio US NLST et NELSON studium Europaeum suadeant ut coetus summus periculo protegens cum tomographiae humili dose computata (LDCT) possit mortalitatem1,3 cancer pulmonis minuere.Attamen periculum taxationis et administrationis clinicae subsequentis magnorum numerorum nodulorum pulmonalis incidentium ab LDCT detectorum gravissima manent.Praecipuum propositum est optimizare rectam existendi LDCT protocolla protocolla exsistendi certos biomarkers incorporando.
Quidam biomarkes hypotheticae, ut metabolitae sanguinis, notati sunt comparando cancrum pulmonis cum regimine sano 15.17.In studio currenti, applicatione serum metabolomicorum analysi elaboravimus ad distinguendum inter nodulos pulmonales benignos et malignos incidenter ab LDCT deprehensis.Serum metabolomum globalis temperationis sanae (HC), noduli benigni pulmonis (BN), et scaena I pulmonis adenocarcinoma (LA) exempla cum analysi UPLC-HRMS utentes comparavimus.Invenimus HC et BN similes profiles metabolicos habuisse, LA autem mutationes significantes cum HC et BN ostendit.Duas metabolitas seri notavimus, quae LA ab HC et BN differunt.
Hodierna LDCT-substructio identitatis schema pro nodulis benignis et malignis maxime fundatur in magnitudine, densitate, morphologia et incremento nodulorum supra tempus.Priora studia docuerunt magnitudinem nodulorum proxime ad cancri pulmonis verisimilitudinem pertinere.Etiam in magno periculo aegris, periculum malignitatis in nodis <6 mm est <1%.Periculum malignitatis pro nodulis 6 ad 20 mm metiendis ab 8% ad 64%30.Ideo Societas Fleischner diametrum intervalli 6 mm commendat pro exercitatione CT sequitur.Attamen periculum taxatio et administratio nodulorum pulmonalis indeterminatorum (IPN) maior quam 6 mm satis non sunt peractis 31 .Current procuratio cordis congenitae morbo frequenti CT vigilantia in exspectatione vigili fundari solet.
Fundatur in metabolomo convalidato, primum demonstravimus aliudque signaturae metabolomicae inter homines sanos et nodulos benignos <6 mm.Similitudo biologica congruit cum praecedentibus CT inventis periculum malignitatis pro nodulis <6 mm tam humilis quam subditis sine nodis.30 Animadvertendum est etiam eventus nostros demonstrare benignos nodulos <6 mm et ≥6 mm altum habere. similitudo in metabolomicis profile, suggerens definitionem functionis benignae aetiologiae pro noduli magnitudine constare.Sic, moderni diagnostica serum tabulae metabolitae possunt unum tentamentum praebere ut regula-expertum, cum noduli initio in CT deprehenduntur et potentia serial vigilantiam minuunt.Eodem tempore, eadem tabula metabolicae biomarks notulis malignis ≥6 mm magnitudine a nodulis benignis distincti et accurata praedictiones IPNs similium magnitudinis et ambiguae notae morphologicae in CT imaginibus praebuit.Hoc serum metabolismi classificans bene praedixit malignitatem nodulorum ≥6 mm cum anno urbis 0,927.Simul sumpti, nostri eventus indicant signaturam metabolomicam serum singularem posse reflectere imprimis mutationes metabolicae tumore-inductae et valorem potentialem habere periculo predictorum, a magnitudine noduli.
Egregie, pulmo adenocarcinoma (LUAD) et squamosa carcinoma (LUSC) sunt genera principalia cancri cellulae non parvae (NSCLC).Cum LUSC valde coniungitur cum usu tobacco 47 et LUAD est frequentissima histologia nodulorum incidentium pulmonum in CT protegendo deprehensus, exemplar nostrum classificans speciatim pro scaena I adenocarcinoma exempla aedificatum est.Wang et collegae etiam in LUAD notaverunt et signata lipidorum novem notata sunt utentes lipidomics ad distinguendum cancrum in primo stadio pulmonis a singulis sano.Praesens exemplum classificantis probatum est in 16 casibus scaenicis I LUSC et 74 nodulis benignis et humilem LUSC praedictionis accurationem (AUC 0.776), suggerentes ut LUAD et LUSC proprias metabolomicas subscriptiones habere possint.Re quidem vera LUAD et LUSC in aetiologia, origine biologica et in aberrationibus geneticis differre ostensa sunt.Ideo alia genera histologiae in exercitationibus exempla poni debent pro population-substructio detectionis cancri pulmonis in programmatibus protegendis.
