Tha breithneachadh eadar-dhealaichte air nodalan sgamhain a chaidh an comharrachadh le tomagrafaireachd coimpiutaichte (CT) fhathast na dhùbhlan ann an cleachdadh clionaigeach. An seo, tha sinn a’ comharrachadh metabolome cruinneil 480 sampall serum, a’ gabhail a-steach smachdan fallain, nodalan sgamhain neo-àbhaisteach, agus adenocarcinoma sgamhain ìre I. Tha pròifilean metabolomic sònraichte aig adenocarcinomas, ach tha coltas àrd aig nodalan neo-àbhaisteach agus daoine fallain ann am pròifilean metabolomic. Anns a’ bhuidheann sgrùdaidh (n = 306), chaidh seata de 27 metabolites a chomharrachadh gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar nodalan neo-àbhaisteach agus malignant. B’ e AUC a’ mhodail eadar-dhealaichte anns na buidhnean dearbhaidh a-staigh (n = 104) agus dearbhaidh taobh a-muigh (n = 111) 0.915 agus 0.945, fa leth. Nochd mion-sgrùdadh slighe metabolites glycolytic nas àirde co-cheangailte ri tryptophan nas lugha ann an serum adenocarcinoma sgamhain an taca ri nodalan neo-àbhaisteach agus smachdan fallain, agus mhol e gu bheil gabhail tryptophan a’ brosnachadh glycolysis ann an ceallan aillse sgamhain. Tha an sgrùdadh againn a’ cur cuideam air luach comharran bith-eòlasach metabolite serum ann a bhith a’ measadh cunnart nodalan sgamhain a lorgar le CT.
Tha breithneachadh tràth deatamach gus ìrean mairsinn a leasachadh airson euslaintich aillse. Tha toraidhean bho Dheuchainn Sgrìonaidh Aillse Sgamhain Nàiseanta na SA (NLST) agus Sgrùdadh NELSON na h-Eòrpa air sealltainn gum faod sgrìonadh le tomagrafaireachd coimpiutaichte dòs ìosal (LDCT) bàsmhorachd aillse sgamhain a lughdachadh gu mòr ann am buidhnean àrd-chunnart1,2,3. Bho chaidh LDCT a chleachdadh gu farsaing airson sgrìonadh aillse sgamhain, tha tricead lorg rèidiografach gun fhiosta de nodalan sgamhain gun chomharran air a bhith a’ dol am meud4. Tha nodalan sgamhain air am mìneachadh mar neo-shoilleireachd fòcas suas ri 3 cm ann an trast-thomhas5. Tha duilgheadasan againn ann a bhith a’ measadh coltachd aillse agus a’ dèiligeadh ris an àireamh mhòr de nodalan sgamhain a lorgar gun fhiosta air LDCT. Faodaidh cuingealachaidhean CT leantainn gu sgrùdaidhean leanmhainn tric agus toraidhean meallta-dheimhinneach, a’ leantainn gu eadar-theachd neo-riatanach agus cus làimhseachaidh6. Mar sin, tha feum air comharran bith-eòlasach earbsach agus feumail a leasachadh gus aillse sgamhain aithneachadh gu ceart anns na tràth ìrean agus a’ mhòr-chuid de nodalan neo-àbhaisteach a chomharrachadh aig an lorg tùsail7.
Tha mion-sgrùdadh moileciuil coileanta air fuil (serum, plasma, ceallan mononuclear fala imeallach), a’ gabhail a-steach genomics, proteomics no methylation DNA8,9,10, air leantainn gu ùidh a tha a’ sìor fhàs ann a bhith a’ lorg comharran bith-eòlasach breithneachaidh airson aillse sgamhain. Aig an aon àm, bidh dòighean-obrach metabolomics a’ tomhas thoraidhean crìochnachaidh ceallach a tha fo bhuaidh ghnìomhan endogenous agus exogenous agus mar sin air an cur an sàs gus toiseach agus toradh galair a ro-innse. Tha cromatagrafaidheachd leaghaidh-speictreamachd tomad tandem (LC-MS) na dhòigh a thathas a’ cleachdadh gu farsaing airson sgrùdaidhean metabolomics air sgàth a chugallachd àrd agus an raon fiùghantach mòr, a dh’ fhaodas metabolites le diofar fheartan fiosaigeach-cheimigeach11,12,13 a chòmhdach. Ged a chaidh mion-sgrùdadh metabolomic cruinneil air plasma / serum a chleachdadh gus comharran bith-eòlasach co-cheangailte ri breithneachadh aillse sgamhain14,15,16,17 agus èifeachdas làimhseachaidh a chomharrachadh,18 tha seòrsachairean metabolite serum gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar nodalan sgamhain neo-àbhaisteach agus malignant fhathast ri sgrùdadh gu mòr. - rannsachadh mòr.
’S e adenocarcinoma agus carcinoma cealla sgàineach an dà phrìomh fho-sheòrsa de aillse sgamhain neo-bheag-cheallach (NSCLC). Tha diofar dheuchainnean sgrìonaidh CT a’ nochdadh gur e adenocarcinoma an seòrsa histologach as cumanta de aillse sgamhain1,19,20,21. Anns an sgrùdadh seo, chleachd sinn cromatagrafaidheachd leaghaidh ultra-choileanaidh-speictreamadaireachd mais àrd-rèiteachaidh (UPLC-HRMS) gus mion-sgrùdadh metabolomics a dhèanamh air 695 sampall serum gu h-iomlan, a’ gabhail a-steach smachdan fallain, nodalan sgamhain neo-àicheil, agus ≤3 cm a chaidh a lorg le CT. Sgrìonadh airson adenocarcinoma sgamhain Ìre I. Chomharraich sinn pannal de metabolites serum a tha a’ sgaradh adenocarcinoma sgamhain bho nodalan neo-àicheil agus smachdan fallain. Nochd mion-sgrùdadh beairteachaidh slighe gu bheil metabolism tryptophan agus glùcois neo-àbhaisteach nan atharrachaidhean cumanta ann an adenocarcinoma sgamhain an taca ri nodalan neo-àicheil agus smachdan fallain. Mu dheireadh, stèidhich sinn agus dhearbh sinn seòrsachaidh metabolach serum le sònrachas agus cugallachd àrd gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar nodalan sgamhain malignant agus neo-àbhaisteach a lorgar le LDCT, a dh’ fhaodadh cuideachadh le breithneachadh eadar-dhealaichte tràth agus measadh cunnairt.
Anns an sgrùdadh làithreach, chaidh sampallan serum a bha co-ionnan ri gnè is aois a chruinneachadh air ais bho 174 smachd fallain, 292 euslaintich le nodalan sgamhain neo-àbhaisteach, agus 229 euslaintich le adenocarcinoma sgamhain ìre I. Tha feartan deamografach nan 695 cuspairean air an sealltainn ann an Clàr Taiceil 1.
Mar a chithear ann am Figear 1a, chaidh 480 sampall serum gu h-iomlan, nam measg 174 smachd fallain (HC), 170 nodalan neo-àicheil (BN), agus 136 sampall adenocarcinoma sgamhain (LA) ìre I, a chruinneachadh aig Ionad Ailse Oilthigh Sun Yat-sen. Buidheann lorg airson pròifileadh metabolach neo-chuimsichte a’ cleachdadh cromatagrafaidheachd leaghaidh ultra-choileanaidh-speictreamadraidh mais àrd-rùn (UPLC-HRMS). Mar a chithear ann am Figear Taiceil 1, chaidh metabolites eadar-dhealaichte eadar LA agus HC, LA agus BN a chomharrachadh gus modail seòrsachaidh a stèidheachadh agus tuilleadh sgrùdaidh a dhèanamh air mion-sgrùdadh slighe eadar-dhealaichte. Chaidh 104 sampall a chruinnich Ionad Ailse Oilthigh Sun Yat-sen agus 111 sampall a chruinnich dà ospadal eile a chur fo dhearbhadh a-staigh agus a-muigh, fa leth.
a Sluagh sgrùdaidh anns a’ chohort lorg a chaidh tro mhion-sgrùdadh metabolomics serum cruinneil a’ cleachdadh cromatagrafaidheachd leaghaidh ultra-choileanaidh-speictreamachd mais àrd-rèiteachaidh (UPLC-HRMS). b Mion-sgrùdadh eadar-dhealachaidh ceàrnagan as lugha pàirteach (PLS-DA) den metabolome iomlan de 480 sampall serum bhon chohort sgrùdaidh, a’ gabhail a-steach smachdan fallain (HC, n = 174), nodalan neo-àicheil (BN, n = 170), agus adenocarcinoma sgamhain ìre I (Los Angeles, n = 136). +ESI, modh ianachaidh electrospray deimhinneach, -ESI, modh ianachaidh electrospray àicheil. c–e Tha metabolites le pailteas gu math eadar-dhealaichte ann an dà bhuidheann sònraichte (deuchainn rang ainmichte Wilcoxon dà-earballach, luach p atharraichte ìre lorg meallta, FDR <0.05) air an sealltainn ann an dearg (atharrachadh fillte > 1.2) agus gorm (atharrachadh fillte < 0.83). ) air an sealltainn air grafaig a’ bholcàno. f Mapa teas cruinneachaidh ìreachail a’ sealltainn eadar-dhealachaidhean mòra ann an àireamh nam metabolites le notaichean eadar LA agus BN. Tha dàta tùsail air a thoirt seachad ann an cruth faidhlichean dàta tùsail.
