Iyatọ ti o yatọ si awọn nodules ẹdọforo ti a ṣe idanimọ nipasẹ iṣiro tomography (CT) jẹ ipenija ninu iṣẹ iwosan.Nibi, a ṣe apejuwe metabolome agbaye ti awọn ayẹwo omi ara 480, pẹlu awọn iṣakoso ilera, awọn nodules ẹdọfóró ti ko dara, ati ipele I adenocarcinoma ẹdọfóró.Adenocarcinomas ṣe afihan awọn profaili metabolomic alailẹgbẹ, lakoko ti awọn nodules ti ko dara ati awọn eniyan ti o ni ilera ni ibajọra giga ni awọn profaili metabolomic.Ninu ẹgbẹ wiwa (n = 306), ṣeto ti awọn metabolites 27 ni a damọ lati ṣe iyatọ laarin awọn nodules ti ko dara ati buburu.AUC ti awoṣe iyasọtọ ni ijẹrisi inu (n = 104) ati awọn ẹgbẹ itagbangba (n = 111) jẹ 0.915 ati 0.945, lẹsẹsẹ.Atupalẹ ipa ọna ṣe afihan awọn iṣelọpọ glycolytic ti o pọ si ti o ni nkan ṣe pẹlu idinku tryptophan ninu omi ara ẹdọfóró adenocarcinoma ni akawe pẹlu awọn nodules ti ko dara ati awọn iṣakoso ilera, ati daba pe gbigba tryptophan ṣe igbega glycolysis ninu awọn sẹẹli akàn ẹdọfóró.Iwadii wa ṣe afihan iye ti awọn ami biomarkers metabolite omi ara ni iṣiro eewu ti awọn nodules ẹdọforo ti a rii nipasẹ CT.
Ṣiṣayẹwo ni kutukutu jẹ pataki lati mu awọn oṣuwọn iwalaaye dara si fun awọn alaisan alakan.Awọn abajade lati Iwadii Ṣiṣayẹwo Akàn Ẹdọfóró ti Orilẹ-ede AMẸRIKA (NLST) ati Iwadi European NELSON ti fihan pe ibojuwo pẹlu iwọn-kekere ti a ṣe iṣiro tomography (LDCT) le dinku iku akàn ẹdọfóró ni awọn ẹgbẹ eewu giga1,2,3.Niwọn igba ti lilo LDCT ni ibigbogbo fun ibojuwo akàn ẹdọfóró, iṣẹlẹ ti awọn awari redio isẹlẹ ti awọn nodules ẹdọforo asymptomatic ti tẹsiwaju lati mu 4 pọ si.Awọn nodules ẹdọforo jẹ asọye bi awọn opacities focal to 3 cm ni iwọn ila opin 5.A dojukọ awọn iṣoro ni iṣiro iṣeeṣe ti ibajẹ ati ṣiṣe pẹlu nọmba nla ti awọn nodules ẹdọforo ti a rii lairotẹlẹ lori LDCT.Awọn idiwọn ti CT le ja si awọn idanwo atẹle loorekoore ati awọn abajade rere eke, ti o yori si ilowosi ti ko wulo ati itọju apọju6.Nitorinaa, iwulo wa lati ṣe agbekalẹ awọn ami-ara ti o ni igbẹkẹle ati iwulo lati ṣe idanimọ akàn ẹdọfóró ni deede ni awọn ipele ibẹrẹ ati ṣe iyatọ awọn nodules ti ko dara julọ ni wiwa akọkọ 7.