Hic sex vias frequentissime mutatas in pulmone adenocarcinomate identificavimus comparati cum moderationibus salubribus et nodulis benignis.Xanthine et hypoxanthin communes sunt metabolitae metabolicae purinae viae.Consentaneum cum eventibus nostris, intermedia metabolismi purini consociata signanter aucta sunt in serum vel textuum aegrorum cum pulmone adenocarcinomate comparato cum sanitate moderamina vel aegrorum in scaena praeinvasiva 15.50.Serum xanthine et hypoxanthinum elevatum reflectere potest anabolismum requisitum a cellulis cancer celeriter multiplicandis.Dysregulation metabolismi glucosi notum est metabolismi cancri.Hic notabile incrementum in pyruvate et lactato in LA globi cum HC et BN globi comparato animadvertimus, quod congruit cum praecedentibus relationibus abnormitatum glycolyticorum semitarum in serum metabolomi profiles de non-parvis cellae pulmonis cancri (NSCLC) patientibus et sanus imperium.eventus constantes 52,53.
Adipiscing notavimus reciprocum inversum inter metabolismum pyruvatum et tryptophanum in serie pulmonis adenocarcinomas.Serum tryptophanum gradus in LA globus collato cum HC vel BN globi redacti sunt.Interestingly, studium magnum praecedens cohortis prospectivae utendi invenit quod humiliores gradus tryptophan circulationis cum periculo cancri pulmonis aucto coniungebantur 54 .Tryptophan amino acido essentiali est quod omnino ex cibo accipimus.Serum tryptophanum deperditionem in pulmone adenocarcinoma concludimus ut deperditionem hujus metaboliti rapidam reflectere possit.Notum est finem producti catabolismi tryptophani per viam kynureninam fontem esse synthesis novorum NAD+.Quia NAD+ principaliter per viam salvagii nascitur, momentum metabolismi NAD+ in sanitate et morbo restat determinandum.Nostra analysis TCGA datorum ostendit expressionem portatoris soluti transportatoris tryptophani 7A5 (SLC7A5) in pulmone adenocarcinoma signanter auctum esse cum imperio normali et positive connectere cum expressione enzyme glycolytici GAPDH.Studia priora maxime in partes catabolismi tryptophani posuerunt in suppressione responsionis immunis antitumoris 40,41,42.Hic demonstramus inhibitionem tryptophani adsumptionis per colaphum SLC7A5 in cellulis pulmonis cancri provenire in diminutione subsequenti in graduum cellularum NAD et concomitantis attenuationis actionis glycolyticae.In summa, nostrum studium biologicum fundamentum praebet mutationum in serum metabolismi, quae cum maligna mutatione pulmonis adenocarcinoma coniungitur.
mutationes EGFR mutationes sunt frequentissimae mutationum agitatorum in patientibus cum NSCLC.In nostro studio invenimus aegros cum mutatione EGFR (n = 41) habuisse profiles metabolomicos altiores similes aegris cum generis silvestribus EGFR (n = 31), quamvis invenimus deminutionem serum gradus aliquorum EGFR mutant aegros in acylcarnitinis aegros.Munus acylcarnitinorum statutum est ex cytoplasmo in matricem mitochondrialem coetus acyl transferre, ducentes ad oxidationem acida pinguia ad industriam producendam 55 .Cum nostris inventis consentaneum est, recens studium etiam similes metabolomo profile inter EGFR mutant et EGFR tumores agrestes generis notans, dividendo metabolomum globalis textus 102 pulmonis adenocarcinoma exempla50.Interestingly, acylcarnitinum contentum etiam in EGFR mutant globus repertum est.Quare, sive mutationes in acylcarnitinis gradibus reflectunt, EGFR metabolicae mutationes inductae et subiectae viae hypotheticae plus mereri possunt studium.
In fine, studium nostrum serum metabolicum classificantem constituit ad diagnosim differentialis nodulorum pulmonalis ac laboris fluxum proponit qui aestimationem periculosam optimize potest et administrationem clinicam faciliorem quam CT scan protegendo subnixam.