Chaidh metabolome iomlan an t-serum de 174 HC, 170 BN agus 136 LA sa bhuidheann lorg a sgrùdadh le bhith a’ cleachdadh mion-sgrùdadh UPLC-HRMS. An toiseach, tha sinn a’ sealltainn gu bheil sampallan smachd càileachd (QC) a’ cruinneachadh gu teann ann am meadhan modail mion-sgrùdadh prìomh phàirtean (PCA) gun stiùireadh, a’ dearbhadh seasmhachd coileanadh an sgrùdaidh làithreach (Figear Taiceil 2).
Mar a chithear anns an anailis eadar-dhealachaidh phàirteach de na ceàrnagan as lugha (PLS-DA) ann am Figear 1b, fhuair sinn a-mach gu robh eadar-dhealachaidhean soilleir eadar LA agus BN, LA agus HC ann am modhan ianachaidh electrospray dearbhach (+ESI) agus àicheil (−ESI). Ach, cha deach eadar-dhealachaidhean cudromach sam bith a lorg eadar BN agus HC ann an suidheachaidhean +ESI agus -ESI.
Lorg sinn 382 feart eadar-dhealaichte eadar LA agus HC, 231 feart eadar-dhealaichte eadar LA agus BN, agus 95 feart eadar-dhealaichte eadar BN agus HC (deuchainn rang ainmichte Wilcoxon, FDR <0.05 agus atharrachadh iomadach >1.2 no <0.83) (Figear .1c-e). Chaidh na prìomh àiteachan a chomharrachadh tuilleadh (Dàta a bharrachd 3) an aghaidh stòr-dàta (leabharlann mzCloud/HMDB/Chemspider) le luach m/z, ùine gleidhidh agus rannsachadh speactram mais briseadh sìos (mion-fhiosrachadh air a mhìneachadh anns an earrann Modhan) 22. Mu dheireadh, chaidh 33 agus 38 metabolites le mìneachadh le eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas a chomharrachadh airson LA an aghaidh BN (Figear 1f agus Clàr a bharrachd 2) agus LA an aghaidh HC (Figear a bharrachd 3 agus Clàr a bharrachd 2), fa leth. An coimeas ri sin, cha deach ach 3 metabolites le eadar-dhealachaidhean mòra ann am pailteas a chomharrachadh ann am BN agus HC (Clàr a bharrachd 2), a rèir an tar-lùbadh eadar BN agus HC ann am PLS-DA. Tha na metabolites eadar-dhealaichte seo a’ còmhdach raon farsaing de bhitheag-eòlas (Figear a bharrachd 4). Còmhla, tha na toraidhean seo a’ sealltainn atharrachaidhean mòra ann am metabolome an t-serum a tha a’ nochdadh cruth-atharrachadh malignant aillse sgamhain tràth-ìre an taca ri nodalan sgamhain neo-àbhaisteach no cuspairean fallain. Aig an aon àm, tha coltas metabolome an t-serum de BN agus HC a’ moladh gum faodadh nodalan sgamhain neo-àbhaisteach mòran fheartan bith-eòlasach a cho-roinn le daoine fallain. Leis gu bheil mùthaidhean gine gabhadair factar fàis epidermal (EGFR) cumanta ann am fo-sheòrsa adenocarcinoma sgamhain 23, dh’ fheuch sinn ri buaidh mùthaidhean draibhear air metabolome an t-serum a dhearbhadh. An uairsin rinn sinn mion-sgrùdadh air pròifil metabolomic iomlan 72 cùis le inbhe EGFR anns a’ bhuidheann adenocarcinoma sgamhain. Gu inntinneach, lorg sinn pròifilean coimeasach eadar euslaintich mutant EGFR (n = 41) agus euslaintich seòrsa fiadhaich EGFR (n = 31) ann am mion-sgrùdadh PCA (Figear a bharrachd 5a). Ach, chomharraich sinn 7 metabolites aig an robh atharrachadh mòr air an pailteas ann an euslaintich le mùthadh EGFR an taca ri euslaintich le EGFR fiadhaich (deuchainn-t, p < 0.05 agus atharrachadh fillte > 1.2 no < 0.83) (Figear Taiceil 5b). Is e acylcarnitines a’ mhòr-chuid de na metabolites sin (5 a-mach à 7), a tha a’ cluich pàirt chudromach ann an slighean oxidation searbhag geir.
Mar a chithear san t-sruth-obrach a chithear ann am Figear 2a, fhuaireadh comharran bith-eòlasach airson seòrsachadh nodalan a’ cleachdadh obrachaichean crìonadh as lugha iomlan agus taghadh stèidhichte air 33 metabolites eadar-dhealaichte a chaidh an comharrachadh ann an LA (n = 136) agus BN (n = 170). An cothlamadh as fheàrr de chaochladairean (LASSO) - modail ath-tharraing logistic dà-fhillte. Chaidh dearbhadh-crois deich-fhillte a chleachdadh gus earbsachd a’ mhodail a dhearbhadh. Tha taghadh caochladairean agus riaghladh paramadair air an atharrachadh le peanas meudachadh coltachd le paramadair λ24. Chaidh mion-sgrùdadh metabolomics cruinneil a dhèanamh gu neo-eisimeileach anns na buidhnean dearbhaidh a-staigh (n = 104) agus dearbhaidh a-muigh (n = 111) gus coileanadh seòrsachaidh a’ mhodail eadar-dhealachaidh a dhearbhadh. Mar thoradh air an sin, chaidh 27 metabolites anns an t-seata lorg a chomharrachadh mar am modail eadar-dhealachaidh as fheàrr leis an luach AUC cuibheasach as motha (Figear 2b), agus am measg sin bha gnìomhachd nas àirde aig 9 agus gnìomhachd nas ìsle aig 18 ann an LA an taca ri BN (Figear 2c).
Sruth-obrach airson seòrsachadh nodalan sgamhain a thogail, a’ gabhail a-steach taghadh a’ phannail as fheàrr de mheitibilitean serum anns an t-seata lorg a’ cleachdadh modail ath-tharraing logistic dà-fhillte tro dhearbhadh crois deich-fhillte agus measadh coileanadh ro-innseach ann an seataichean dearbhaidh a-staigh agus a-muigh. b Staitistig dearbhaidh crois de mhodail ath-tharraing LASSO airson taghadh bith-chomharran metabolach. Tha na h-àireamhan a tha air an toirt seachad gu h-àrd a’ riochdachadh an àireamh chuibheasach de bhith-chomharran a chaidh a thaghadh aig λ sònraichte. Tha an loidhne dhotagach dhearg a’ riochdachadh luach cuibheasach AUC aig an lambda co-fhreagarrach. Tha bàraichean mearachd liath a’ riochdachadh na luachan AUC as ìsle agus as àirde. Tha an loidhne dhotagach a’ comharrachadh a’ mhodail as fheàrr leis na 27 bith-chomharran taghte. AUC, farsaingeachd fon lùb feart obrachaidh glacadair (ROC). c Atharrachaidhean fillte de 27 metabolitean taghte anns a’ bhuidheann LA an taca ris a’ bhuidheann BN anns a’ bhuidheann lorg. Colbh dearg - gnìomhachadh. Tha an colbh gorm na chrìonadh. d–f Lùban feart obrachaidh glacadair (ROC) a’ sealltainn cumhachd a’ mhodail eadar-dhealaichte stèidhichte air 27 measgachadh metabolite anns na seataichean dearbhaidh lorg, a-staigh agus a-muigh. Tha dàta tùsail air a thoirt seachad ann an cruth fhaidhlichean dàta tùsail.