Okeerẹ molikula ti ẹjẹ (omi ara, pilasima, agbeegbe ẹjẹ mononuclear ẹyin), pẹlu genomics, proteomics tabi DNA methylation8,9,10, ti yori si dagba anfani ni awọn Awari ti aisan biomarkers fun ẹdọfóró akàn.Nibayi, awọn isunmọ metabolomics wiwọn awọn ọja ipari cellular ti o ni ipa nipasẹ awọn iṣe endogenous ati exogenous ati nitorinaa a lo lati ṣe asọtẹlẹ ibẹrẹ arun ati abajade.Liquid chromatography-tandem mass spectrometry (LC-MS) jẹ ọna lilo pupọ fun awọn iwadii metabolomics nitori ifamọ giga rẹ ati iwọn agbara nla, eyiti o le bo awọn metabolites pẹlu oriṣiriṣi awọn ohun-ini physicochemical11,12,13.Botilẹjẹpe a ti lo itupalẹ metabolomic agbaye ti pilasima / omi ara lati ṣe idanimọ awọn alamọ-ara ti o ni nkan ṣe pẹlu iwadii aisan akàn ẹdọfóró14,15,16,17 ati ipa itọju, 18 omi ara metabolite classifiers lati ṣe iyatọ laarin awọn nodules ẹdọfóró alaiṣe ati aiṣedeede wa lati ṣe iwadi pupọ.- lowo iwadi.
Adenocarcinoma ati carcinoma cell squamous jẹ awọn oriṣi akọkọ meji ti akàn ẹdọfóró ti kii-kekere kekere (NSCLC).Awọn idanwo ayẹwo CT ti o yatọ fihan pe adenocarcinoma jẹ oriṣi itan-akọọlẹ ti o wọpọ julọ ti akàn ẹdọfóró1,19,20,21.Ninu iwadi yii, a lo chromatography olomi ti o ni agbara-giga-giga-giga spectrometry (UPLC-HRMS) lati ṣe itupalẹ metabolomics lori apapọ awọn ayẹwo omi ara 695, pẹlu awọn iṣakoso ilera, awọn nodules ẹdọforo ti ko dara, ati CT-ri ≤3 cm.Ṣiṣayẹwo fun Ipele I ẹdọfóró adenocarcinoma.A ṣe idanimọ nronu ti awọn metabolites omi ara ti o ṣe iyatọ adenocarcinoma ẹdọfóró lati awọn nodules ti ko dara ati awọn iṣakoso ilera.Atupalẹ imudara ipa ọna fi han pe tryptophan ajeji ati iṣelọpọ glukosi jẹ awọn iyipada ti o wọpọ ni adenocarcinoma ẹdọfóró ni akawe pẹlu awọn nodules ti ko dara ati awọn iṣakoso ilera.Lakotan, a ti fi idi mulẹ ati fifọwọsi iyasọtọ ti iṣelọpọ omi ara pẹlu iyasọtọ giga ati ifamọ lati ṣe iyatọ laarin aiṣan ati awọn nodules ẹdọforo ti ko dara ti a rii nipasẹ LDCT, eyiti o le ṣe iranlọwọ ni iwadii iyatọ akọkọ ati iṣiro eewu.
Ninu iwadi ti o wa lọwọlọwọ, awọn ayẹwo iṣan-ibalopo ati awọn ọjọ-ori ti o baamu ni a gba ni ifojusọna lati awọn iṣakoso ilera 174, awọn alaisan 292 pẹlu awọn nodules ẹdọforo ti ko dara, ati awọn alaisan 229 pẹlu ipele I ẹdọfóró adenocarcinoma.Awọn ẹya ara eniyan ti awọn koko-ọrọ 695 ni a fihan ni Tabili 1 Afikun.
Gẹgẹbi a ti han ni Nọmba 1a, apapọ awọn ayẹwo omi ara 480, pẹlu iṣakoso ilera 174 (HC), 170 nodules benign nodules (BN), ati ipele 136 I ẹdọfóró adenocarcinoma (LA), ni a gba ni Sun Yat-sen University Cancer Centre.Ẹgbẹ wiwa fun profaili metabolomic ti ko ni idojukọ ni lilo chromatography olomi ti o ni iṣẹ ṣiṣe ultra-spectrometry mass spectrometry (UPLC-HRMS).Gẹgẹbi a ṣe han ni Apejuwe 1, awọn metabolites iyatọ laarin LA ati HC, LA ati BN ni a damọ lati ṣe agbekalẹ awoṣe isọdi ati siwaju sii ṣawari itupalẹ ipa ọna iyatọ.Awọn ayẹwo 104 ti a gba nipasẹ Ile-iṣẹ akàn University Sun Yat-sen ati awọn ayẹwo 111 ti a gba nipasẹ awọn ile-iwosan meji miiran ni a tẹri si ifọwọsi inu ati ita, lẹsẹsẹ.