Hoc studium approbavit Ethica Committee Solis Yat-sen University Cancer Hospitalis, Primum Socius Hospitalis Solem Yat-sen University, et Ethica Committee de Zhengzhou University Cancer Hospitalis.In inventione et sanatione interna, 174 sera ab hominibus sanae et 244 serae ex benignis nodulis collectae sunt a singulis examinibus medicinae annuis subeundae apud Department of Cancer Control et Praeventionis, Sun Yat-sen University Cancer Centre, et 166 benignae nodulae.seri.Stage I pulmonis adenocarcinomas ex Sole Yat-sen Universitatis Cancer Centre collectae sunt.In cohorte externa sanationis erant 48 casus noduli benigni, 39 casus scaenae I pulmo adenocarcinoma a Primo Hospitali Sol Yat-sen Universitatis foederatae, et 24 casus scaenae I pulmo adenocarcinoma a Zhengzhou Cancer Hospitalis.Sol Yat-sen University Cancer Centrum etiam XVI casus collegit scaenicae I cancer cellae squamae ad probandum facultatem diagnosticam metabolicae classificantis statuti (instantiae patientis in Tabula Accessione 5 ostenduntur).Exempla ex cohorte inventionis et cohorte internae sanationis collectae sunt inter Ianuarii 2018 et Maii 2020. Exempla in radice cohortis externae collectae inter Augustum 2021 et Octobrem 2022. Ad minuendum genus bipertitum, circiter pares numero casuum masculinorum et feminarum singulis assignati sunt. cohortis.Inventio Team and Interna Review Quadrigis.Genus participium determinatum est secundum famam sui ipsius.Informatus consensus ab omnibus participantibus impetravit nullaque emenda provisa est.Subiecti cum benignis nodulis erant cum stabulo CT scan- dentia ad 2 ad 5 annos tempore analyseos, excepto 1 casu ab radice externa sanationis, quae praeoperative et ab histopathologia praecogniti colligebatur.Bronchitis chronicis exceptis.Pulmonum adenocarcinoma ante pulmonem resectiones colligebantur et diagnosi pathologica confirmabantur.Specimina sanguinis jejunii collecta sunt in serum fistulae separationis sine anticoagulantibus.Specimina sanguinis concreta sunt per 1 horam in cella temperie et tunc centrifugae 2851 × g per 10 minuta ad 4°C colligendi serum supernatantem.Serum aliquota congelata in -80°C usque ad extractionem metabolitam.Department Cancri Praeventionis et Examen Medical Solis Yat-sen University Cancer Centrum piscinam serum e offerentium numero 100 collegit, incluso pari numero hominum et annorum 40 ad 55 annos.Aequalia volumina singulorum exemplorum donatoris mixta erant, stagnum inde aliquotiens et ad -80°C repositum.Serum mixtum adhibitum est ut materia qualitatis qualitatis imperium et normae datae referuntur.
Relatio serum et experimentorum exempla dilapsa et metabolitae extracta sunt utens methodo composita (MTBE/methanol/aqua) 56 .Breviter 50 µl serum mixtum est 225 µl methanolum glaciei-frigidi et 750 µl yl yl tert-butyl aetheris (MTBE).Mixturam et incubant glaciem per 1 horam.Exempla tunc mixta sunt et vortex cum 188 µl aquae gradus MS-gradus continentium signa interna (13C-lactata, 13C3-pyruvata, 13C-methionina, 13C6-isoleucina, ex Cantabrigia Isotope Laboratories empta).Mixtura tunc centrifugiebatur ad 15,000 × g pro 10 min in 4°C, et pars inferior in duos fistulas (125 µL singulas) translata est pro analysis LC-MS in modis positivis et negativis.Demum, specimen ad siccitatem evaporatum in concentrator-magno cursu vacuo.
Metabolitae aridae in 120 µl ex 80% acetonitri restituti, vortex pro 5 min, et centrifugi ad 15,000 × g pro 10 min ad 4°C.Supernatantes in succinum phialas vitreas cum microinserts pro metabolomicis studiis translata sunt.Analysis metabolomicae indeterminatae de chromatographia liquido ultra-faciendo-magno-resolutione spectrometriae massae (UPLC-HRMS) suggestum.Metabolitae a Dionex ultima 3000 UPLC systemate separatae sunt et columnae ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 µm, Aquae).Ion modo positivo, gradus mobiles 95% (A) et 50 acetonitrile (B), singula continentes 10 mmol/L ammonium acetatis et 0.1% acidum formic.Negative, phases mobiles A et B, 95% et L% acetonitrile continebat, respective acetas ammonium 10 mmol/L continebat, pH = 9. Progressio clivi talis erat: 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. Columella ad 40°C conservata est et specimen ad 10°C in autosampler.Rate fluxus erat 0.3 ml/min, iniectio voluminis 3 µl erat.A Q-Exactiva Orbitrapi spectrometri massae (Thermo Fisher Scientific) cum electrospray ionizationis (ESI) principium in pleno scan modo operatum est et cum ddMS2 vigilantia modo ad magnas notitiarum volumina colligendas copulata est.Parametri MS positi sunt hoc modo: imbre voltage +3.8 kV/- 3.2 kV, temperatura capillaris 320°C, gasi protegens 40 arb, gasi auxiliaris 10 arb, temperatura calefacientis 350°C, intuens range 70-1050 m/ h; senatus consultum.70 000. Data acquisita sunt usura Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific).