Chaidh modail ro-innse a chruthachadh stèidhichte air co-èifeachdan ath-tharraing cuideamaichte nan 27 metabolites seo (Clàr Leasachail 3). Thug mion-sgrùdadh ROC stèidhichte air na 27 metabolites seo luach farsaingeachd fon lùb (AUC) de 0.933, bha cugallachd buidhne lorg 0.868, agus bha sònrachas 0.859 (Figear 2d). Aig an aon àm, am measg nan 38 metabolites eadar-dhealaichte le nòtaichean eadar LA agus HC, choilean seata de 16 metabolites AUC de 0.902 le cugallachd de 0.801 agus sònrachas de 0.856 ann a bhith ag eadar-dhealachadh LA bho HC (Figear Leasachail 6a-c). Chaidh luachan AUC stèidhichte air stairsnich atharrachaidh fillte eadar-dhealaichte airson metabolites eadar-dhealaichte a choimeas cuideachd. Fhuair sinn a-mach gun robh am modail seòrsachaidh a’ coileanadh as fheàrr ann a bhith ag eadar-dhealachadh eadar LA agus BN (HC) nuair a chaidh an ìre atharrachaidh fillte a shuidheachadh gu 1.2 an aghaidh 1.5 no 2.0 (Figear Leasachail 7a,b). Chaidh am modail seòrsachaidh, stèidhichte air 27 buidhnean metabolite, a dhearbhadh tuilleadh ann an cohorts a-staigh agus a-muigh. B’ e an AUC 0.915 (cugallachd 0.867, sònrachas 0.811) airson dearbhadh a-staigh agus 0.945 (cugallachd 0.810, sònrachas 0.979) airson dearbhadh a-muigh (Figear 2e, f). Gus èifeachdas eadar-obair-lannan a mheasadh, chaidh 40 sampall bhon chohort a-muigh a sgrùdadh ann an obair-lann a-muigh mar a chaidh a mhìneachadh anns an earrann Modhan. Choilean cruinneas an t-seòrsachaidh AUC de 0.925 (Figear a bharrachd 8). Leis gur e carcinoma cealla sgàineach sgamhain (LUSC) an dàrna fo-sheòrsa as cumanta de aillse sgamhain neo-bheag-cheallan (NSCLC) às deidh adenocarcinoma sgamhain (LUAD), rinn sinn deuchainn cuideachd air comas dearbhte feumail phròifilean metabolach. BN agus 16 cùis de LUSC. B’ e 0.776 an AUC airson eadar-dhealachadh eadar LUSC agus BN (Figear a bharrachd 9), a’ nochdadh comas nas miosa an taca ri eadar-dhealachadh eadar LUAD agus BN.
Tha sgrùdaidhean air sealltainn gu bheil ceangal dearbhach eadar meud nan nodalan air ìomhaighean CT agus coltachd aillseachd agus gu bheil e fhathast na phrìomh fheart ann an làimhseachadh nodalan25,26,27. Sheall mion-sgrùdadh air dàta bhon chohort mhòr de sgrùdadh sgrìonaidh NELSON gu robh an cunnart aillseachd ann an cuspairean le nodan <5 mm eadhon coltach ris an fhear ann an cuspairean às aonais nodan28. Mar sin, is e 5 mm am meud as ìsle a dh’ fheumas sgrùdadh CT cunbhalach, mar a tha air a mholadh leis a’ Chomann Thoracic Bhreatainn (BTS), agus 6 mm, mar a tha air a mholadh leis a’ Chomann Fleischner29. Ach, tha nodalan nas motha na 6 mm agus às aonais feartan neo-àbhaisteach follaiseach, ris an canar nodalan sgamhain neo-chinnteach (IPN), fhathast na dhùbhlan mòr ann am measadh agus riaghladh ann an cleachdadh clionaigeach30,31. An uairsin rinn sinn sgrùdadh air an robh buaidh aig meud nodalan air soidhnichean metabolach a’ cleachdadh sampallan cruinnichte bho na cohorts lorg agus dearbhaidh a-staigh. Le fòcas air 27 biomarkers dearbhte, rinn sinn coimeas an toiseach eadar pròifilean PCA de metabolomes HC agus BN fo-6 mm. Fhuair sinn a-mach gun robh a’ mhòr-chuid de na puingean dàta airson HC agus BN a’ dol thairis air a chèile, a’ sealltainn gu robh ìrean metabolite serum coltach anns an dà bhuidheann (Figear 3a). Dh’fhan na mapaichean feart thar raointean meud eadar-dhealaichte glèidhte ann am BN agus LA (Figear 3b, c), ach chaidh dealachadh fhaicinn eadar nodalan malignant agus neo-àbhaisteach anns an raon 6–20 mm (Figear 3d). Bha AUC de 0.927, sònrachas de 0.868, agus cugallachd de 0.820 aig a’ chohort seo airson ro-innse malignance nodalan a’ tomhas 6 gu 20 mm (Figear 3e, f). Tha na toraidhean againn a’ sealltainn gun urrainn don t-seòrsaiche atharrachaidhean metabolach air adhbhrachadh le cruth-atharrachadh malignant tràth a ghlacadh, ge bith dè meud an nodail.
ad Coimeas eadar pròifilean PCA eadar buidhnean sònraichte stèidhichte air seòrsachadh metabolach de 27 metabolites. CC agus BN < 6 mm. b BN < 6 mm an aghaidh BN 6–20 mm. ann an LA 6–20 mm an aghaidh LA 20–30 mm. g BN 6–20 mm agus 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 Lùb feart obrachaidh glacadair (ROC) a’ sealltainn coileanadh modail eadar-dhealaichte airson nodalan 6–20 mm. f Chaidh luachan coltachd obrachadh a-mach stèidhichte air a’ mhodail ath-tharraing logistic airson nodalan a’ tomhas 6–20 mm. Tha an loidhne dhotagach liath a’ riochdachadh an luach gearraidh as fheàrr (0.455). Tha na h-àireamhan gu h-àrd a’ riochdachadh ceudad nan cùisean a thathar a’ ro-innse airson Los Angeles. Cleachd deuchainn-t dà-earballach Oileanach. PCA, mion-sgrùdadh prìomh phàirtean. Raon AUC fon lùb. Tha dàta tùsail air a thoirt seachad ann an cruth fhaidhlichean dàta tùsail.
Chaidh ceithir sampallan (eadar 44–61 bliadhna a dh'aois) le meudan nodule sgamhain coltach ris (7–9 mm) a thaghadh tuilleadh gus coileanadh a’ mhodail ro-innse aillseachd a chaidh a mholadh a nochdadh (Figear 4a, b). Aig sgrìonadh tùsail, nochd Cùis 1 mar nodule cruaidh le calcification, feart co-cheangailte ri neo-chiontachd, ach nochd Cùis 2 mar nodule pàirt-chruaidh neo-chinnteach gun fheartan neo-chiontach follaiseach. Sheall trì cuairtean de sganaidhean CT leanmhainn gun do dh’fhan na cùisean sin seasmhach thar ùine 4 bliadhna agus mar sin chaidh am meas mar nodules neo-chiontach (Figear 4a). An coimeas ri measadh clionaigeach de sganaidhean CT sreathach, chomharraich mion-sgrùdadh metabolite serum aon-dhealbh leis a’ mhodail seòrsachaidh gnàthach na nodules neo-chiontach seo gu sgiobalta agus gu ceart stèidhichte air cuingealachaidhean coltachd (Clàr 1). Tha Figear 4b ann an cùis 3 a’ sealltainn nodule le comharran tarraing air ais pleural, a tha mar as trice co-cheangailte ri aillseachd32. Nochd Cùis 4 mar nodule pàirt-chruaidh neo-chinnteach gun fhianais air adhbhar neo-chiontach. Chaidh a h-uile cùis seo a ro-innse mar chùisean malignant a rèir modail an t-seòrsaiche (Clàr 1). Chaidh measadh adenocarcinoma sgamhain a nochdadh le sgrùdadh histopathological às dèidh lannsaireachd toirt air falbh sgamhain (Figear 4b). Airson an t-seata dearbhaidh taobh a-muigh, rinn an seòrsaiche metabolach ro-innse ceart air dà chùis de nodalan sgamhain neo-chinnteach nas motha na 6 mm (Figear Taiceil 10).
Dealbhan CT den uinneag aiseach anns na sgamhain ann an dà chùis de nodalan neo-àbhaisteach. Ann an cùis 1, sheall scan CT an dèidh 4 bliadhna nodalan seasmhach cruaidh a’ tomhas 7 mm le calcification anns an lobe ìosal deas. Ann an cùis 2, nochd scan CT an dèidh 5 bliadhna nodalan seasmhach, pàirt-chruaidh le trast-thomhas de 7 mm anns an lobe àrd deas. b Dealbhan CT uinneag aiseach nan sgamhain agus sgrùdaidhean pathology co-fhreagarrach de dhà chùis de adenocarcinoma ìre I mus deach na sgamhain a thoirt air falbh. Nochd cùis 3 nodalan le trast-thomhas de 8 mm anns an lobe àrd deas le tarraing air ais pleural. Nochd cùis 4 nodalan glainne-talmhainn pàirt-chruaidh a’ tomhas 9 mm anns an lobe àrd chlì. Staining hematoxylin agus eosin (H&E) de fhigheagan sgamhain air an toirt air falbh (bàr-sgèile = 50 μm) a’ sealltainn pàtran fàis acinar adenocarcinoma sgamhain. Tha saighdean a’ comharrachadh nodalan a chaidh an lorg air dealbhan CT. Tha dealbhan H&E nan ìomhaighean riochdachail de iomadh raon microscopach (>3) a chaidh a sgrùdadh leis an eòlaiche-pathology.
Còmhla, tha na toraidhean againn a’ sealltainn luach a dh’ fhaodadh a bhith aig comharran bith-eòlasach metabolite serum ann am breithneachadh eadar-dhealaichte air nodalan sgamhain, a dh’ fhaodadh dùbhlain a chruthachadh nuair a thathar a’ measadh sgrìonadh CT.
Stèidhichte air pannal dearbhte de dhiofar metabolitean, dh’fheuch sinn ri co-dhàimhean bith-eòlasach atharrachaidhean mòra metabolach a chomharrachadh. Chomharraich mion-sgrùdadh beairteachaidh slighe KEGG le MetaboAnalyst 6 slighean cumanta a chaidh atharrachadh gu mòr eadar an dà bhuidheann sònraichte (LA an aghaidh HC agus LA an aghaidh BN, p atharraichte ≤ 0.001, buaidh > 0.01). Bha na h-atharrachaidhean sin air an comharrachadh le buaireadh ann am metabolism pyruvate, metabolism tryptophan, metabolism niacin agus nicotinamide, glycolysis, cearcall TCA, agus metabolism purine (Figear 5a). An uairsin rinn sinn metabolomics cuimsichte gus prìomh atharrachaidhean a dhearbhadh a’ cleachdadh tomhas iomlan. Co-dhùnadh air metabolites cumanta ann an slighean cumanta atharraichte le speactramaitreachd mais trì-cheàrnach (QQQ) a’ cleachdadh inbhean metabolach dearbhte. Tha feartan deamografach sampall targaid sgrùdaidh metabolomics air an toirt a-steach ann an Clàr Leasachail 4. A rèir ar toraidhean metabolomics cruinneil, dhearbh mion-sgrùdadh cainníomach gu robh hypoxanthine agus xanthine, pyruvate, agus lactate air an àrdachadh ann an LA an taca ri BN agus HC (Figear 5b, c, p <0.05). Ach, cha deach eadar-dhealachaidhean cudromach sam bith a lorg anns na metabolites sin eadar BN agus HC.
Mion-sgrùdadh beairteachaidh slighe KEGG air metabolites gu math eadar-dhealaichte anns a’ bhuidheann LA an taca ris na buidhnean BN agus HC. Chaidh Globaltest dà-earballach a chleachdadh, agus chaidh luachan p atharrachadh a’ cleachdadh dòigh Holm-Bonferroni (p atharraichte ≤ 0.001 agus meud buaidh > 0.01). b–d Plotaichean fidheall a’ sealltainn ìrean hypoxanthine, xanthine, lactate, pyruvate, agus tryptophan ann an serum HC, BN, agus LA air an dearbhadh le LC-MS/MS (n = 70 gach buidheann). Tha loidhnichean dotaichte geala is dubha a’ comharrachadh a’ mheadhain agus a’ chairteal, fa leth. e Plota fidheall a’ sealltainn abairt mRNA Log2TPM (tar-sgrìobhaidhean gach millean) àbhaisteach de SLC7A5 agus QPRT ann an adenocarcinoma sgamhain (n = 513) an taca ri clò sgamhain àbhaisteach (n = 59) anns an t-seata dàta LUAD-TCGA. Tha am bogsa geal a’ riochdachadh an raoin eadar-chairteal, tha an loidhne dhubh chòmhnard sa mheadhan a’ riochdachadh a’ mheadhain, agus tha an loidhne dhubh dhìreach a tha a’ sìneadh bhon bhogsa a’ riochdachadh an eadar-ama earbsa 95% (CI). f Plota co-dhàimh Pearson de abairt SLC7A5 agus GAPDH ann an adenocarcinoma sgamhain (n = 513) agus clò sgamhain àbhaisteach (n = 59) anns an t-seata dàta TCGA. Tha an raon liath a’ riochdachadh an CI 95%. r, co-èifeachd co-dhàimh Pearson. g Ìrean tryptophan ceallach àbhaisteach ann an ceallan A549 air an tar-chur le smachd shRNA neo-shònraichte (NC) agus shSLC7A5 (Sh1, Sh2) air a dhearbhadh le LC-MS/MS. Tha mion-sgrùdadh staitistigeil air còig sampallan neo-eisimeileach gu bith-eòlasach anns gach buidheann air a thaisbeanadh. h Ìrean ceallach de NADt (NAD iomlan, a’ gabhail a-steach NAD+ agus NADH) ann an ceallan A549 (NC) agus ceallan A549 leagail sìos SLC7A5 (Sh1, Sh2). Tha mion-sgrùdadh staitistigeil air trì sampallan neo-eisimeileach gu bith-eòlasach anns gach buidheann air a thaisbeanadh. Chaidh gnìomhachd glycolytic cheallan A549 ro agus às dèidh leagail SLC7A5 a thomhas leis an ìre searbhachaidh taobh a-muigh cealla (ECAR) (n = 4 sampallan bith-eòlasach neo-eisimeileach gach buidheann). 2-DG,2-deoxy-D-glucose. Chaidh deuchainn t dà-earballach Oileanach a chleachdadh ann an (b–h). Ann an (g–i), tha bàraichean mearachd a’ riochdachadh a’ chuibheasachd ± SD, chaidh gach deuchainn a dhèanamh trì tursan gu neo-eisimeileach agus bha na toraidhean coltach ri chèile. Tha dàta tùsail air a thoirt seachad ann an cruth fhaidhlichean dàta tùsail.
A’ beachdachadh air buaidh mhòr metabolism tryptophan atharraichte anns a’ bhuidheann LA, rinn sinn measadh cuideachd air ìrean tryptophan serum anns na buidhnean HC, BN, agus LA a’ cleachdadh QQQ. Fhuair sinn a-mach gun robh tryptophan serum air a lùghdachadh ann an LA an taca ri HC no BN (p < 0.001, Figear 5d), a tha a rèir co-dhùnaidhean roimhe gu bheil ìrean tryptophan a’ cuairteachadh nas ìsle ann an euslaintich le aillse sgamhain na ann an smachdan fallain bhon bhuidheann smachd33,34,35. Lorg sgrùdadh eile a’ cleachdadh rianadair PET/CT 11C-methyl-L-tryptophan gun robh an ùine gleidhidh comharra tryptophan ann am clò aillse sgamhain air a mheudachadh gu mòr an taca ri leòintean neo-àbhaisteach no clò àbhaisteach36. Tha sinn a’ smaoineachadh gum faodadh an lùghdachadh ann an tryptophan ann an serum LA a bhith a’ nochdadh gabhail a-steach tryptophan gnìomhach le ceallan aillse sgamhain.
Tha fios cuideachd gur e NAD+37,38 toradh deireannach slighe kynurenine de catabolism tryptophan, agus is e sin fo-strat cudromach airson ath-bhualadh glyceraldehyde-3-phosphate le 1,3-bisphosphoglycerate ann an glycolysis39. Ged a tha sgrùdaidhean roimhe air fòcas a chuir air àite catabolism tryptophan ann an riaghladh dìonachd, dh’fheuch sinn ri soilleireachadh a dhèanamh air an eadar-chluich eadar mì-riaghladh tryptophan agus slighean glycolytic a chaidh fhaicinn san sgrùdadh làithreach. Tha fios gu bheil teaghlach giùlain solute 7 ball 5 (SLC7A5) na ghiùlan tryptophan43,44,45. Tha quinolinic acid phosphoribosyltransferase (QPRT) na enzyme a tha suidhichte sìos an abhainn bho shlighe kynurenine a bhios ag atharrachadh searbhag quinolinic gu NAMN46. Nochd sgrùdadh air seata dàta LUAD TCGA gu robh an dà chuid SLC7A5 agus QPRT air an àrdachadh gu mòr ann an clò tumhair an taca ri clò àbhaisteach (Figear 5e). Chaidh an àrdachadh seo fhaicinn ann an ìrean I agus II a bharrachd air ìrean III agus IV de adenocarcinoma sgamhain (Figear Taiceil 11), a’ nochdadh buaireadh tràth ann am metabolism tryptophan co-cheangailte ri tumorigeneis.