Ad qualitatem datam aestimandam, quale imperium fundunt (QC) exemplaria generata sunt, removendo 10 μL aliquos supernatantis ex unoquoque exemplo.Sex injectiones qualitatis specimen imperium in principio seriei analyticae enucleatae sunt ad stabilitatem systematis UPLC-MS aestimandam.Exemplarum qualitatem temperantiae tunc temporis in massam introducta sunt.Omnes 11 batches serum exemplorum in hoc studio enucleata sunt a LC-MS.Aliquot Seri piscinae mixturae ex 100 oblatoribus salubribus adhibitae sunt ut materias in singulis batches referentes ad processum extractionem monitorem et ad batch-ad batch effectus accommodant.Analysis metabolomicorum de inventione cohortis, cohortis sanationis internae, et cohors externa sanatio facta est in Universitate Metabolomica Centrum Solis Yat-sen.Laboratorium externum Guangdong University of technologiae Analysis et Testing Centrum etiam 40 exempla e cohorte externa evolvit ad faciendum exemplar classificantis probandum.
Post extractionem et refectionem, quantitas absoluta serum metabolitarum mensurata est utens ultra-alta effectus spectrometriae liquidae chromatographiae-tandem massae (quadrupolae Agilent 6495) cum fonte electrospray ionizatione (ESI) in multiplici motu magna (MRM) modo.ACQUITAS BEH Amide columna (2.1 × 100 mm, 1.7 µm, Aquae) metabolitae separabantur.Mobile phase ex 90% (A) et 5% acetonitrili (B) cum 10 mmol/L ammonium acetate et solutione 0.1% ammoniaci constabat.Progressio clivi talis erat: 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.Columna conservata est ad 40 °C et specimen ad 10°C in autosampler.Rate fluxus erat 0.3 mL/min et volumen iniectio 1 μL erat.Parametri MS positi sunt hoc modo: intentionis capillaris ±3.5 kv, pressio nebulizer 35 psi, vagina gasi fluens 12 L/min, vagina gas temperatura 350°C, gas temperies siccans 250°C, et exsiccans gas fluunt 14 l/min.MRM conversiones tryptophani, pyruvate, lactati, hypoxanthini et xanthini 205.0-187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 et 151.0–107.9 resp.Data collectae sunt utens Missa Venator B.07.00 (Agilent Technologies).Serum enim exempla, tryptophan, pyruvata, lactatum, hypoxanthine, et xanthine, quantitatis sunt curvae calibrationis modalis mixtionis solutionum utentes.Specimina cellularum, tryptophan contentum normalizatum ad vexillum internum et dapibus massa cellularum.
Peak extractio (m/z et retentionis temporis (RT)) fiebat utens Compone Inventionis 3.1 et TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific).Ad tollendas differentias potentiales inter batches, unumquodque apicem specimen propriae experimenti divisum est per proprium apicem relationis materiae ab eadem massa ad abundantiam relativam obtinendam.Relativum vexillum deviationes signorum internorum ante et post standardizationem in Tabula Accessione monstrantur 6. Differentiae inter duos circulos notantur a rate inventio falsae (FDR<0.05, Wilcoxon signavit test gradum) et duplex mutatio (1.2 vel <0.83).Rudis MS notitia de extractis notis et relatio serum emendatorum data MS exhibetur in Data additamentis 1 et in Data additamentis 2, respectively.Apicem annotationem fiebat secundum quatuor identitatis gradus definitos, metabolitis inclusos, compositos putative annotatos, compositos classes putative characterisas, compositos ignotos 22 .Ex investigationibus datorum in Compone Inventionis 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), composita biologica cum MS/MS congruentibus signis convalidatis vel in mzCloud (score 85) seu Chemspider intermedia inter metabolomi differentialis electa sunt.Apicem annotationes pro unaquaque pluma in Data additamentis comprehenduntur 3. MetaboAnalyst 5.0 usus est pro analysi univariate summae copiae metabolitae normalizatae.MetaboAnalyst 5.0 etiam aestimanda KEGG via locupletandi analysi innititur in metabolitis insigniter diversis.Analysis principalis componentis (PCA) et quadrata minima partialis analysi discriminantis (PLS-DA) enucleata sunt utens involucrum programmatum (v.1.26.4) cum ACERVUS ordinationem et autoscaling.Optimae metabolitae biomarki exemplar ad malignitatem noduli praenuntiandam generatum est regressionem logisticam binarii utens cum diminutione absoluta ac delectu operante (LASSO, R involucrum v.4.1-3).Executio distinctionis exemplar in deprehendendi et sanationis causarum computatione auc fundatum in analysis ROC secundum sarcinam pROC notabatur (v.1.18.0.).Optima probabilitas intervalli consecuta est in maximo exemplari Youden index (sensibilitas + speciei – 1).Exempla cum valores minores vel maiores quam limen praedicentur benigni noduli et pulmonis adenocarcinoma respective.