A bharrachd air sin, sheall an seata dàta LUAD-TCGA co-dhàimh dheimhinneach eadar abairt mRNA SLC7A5 agus GAPDH ann an sampallan euslaintich aillse (r = 0.45, p = 1.55E-26, Figear 5f). An coimeas ri sin, cha deach co-dhàimh chudromach sam bith a lorg eadar na soidhnichean gine sin ann an clò sgamhain àbhaisteach (r = 0.25, p = 0.06, Figear 5f). Lùghdaich lughdachadh SLC7A5 (Figear a bharrachd 12) ann an ceallan A549 ìrean tryptophan ceallach agus NAD (H) gu mòr (Figear 5g,h), agus mar thoradh air sin chaidh gnìomhachd glycolytic a lughdachadh mar a chaidh a thomhas le ìre searbhachaidh taobh a-muigh cealla (ECAR) (Figear 1). 5i). Mar sin, stèidhichte air atharrachaidhean metabolach ann an serum agus lorg in vitro, tha sinn a’ smaoineachadh gum faodadh metabolism tryptophan NAD + a thoirt gu buil tron t-slighe kynurenine agus pàirt chudromach a ghabhail ann a bhith a’ brosnachadh glycolysis ann an aillse sgamhain.
Tha sgrùdaidhean air sealltainn gum faodadh àireamh mhòr de nodalan sgamhain neo-chinnteach a lorgar le LDCT leantainn gu feum air deuchainnean a bharrachd leithid PET-CT, biopsy sgamhain, agus cus làimhseachadh air sgàth breithneachadh meallta-dheimhinneach de aillse.31 Mar a chithear ann am Figear 6, chomharraich an sgrùdadh againn pannal de metabolites serum le luach breithneachaidh a dh’ fhaodadh a bhith ann a dh’ fhaodadh sreathanachadh cunnairt agus riaghladh às dèidh sin nodalan sgamhain a lorgar le CT a leasachadh.
Bithear a’ measadh nodalan sgamhain le bhith a’ cleachdadh tomagrafaireachd coimpiutaichte dòs-ìosal (LDCT) le feartan ìomhaighean a tha a’ moladh adhbharan neo-àbhaisteach no malignant. Faodaidh toradh mì-chinnteach nodalan leantainn gu tursan leanmhainn tric, eadar-theachdan neo-riatanach, agus cus làimhseachaidh. Dh’ fhaodadh toirt a-steach seòrsachairean metabolach serum le luach breithneachaidh measadh cunnairt agus riaghladh às dèidh sin de nodalan sgamhain a leasachadh. Tomagrafaireachd sgaoilidh positron PET.
Tha dàta bhon sgrùdadh NLST sna SA agus bhon sgrùdadh NELSON san Roinn Eòrpa a’ moladh gum faodadh sgrìonadh bhuidhnean àrd-chunnart le tomagrafaireachd coimpiutaichte dòs ìosal (LDCT) bàsmhorachd aillse sgamhain a lughdachadh1,3. Ach, is e measadh cunnairt agus riaghladh clionaigeach às dèidh sin air àireamhan mòra de nodalan sgamhain gun fhiosta a lorgar le LDCT an fheadhainn as dùbhlanaiche fhathast. Is e am prìomh amas seòrsachadh ceart phròtacalan stèidhichte air LDCT a tha ann mar-thà a bharrachadh le bhith a’ toirt a-steach comharran bith-eòlasach earbsach.
Chaidh comharran bith-eòlasach moileciuil sònraichte, leithid metabolites fala, a chomharrachadh le bhith a’ dèanamh coimeas eadar aillse sgamhain agus smachdan fallain15,17. Anns an sgrùdadh làithreach, chuir sinn fòcas air cleachdadh mion-sgrùdadh metabolomics serum gus eadar-dhealachadh a dhèanamh eadar nodalan sgamhain neo-àbhaisteach agus malignant a chaidh a lorg gun fhiosta le LDCT. Rinn sinn coimeas eadar metabolome serum cruinneil smachd fallain (HC), nodalan sgamhain neo-àbhaisteach (BN), agus sampallan adenocarcinoma sgamhain ìre I (LA) a’ cleachdadh mion-sgrùdadh UPLC-HRMS. Fhuair sinn a-mach gu robh pròifilean metabolach coltach ri chèile aig HC agus BN, ach sheall LA atharrachaidhean mòra an taca ri HC agus BN. Chomharraich sinn dà sheata de metabolites serum a tha a’ dèanamh eadar-dhealachadh air LA bho HC agus BN.
Tha an sgeama comharrachaidh gnàthach stèidhichte air LDCT airson nodalan neo-àicheil agus malignant stèidhichte sa mhòr-chuid air meud, dùmhlachd, morf-eòlas agus ìre fàis nodalan thar ùine30. Tha sgrùdaidhean roimhe air sealltainn gu bheil meud nodalan ceangailte gu dlùth ri coltachd aillse sgamhain. Fiù 's ann an euslaintich àrd-chunnart, tha an cunnart aillse ann an nodalan <6 mm <1%. Tha an cunnart aillse airson nodalan a tha a’ tomhas 6 gu 20 mm eadar 8% agus 64%30. Mar sin, tha Comann Fleischner a’ moladh trast-thomhas gearraidh de 6 mm airson leantainn suas CT cunbhalach.29 Ach, chan eil measadh cunnairt agus riaghladh nodalan sgamhain neo-chinnteach (IPN) nas motha na 6 mm air a dhèanamh gu leòr31. Mar as trice tha riaghladh gnàthach galar cridhe congenital stèidhichte air feitheamh gu faiceallach le sgrùdadh CT tric.
Stèidhichte air a’ mheitibilòm dearbhte, sheall sinn airson a’ chiad uair gu bheil comharran-malairt meitibilòmaigeach eadar daoine fallain agus nodalan neo-àbhaisteach <6 mm a’ dol thairis air a chèile. Tha an coltas bith-eòlasach a rèir co-dhùnaidhean CT roimhe, a’ sealltainn gu bheil cunnart aillseachd airson nodalan <6 mm cho ìosal ri airson cuspairean às aonais nodalan.30 Bu chòir a thoirt fa-near gu bheil na toraidhean againn cuideachd a’ sealltainn gu bheil coltas àrd aig nodalan neo-àbhaisteach <6 mm agus ≥6 mm ann am pròifilean meitibilòmaigeach, a’ moladh gu bheil mìneachadh gnìomhail air etiology neo-àbhaisteach cunbhalach ge bith dè am meud nodail. Mar sin, faodaidh pannalan meitibilòmaigeach serum breithneachaidh ùr-nodha aon deuchainn a thoirt seachad mar dheuchainn riaghailt-a-mach nuair a lorgar nodalan an toiseach air CT agus is dòcha sgrùdadh sreathach a lughdachadh. Aig an aon àm, rinn an aon phannal de chomharran bith-eòlasach meitibileach eadar-dhealachadh eadar nodalan neo-àbhaisteach ≥6 mm ann am meud bho nodalan neo-àbhaisteach agus thug e ro-innse ceart airson IPNan de mheud coltach ris agus feartan moirfeòlais neo-shoilleir air ìomhaighean CT. Choilean an seòrsachadh meitibileachd serum seo gu math ann a bhith a’ ro-innse aillseachd nodalan ≥6 mm le AUC de 0.927. Còmhla, tha na toraidhean againn a’ nochdadh gum faodadh soidhnichean metabolach serum sònraichte a bhith a’ nochdadh atharrachaidhean metabolach tràth air adhbhrachadh le tumhair agus gu bheil luach comasach aca mar ro-innsearan cunnairt, ge bith dè meud nan nodalan.
Gu sònraichte, ’s e adenocarcinoma sgamhain (LUAD) agus carcinoma cealla sgàineach (LUSC) na prìomh sheòrsaichean aillse sgamhain neo-bheag-cheallach (NSCLC). Leis gu bheil LUSC ceangailte gu làidir ri cleachdadh tombaca47 agus gur e LUAD an histology as cumanta de nodalan sgamhain tuiteamach a lorgar air sgrìonadh CT48, chaidh ar modail seòrsachaidh a thogail gu sònraichte airson sampallan adenocarcinoma ìre I. Chuir Wang agus a cho-obraichean fòcas air LUAD cuideachd agus chomharraich iad naoi soidhnichean lipid a’ cleachdadh lipidomics gus aillse sgamhain tràth-ìre a dhealachadh bho dhaoine fallain17. Rinn sinn deuchainn air a’ mhodail seòrsachaidh làithreach air 16 cùis de LUSC ìre I agus 74 nodalan neo-àbhaisteach agus mhothaich sinn cruinneas ro-innse LUSC ìosal (AUC 0.776), a’ moladh gum faodadh na soidhnichean metabolomic aca fhèin a bhith aig LUAD agus LUSC. Gu dearbh, chaidh sealltainn gu bheil LUAD agus LUSC eadar-dhealaichte ann an etiology, tùs bith-eòlasach agus eas-òrdughan ginteil49. Mar sin, bu chòir seòrsachan eile de histology a bhith air an toirt a-steach do mhodalan trèanaidh airson lorg aillse sgamhain stèidhichte air sluagh ann am prògraman sgrìonaidh.
An seo, chomharraich sinn na sia slighean as trice a chaidh atharrachadh ann an adenocarcinoma sgamhain an taca ri smachdan fallain agus nodalan neo-àbhaisteach. Tha xanthine agus hypoxanthine nan metabolites cumanta de shlighe metabolach purine. A rèir ar toraidhean, bha eadar-mheadhanairean co-cheangailte ri metabolism purine air an àrdachadh gu mòr ann an serum no figheagan euslaintich le adenocarcinoma sgamhain an taca ri smachdan fallain no euslaintich aig an ìre ro-ionnsaigheach15,50. Is dòcha gu bheil ìrean xanthine agus hypoxanthine àrdaichte ann an serum a’ nochdadh an anabolism a tha a dhìth le ceallan aillse a tha a’ iomadachadh gu luath. Tha mì-riaghladh metabolism glùcois na chomharradh ainmeil air metabolism aillse51. An seo, chunnaic sinn àrdachadh mòr ann am pyruvate agus lactate anns a’ bhuidheann LA an taca ris a’ bhuidheann HC agus BN, a tha a rèir aithisgean roimhe mu ana-cainnt slighe glycolytic ann am pròifilean metabolome serum euslaintich aillse sgamhain neo-bheag cealla (NSCLC) agus smachdan fallain. tha na toraidhean cunbhalach52,53.
Gu cudromach, chunnaic sinn co-dhàimh neo-dhìreach eadar pyruvate agus metabolism tryptophan ann an serum adenocarcinomas sgamhain. Bha ìrean tryptophan serum air an lughdachadh anns a’ bhuidheann LA an taca ris a’ bhuidheann HC no BN. Gu inntinneach, lorg sgrùdadh mòr roimhe a’ cleachdadh cohort ro-shealladh gu robh ìrean ìosal de tryptophan a’ cuairteachadh co-cheangailte ri cunnart nas motha aillse sgamhain 54. Tha tryptophan na amino-aigéid riatanach a gheibh sinn gu tur bho bhiadh. Tha sinn a’ tighinn chun cho-dhùnaidh gum faodadh crìonadh tryptophan serum ann an adenocarcinoma sgamhain a bhith a’ nochdadh crìonadh luath den metabolite seo. Tha fios gu bheil toradh deireannach catabolism tryptophan tro shlighe kynurenine na thùs airson synthesis de novo NAD+. Leis gu bheil NAD+ air a thoirt gu buil sa mhòr-chuid tron t-slighe teasairginn, tha cudromachd NAD+ ann am metabolism tryptophan ann an slàinte agus galair fhathast ri dhearbhadh 46. Sheall ar mion-sgrùdadh air stòr-dàta TCGA gu robh àrdachadh mòr ann an abairt an stuth-giùlain tryptophan solute transporter 7A5 (SLC7A5) ann an adenocarcinoma sgamhain an taca ri smachdan àbhaisteach agus gu robh co-cheangal dearbhach aige ri abairt an einnsein glycolytic GAPDH. Tha sgrùdaidhean roimhe air a bhith ag amas sa mhòr-chuid air àite catabolism tryptophan ann a bhith a’ cur bacadh air freagairt dìon an-aghaidh tumhair40,41,42. An seo tha sinn a’ sealltainn gu bheil casg air glacadh tryptophan le bhith a’ leagail SLC7A5 ann an ceallan aillse sgamhain ag adhbhrachadh lùghdachadh às deidh sin ann an ìrean NAD ceallach agus lughdachadh co-cheangailte air gnìomhachd glycolytic. Mar gheàrr-chunntas, tha an sgrùdadh againn a’ toirt seachad bunait bhitheòlasach airson atharrachaidhean ann am metabolism serum co-cheangailte ri cruth-atharrachadh malignant de adenocarcinoma sgamhain.
’S e mùthaidhean EGFR na mùthaidhean dràibhidh as cumanta ann an euslaintich le NSCLC. Anns an sgrùdadh againne, fhuair sinn a-mach gu robh pròifilean metabolach iomlan aig euslaintich le mùthadh EGFR (n = 41) coltach ri euslaintich le EGFR seòrsa fiadhaich (n = 31), ged a lorg sinn ìrean serum nas ìsle ann an cuid de dh’euslaintich mutant EGFR ann an euslaintich acylcarnitine. Is e gnìomh stèidhichte acylcarnitines buidhnean acyl a ghiùlan bhon cytoplasm a-steach don mhaitrice mitochondrial, a’ leantainn gu oxidation de dh’aigéid shailleil gus lùth a thoirt gu buil 55. A rèir ar co-dhùnaidhean, chomharraich sgrùdadh o chionn ghoirid pròifilean metabolome coltach ri chèile eadar tumhair EGFR mutant agus EGFR seòrsa fiadhaich le bhith a’ dèanamh anailis air metabolome cruinneil 102 sampall clò adenocarcinoma sgamhain 50. Gu inntinneach, chaidh susbaint acylcarnitine a lorg cuideachd anns a’ bhuidheann mutant EGFR. Mar sin, is dòcha gum biodh e airidh air tuilleadh sgrùdaidh a bheil atharrachaidhean ann an ìrean acylcarnitine a’ nochdadh atharrachaidhean metabolach air an adhbhrachadh le EGFR agus na slighean moileciuil bunaiteach.
Mar cho-dhùnadh, tha an sgrùdadh againn a’ stèidheachadh seòrsachaidh metabolach serum airson breithneachadh eadar-dhealaichte air nodalan sgamhain agus a’ moladh sruth-obrach a dh’ fhaodas measadh cunnairt a bharrachadh agus riaghladh clionaigeach a dhèanamh nas fhasa stèidhichte air sgrìonadh scan CT.
Chaidh an sgrùdadh seo aontachadh le Comataidh Beusachd Ospadal Ailse Oilthigh Sun Yat-sen, a’ Chiad Ospadal Cleamhnaichte aig Oilthigh Sun Yat-sen, agus Comataidh Beusachd Ospadal Ailse Oilthigh Zhengzhou. Anns na buidhnean lorg agus dearbhaidh a-staigh, chaidh 174 sera bho dhaoine fallain agus 244 sera bho nodalan neo-àicheil a chruinneachadh bho dhaoine a bha a’ faighinn sgrùdaidhean meidigeach bliadhnail aig Roinn Smachd is Casg Ailse, Ionad Ailse Oilthigh Sun Yat-sen, agus 166 nodalan neo-àicheil. Chaidh adenocarcinomas sgamhain Ìre I a chruinneachadh bho Ionad Ailse Oilthigh Sun Yat-sen. Anns a’ chohort dearbhaidh taobh a-muigh, bha 48 cùis de nodalan neo-àicheil, 39 cùis de adenocarcinoma sgamhain ìre I bhon Chiad Ospadal Cleamhnaichte aig Oilthigh Sun Yat-sen, agus 24 cùis de adenocarcinoma sgamhain ìre I bho Ospadal Ailse Zhengzhou. Chruinnich Ionad Ailse Oilthigh Sun Yat-sen cuideachd 16 cùis de aillse sgamhain cealla sgàineach ìre I gus comas breithneachaidh an t-seòrsachaidh metabolach stèidhichte a dhearbhadh (tha feartan euslaintich air an sealltainn ann an Clàr Taiceil 5). Chaidh sampallan bhon chohort lorg agus bhon chohort dearbhaidh a-staigh a chruinneachadh eadar an Fhaoilleach 2018 agus an Cèitean 2020. Chaidh sampallan airson a’ chohort dearbhaidh taobh a-muigh a chruinneachadh eadar an Lùnastal 2021 agus an Dàmhair 2022. Gus claonadh gnè a lughdachadh, chaidh àireamhan timcheall air co-ionnan de chùisean fireann is boireann a shònrachadh do gach cohort. Sgioba Lorg agus Sgioba Ath-sgrùdaidh Taobh a-staigh. Chaidh gnè nan com-pàirtichean a dhearbhadh stèidhichte air fèin-aithris. Fhuaireadh cead fiosraichte bho na com-pàirtichean uile agus cha deach dìoladh sam bith a thoirt seachad. B’ e na cuspairean le nodalan neo-àbhaisteach an fheadhainn le sgòr scan CT seasmhach aig 2 gu 5 bliadhna aig àm an anailis, ach a-mhàin 1 chùis bhon sampall dearbhaidh taobh a-muigh, a chaidh a chruinneachadh ro-lannsaireachd agus a chaidh a dhearbhadh le histopathology. A bharrachd air bronchitis cronach. Chaidh cùisean adenocarcinoma sgamhain a chruinneachadh mus deach na sgamhain a thoirt air falbh agus chaidh an dearbhadh le breithneachadh pathological. Chaidh sampallan fala trosgaidh a chruinneachadh ann an tiùban dealachaidh serum gun anticoagulants sam bith. Chaidh sampallan fala a dhòrtadh airson 1 uair a thìde aig teòthachd an t-seòmair agus an uairsin chaidh an cur ann an ceud-fhilleadh aig 2851 × g airson 10 mionaidean aig 4 ° C gus supernatant serum a chruinneachadh. Chaidh cuibhreannan den t-serum a reothadh aig -80°C gus an deach am metabolite a thoirt a-mach. Chruinnich Roinn Casg Ailse agus Sgrùdadh Meidigeach Ionad Ailse Oilthigh Sun Yat-sen cruinneachadh de serum bho 100 tabhartaiche fallain, a’ gabhail a-steach àireamh cho-ionnan de fhir is bhoireannaich eadar 40 is 55 bliadhna a dh’aois. Chaidh meudan co-ionnan de gach sampall tabhartaiche a mheasgachadh, chaidh an cruinneachadh a thig às a roinn ann an cuibhreannan agus a stòradh aig -80°C. Chaidh am measgachadh serum a chleachdadh mar stuth fiosrachaidh airson smachd càileachd agus cunbhalachadh dàta.