A549 cellulae (#CCL-185, American Type Culture Collection) creverunt in medio F-12K, continens 10% FBS.Derepta brevis RNA (shRNA) sequentia targeting SLC7A5 et nontargeting control (NC) insertae sunt vectoris lentiviralis pLKO.1-puro.Sequentiae antisense shSLC7A5 sunt haec: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′).elementorum ad SLC7A5 (#5347) et tubulinum (#2148) empti sunt e Technologia Cell signaling.Corpora ad SLC7A5 et tubulin ad dilutionem 1:1000 pro analysi occidentali adhibita.
Hortus navalis XF Accentus Glycolyticus Test mensurat acidificationem extracellularem (ECAR) campester.In primordio, glucose, oligomycin A, 2-DG successiue administrabantur ad experiendam facultatem cellularum glycolyticorum ab ECAR mensuratae.
A549 cellulae cum potestate non-targa (NC) et shSLC7A5 (Sh1, Sh2) patellae erant pernoctare in 10 cm diametro patellae.Metabolitae cellae extractae sunt cum 1 ml glaciei frigidae 80% methanolum aqueum.Cellae in solutione methanoli abrasae, in novam tubum collectae, et centrifugae ad 15,000 × g pro 15 min ad 4°C.Collecta 800 µl supernatantis et siccae utens summa celeritate vacuo concentrator.Pelliculae metabolitae aridae tunc pro gradibus tryptophani enucleatae sunt utentes LC-MS/MS de quibus supra.NAD(H) gradus cellularum A549 (NC et shSLC7A5) mensuratae sunt utentes ornamentum colorimetricorum (#K337, BioVision) quantitatis NAD+/NADH secundum mandatum fabrica.Dapibus gradus mensurati sunt pro singulis specimen ad quantitatem metabolitarum normalize.
Nullae statisticae methodi praeliminari adhibebantur ad magnitudinem exempli determinandam.Priora studia metabolomica quae ad inventionem biomarki tendebant 15,18 pro magnitudine determinationis aestimata sunt, et cum his relationibus comparata, specimen nostrum sufficiebat.Nulla exempla cohortis a studio excluduntur.Serum exemplaria passim catervae inventio assignata sunt (306 casuum 74,6%) et coetus internae sanationis (104 casus, 25.4%) pro studiis metabolomicis indetractatis.Nos quoque casus 70 passim delegimus e singulis coetus ex inventione metabolomicorum iaculis destinata.Indagatores in LC-MS notitia collectionis et analysi catervatim distributi excaecati sunt.Analyses statisticae metabolomicorum notitiarum et experimentorum cellularum describuntur in respectivis Proventuum, Figurae Fabulae, ac sectiones Methodi.Quantitas tryptophan, NADT, et actio glycolyticae cellularum ter independenter cum eventibus identicis fiebant.
Ad plura de studiorum consilio, Natural Portfolio Report Abstractum cum hoc articulo coniungitur.
Rudis MS notitia linimentorum extractorum et notitiae ordinariae MS notitiae serum relationis in Data 1 additamento et additamento data 2, respectively monstrantur.Apicem annotationes pro differentialibus notis in Supplementario Data 3. LUAD TCGA dataset e https://portal.gdc.cancer.gov/ deduci possunt.Data initus ad machinandum graphium praebetur in fonte data.Fons data pro hoc articulo providetur.
National Lung Screening Study Group, etc. Reducendo pulmonem cancri mortalitatem cum dose humili tomographiam computavit.Septentrionalium Angliae.J. Med.365, 395-409 (2011).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR et Propheta, PC Cancri pulmonis utentes humili dose helical CT protegendo: consequitur e Nationali pulmone protegendo (NLST).J. Med.Screen 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al.Cancrum pulmonum reducens mortalitatem cum volutricibus CT protegendis in iudicium temereizatum.Septentrionalium Angliae.J. Med.382, 503-513 (2020).
Post tempus: Sep-18-2023