Chaidh serum iomraidh agus sampallan deuchainn a leaghadh agus chaidh metabolites a thoirt a-mach le bhith a’ cleachdadh dòigh às-tharraing còmhla (MTBE/methanol/uisge) 56. Gu h-aithghearr, chaidh 50 μl de serum a mheasgachadh le 225 μl de methanol reòthte agus 750 μl de methyl tert-butyl ether (MTBE) reòthte. Measgaich am measgachadh agus goir air deigh airson 1 uair a thìde. An uairsin chaidh na sampallan a mheasgachadh agus a mheasgachadh le vortex le 188 μl de dh’uisge ìre MS anns an robh inbhean a-staigh (13C-lactate, 13C3-pyruvate, 13C-methionine, agus 13C6-isoleucine, air an ceannach bho Cambridge Isotope Laboratories). An uairsin chaidh am measgachadh a chuir ann an centrifuge aig 15,000 × g airson 10 mionaidean aig 4 °C, agus chaidh an ìre as ìsle a ghluasad gu dà phìob (125 μL gach fear) airson mion-sgrùdadh LC-MS ann am modhan dearbhach agus àicheil. Mu dheireadh, chaidh an sampall a ghalachadh gus an robh e tioram ann an dùmhlaiche falamh aig astar luath.
Chaidh na metabolites tiormaichte ath-chruthachadh ann an 120 μl de 80% acetonitrile, air an cur ann an vortex airson 5 mionaidean, agus air an cur ann an centrifuge aig 15,000 × g airson 10 mionaidean aig 4°C. Chaidh supernatants a ghluasad gu fiolan glainne òmar le microinserts airson sgrùdaidhean metabolomics. Mion-sgrùdadh metabolomics neo-chuimsichte air àrd-ùrlar cromatagrafaidheachd leaghaidh ultra-choileanaidh-speictreamachd mais àrd-rùn (UPLC-HRMS). Chaidh metabolites a sgaradh a’ cleachdadh siostam Dionex Ultimate 3000 UPLC agus colbh ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters). Ann am modh ian deimhinneach, b’ e na h-ìrean gluasadach 95% (A) agus 50% acetonitrile (B), gach fear anns a bheil 10 mmol/L ammonium acetate agus 0.1% searbhag formach. Ann am modh àicheil, bha 95% agus 50% acetonitrile anns na h-ìrean gluasadach A agus B, fa leth, agus bha 10 mmol/L ammonium acetate, pH = 9, anns an dà ìre. Bha am prògram caisead mar a leanas: 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. Chaidh an colbh a chumail aig 40°C agus an sampall aig 10°C anns an autosampler. B’ e 0.3 ml/min an ìre sruthadh, agus b’ e 3 μl an tomhas-stealladh. Chaidh speactrometer mais Q-Exactive Orbitrap (Thermo Fisher Scientific) le stòr ianachaidh electrospray (ESI) obrachadh ann am modh làn sganaidh agus ceangailte ris a’ mhodh sgrùdaidh ddMS2 gus meudan mòra dàta a chruinneachadh. Chaidh na paramadairean MS a shuidheachadh mar a leanas: bholtaids spraeraidh +3.8 kV/- 3.2 kV, teòthachd capillary 320°C, gas dìon 40 arb, gas taice 10 arb, teòthachd teasadair probe 350°C, raon sganaidh 70–1050 m/h, rùn 70 000. Chaidh dàta fhaighinn a’ cleachdadh Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific).
Gus càileachd dàta a mheasadh, chaidh sampallan smachd càileachd (QC) cruinnichte a chruthachadh le bhith a’ toirt air falbh 10 μL aliquots den t-supernatant bho gach sampall. Chaidh sia stealladh sampall smachd càileachd a sgrùdadh aig toiseach an t-sreath anailis gus seasmhachd an t-siostam UPLC-MS a mheasadh. An uairsin thèid sampallan smachd càileachd a chuir a-steach don bhaidse bho àm gu àm. Chaidh na 11 baidsean de shamhlaichean serum san sgrùdadh seo a sgrùdadh le LC-MS. Chaidh aliquots de mheasgachadh amar serum bho 100 tabhartaiche fallain a chleachdadh mar stuth iomraidh anns na baidsean fa leth gus sùil a chumail air a’ phròiseas às-tharraing agus gus atharrachadh a dhèanamh airson buaidhean baidse-gu-baidse. Chaidh mion-sgrùdadh metabolomics neo-chuimsichte air a’ chohort lorg, a’ chohort dearbhaidh a-staigh, agus a’ chohort dearbhaidh taobh a-muigh a dhèanamh aig Ionad Metabolomics Oilthigh Sun Yat-sen. Rinn obair-lann taobh a-muigh Ionad Mion-sgrùdaidh is Deuchainn Oilthigh Teicneòlais Guangdong mion-sgrùdadh cuideachd air 40 sampall bhon chohort taobh a-muigh gus coileanadh modail an t-seòrsachaidh a dhearbhadh.
Às dèidh an às-tharraing agus an ath-chruthachadh, chaidh tomhas iomlan de mheitibilitean serum a thomhas le bhith a’ cleachdadh cromatagrafaidheachd leaghaidh coileanaidh fìor àrd-speictreamadaireachd mais tandem (Agilent 6495 trì-cheàrnach) le stòr ianachaidh electrospray (ESI) ann am modh sgrùdaidh ath-bhualadh ioma-fhillte (MRM). Chaidh colbh ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters) a chleachdadh gus na meitibilitean a sgaradh. Bha an ìre gluasadach air a dhèanamh suas de 90% (A) agus 5% acetonitrile (B) le 10 mmol/L acetate ammonium agus fuasgladh 0.1% ammonia. Bha am prògram caisead mar a leanas: 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. Chaidh an colbh a chumail aig 40 °C agus an sampall aig 10 °C anns an autosampler. B’ e 0.3 mL/min an ìre sruthadh agus b’ e 1 μL an tomhas-stealladh. Chaidh paramadairean MS a shuidheachadh mar a leanas: bholtaids capillary ±3.5 kV, cuideam nebulizer 35 psi, sruthadh gas sheath 12 L/min, teòthachd gas sheath 350 °C, teòthachd gas tiormachaidh 250 °C, agus sruthadh gas tiormachaidh 14 l/min. B’ e 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 agus 151.0–107.9 fa leth na h-atharrachaidhean MRM de tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine agus xanthine. Chaidh dàta a chruinneachadh a’ cleachdadh Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies). Airson sampallan serum, chaidh tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine, agus xanthine a thomhas le bhith a’ cleachdadh lùban calabrachaidh de fhuasglaidhean measgachadh àbhaisteach. Airson sampallan cealla, chaidh susbaint tryptophan a dhèanamh àbhaisteach don inbhe a-staigh agus mais pròtain cealla.
Chaidh às-tharraing aig a’ mhullach (m/z agus ùine gleidhidh (RT)) a dhèanamh a’ cleachdadh Compound Discovery 3.1 agus TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific). Gus eadar-dhealachaidhean a dh’fhaodadh a bhith eadar baidsean a thoirt air falbh, chaidh gach mullach sònraichte den sampall deuchainn a roinn leis a’ mhullach sònraichte den stuth iomraidh bhon aon bhaidse gus am pailteas coimeasach fhaighinn. Tha na claonaidhean àbhaisteach coimeasach de inbhean a-staigh ro agus às deidh cunbhalachadh air an sealltainn ann an Clàr Taiceil 6. Chaidh eadar-dhealachaidhean eadar an dà bhuidheann a chomharrachadh le ìre lorg meallta (FDR <0.05, deuchainn rang ainmichte Wilcoxon) agus atharrachadh fillte (> 1.2 no <0.83). Tha dàta MS amh de na feartan a chaidh a thoirt a-mach agus dàta MS air a cheartachadh le serum iomraidh air an sealltainn ann an Dàta Taiceil 1 agus Dàta Taiceil 2, fa leth. Chaidh annotachadh aig a’ mhullach a dhèanamh stèidhichte air ceithir ìrean comharrachaidh mìneachaidh, a’ gabhail a-steach metabolites aithnichte, todhar a chaidh an annotachadh gu putively, clasaichean todhar a chaidh an comharrachadh gu putively, agus todhar neo-aithnichte 22. Stèidhichte air rannsachaidhean stòr-dàta ann an Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), chaidh todhar bith-eòlasach le inbhean dearbhte a bha a’ maidseadh MS/MS no notaichean maidsidh mionaideach ann am mzCloud (sgòr > 85) no Chemspider a thaghadh mu dheireadh mar eadar-mheadhanairean eadar an metabolome eadar-dhealaichte. Tha notaichean as àirde airson gach feart air an toirt a-steach ann an Dàta a bharrachd 3. Chaidh MetaboAnalyst 5.0 a chleachdadh airson mion-sgrùdadh aon-atharrachail air pailteas metabolite àbhaisteach. Rinn MetaboAnalyst 5.0 measadh cuideachd air mion-sgrùdadh beairteachaidh slighe KEGG stèidhichte air metabolites gu math eadar-dhealaichte. Chaidh mion-sgrùdadh prìomh phàirtean (PCA) agus mion-sgrùdadh eadar-dhealaichte ceàrnagan as lugha pàirteach (PLS-DA) a sgrùdadh a’ cleachdadh pasgan bathar-bog ropls (v.1.26.4) le àbhaisteachadh cruachan agus fèin-sgèileadh. Chaidh am modail bith-chomharra metabolite as fheàrr airson ro-innse malignancy nodule a chruthachadh a’ cleachdadh ath-tharraing logistic dà-chànanach leis an crìonadh as lugha iomlan agus obraiche taghaidh (LASSO, pasgan R v.4.1-3). Chaidh coileanadh a’ mhodail eadar-dhealachaidh anns na seataichean lorg is dearbhaidh a chomharrachadh le bhith a’ measadh AUC stèidhichte air mion-sgrùdadh ROC a rèir a’ phacaid pROC (v.1.18.0.). Fhuaireadh an gearradh dheth coltachd as fheàrr stèidhichte air clàr-amais Youden as àirde a’ mhodail (mothachadh + sònrachas – 1). Thèid sampallan le luachan nas lugha no nas motha na an stairsneach a ro-innse mar nodalan neo-àbhaisteach agus adenocarcinoma sgamhain, fa leth.
Chaidh ceallan A549 (#CCL-185, American Type Culture Collection) fhàs ann am meadhan F-12K anns an robh 10% FBS. Chaidh sreathan RNA goirid biorach (shRNA) a bha ag amas air SLC7A5 agus smachd neo-thargaideach (NC) a chur a-steach don vectar lentiviral pLKO.1-puro. Seo na sreathan antisense de shSLC7A5: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′). Chaidh antibodies an aghaidh SLC7A5 (#5347) agus tubulin (#2148) a cheannach bho Cell Signaling Technology. Chaidh antibodies an aghaidh SLC7A5 agus tubulin a chleachdadh aig caolachadh de 1:1000 airson mion-sgrùdadh Western blot.
Bidh Deuchainn Cuideam Glycolytic Seahorse XF a’ tomhas ìrean searbhachd taobh a-muigh cealla (ECAR). Anns an deuchainn, chaidh glùcois, oligomycin A, agus 2-DG a thoirt seachad às dèidh a chèile gus comas glycolytic ceallach a dhearbhadh mar a chaidh a thomhas le ECAR.
Chaidh ceallan A549 air an tar-chur le smachd neo-thargaideach (NC) agus shSLC7A5 (Sh1, Sh2) a phlàtadh thar oidhche ann am soithichean le trast-thomhas de 10 cm. Chaidh metabolites cealla a thoirt a-mach le 1 ml de methanol uisgeach 80% fuar-deighe. Chaidh ceallan anns an fhuasgladh methanol a sgrìobadh dheth, an cruinneachadh ann an tiùb ùr, agus an cur ann an centrifuge aig 15,000 × g airson 15 mionaid aig 4 ° C. Cruinnich 800 µl de shupernatant agus tiormaich le bhith a’ cleachdadh inneal-dùmhlachaidh falamh àrd-astar. Chaidh na peileagan metabolite tiormaichte an uairsin a sgrùdadh airson ìrean tryptophan a’ cleachdadh LC-MS / MS mar a chaidh a mhìneachadh gu h-àrd. Chaidh ìrean NAD (H) ceallach ann an ceallan A549 (NC agus shSLC7A5) a thomhas a’ cleachdadh pasgan dath-mheudrach NAD + / NADH cainneachdail (# K337, BioVision) a rèir stiùiridhean an neach-dèanamh. Chaidh ìrean pròtain a thomhas airson gach sampall gus an ìre de metabolites a dhèanamh àbhaisteach.
Cha deach dòighean staitistigeil sam bith a chleachdadh gus meud an t-sampall a dhearbhadh ro-làimh. Chaidh sgrùdaidhean metabolomics roimhe a bha ag amas air lorg comharran bith-eòlasach15,18 a mheas mar chomharran-tomhais airson dearbhadh meud, agus an taca ris na h-aithisgean sin, bha an sampall againn iomchaidh. Cha deach sampallan sam bith a thoirmeasg bhon chohort sgrùdaidh. Chaidh sampallan serum a shònrachadh air thuaiream gu buidheann lorg (306 cùis, 74.6%) agus buidheann dearbhaidh a-staigh (104 cùis, 25.4%) airson sgrùdaidhean metabolomics neo-chuimsichte. Thagh sinn cuideachd 70 cùis air thuaiream bho gach buidheann bhon t-seata lorg airson sgrùdaidhean metabolomics cuimsichte. Bha na luchd-rannsachaidh dall ri sònrachadh buidhne rè cruinneachadh agus mion-sgrùdadh dàta LC-MS. Tha mion-sgrùdaidhean staitistigeil air dàta metabolomics agus deuchainnean cealla air am mìneachadh anns na h-earrannan Toraidhean, Uirsgeulan Figear, agus Modhan fa leth. Chaidh tomhas tryptophan ceallach, NADT, agus gnìomhachd glycolytic a dhèanamh trì tursan gu neo-eisimeileach le toraidhean co-ionann.
Airson tuilleadh fiosrachaidh mu dhealbhadh an sgrùdaidh, faic Geàrr-chunntas Aithisg Portfolio Nàdarra a tha co-cheangailte ris an artaigil seo.
Tha an dàta MS amh de na feartan a chaidh a thoirt a-mach agus an dàta MS àbhaisteach den t-serum iomraidh air an sealltainn ann an Dàta a bharrachd 1 agus Dàta a bharrachd 2, fa leth. Tha notaichean aig na prìomh fheartan airson feartan eadar-dhealaichte air an taisbeanadh ann an Dàta a bharrachd 3. Faodar seata dàta LUAD TCGA a luchdachadh sìos bho https://portal.gdc.cancer.gov/. Tha an dàta cuir-a-steach airson a’ ghraf a phlòtadh air a thoirt seachad anns an dàta tùsail. Tha dàta tùsail air a thoirt seachad airson an artaigil seo.
Buidheann Sgrùdaidh Nàiseanta Sgamhain, msaa. A’ lughdachadh bàsmhorachd aillse sgamhain le tomagrafaireachd coimpiutaichte dòs ìseal. Ceann a Tuath Shasainn. J. Med. 365, 395–409 (2011).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR agus Prophet, PC Sgrìonadh aillse sgamhain a’ cleachdadh CT helical dòs ìseal: toraidhean bhon Sgrùdadh Nàiseanta air Sgrìonadh Sgamhain (NLST). J. Med. Screen 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al. A’ lughdachadh bàsmhorachd aillse sgamhain le sgrìonadh CT toirt-mheudach ann an deuchainn air thuaiream. Ceann a Tuath Shasainn. J. Med. 382, 503–513 (2020).
Àm puist: 18 Sultain 2023