Olugbe ikẹkọ ni ẹgbẹ wiwa ti o ṣe itupalẹ awọn metabolomics omi ara agbaye nipa lilo chromatography olomi ti o ni iṣẹ ṣiṣe ultra-giga-giga mass spectrometry (UPLC-HRMS).b Ayẹwo iyasọtọ onigun mẹrin ti o kere ju (PLS-DA) ti apapọ metabolome ti awọn ayẹwo omi ara 480 lati inu ẹgbẹ iwadi, pẹlu awọn iṣakoso ilera (HC, n = 174), nodules benign (BN, n = 170), ati ipele I ẹdọfóró adenocarcinoma (Los Angeles, n = 136).+ ESI, ipo ionization electrospray rere, -ESI, ipo ionization electrospray odi.c–e Metabolites pẹlu ọpọlọpọ awọn lọpọlọpọ ti o yatọ ni awọn ẹgbẹ meji ti a fun (ipo meji ti Wilcoxon fowo si idanwo ipo, oṣuwọn wiwa eke ti a ṣatunṣe p iye, FDR <0.05) ni a fihan ni pupa (iyipada agbo> 1.2) ati buluu (apapọ iyipada <0.83) .) han lori onina ayaworan.f Maapu igbona iṣupọ akosori ti n ṣe afihan awọn iyatọ pataki ninu nọmba awọn metabolites ti a ṣe alaye laarin LA ati BN.A pese data orisun ni irisi awọn faili data orisun.
Apapọ metabolome omi ara ti 174 HC, 170 BN ati 136 LA ni ẹgbẹ wiwa ni a ṣe atupale nipa lilo itupalẹ UPLC-HRMS.A kọkọ fihan pe iṣakoso didara (QC) awọn ayẹwo iṣupọ ni wiwọ ni aarin awoṣe igbekale paati akọkọ ti ko ni abojuto (PCA), ti o jẹrisi iduroṣinṣin ti iṣẹ ṣiṣe iwadi lọwọlọwọ (Afikun Aworan 2).
Gẹgẹbi a ṣe han ni apakan ti o kere ju onigun mẹrin-iyasọtọ (PLS-DA) ni Nọmba 1 b, a rii pe awọn iyatọ ti o han gbangba wa laarin LA ati BN, LA ati HC ni rere (+ ESI) ati odi (-ESI) awọn ipo ionization electrospray .ti ya sọtọ.Sibẹsibẹ, ko si awọn iyatọ pataki ti a rii laarin BN ati HC ni + ESI ati -ESI awọn ipo.
A ri awọn ẹya iyatọ 382 laarin LA ati HC, 231 awọn ẹya ara ẹrọ iyatọ laarin LA ati BN, ati awọn ẹya ara ẹrọ 95 laarin BN ati HC (Wilcoxon wole ipo idanwo, FDR <0.05 ati iyipada pupọ> 1.2 tabi <0.83) (Figure .1c-e )..Awọn oke giga ni a ṣe alaye siwaju sii (Afikun Data 3) lodi si ibi ipamọ data kan (mzCloud/HMDB/Chemspider ìkàwé) nipasẹ iye m/z, akoko idaduro ati wiwa spekitiriumu pipọ (awọn alaye ti a ṣalaye ni apakan Awọn ọna) 22 .Lakotan, 33 ati 38 metabolites ti a ṣe alaye pẹlu awọn iyatọ nla ni opo ni a ṣe idanimọ fun LA dipo BN (Ọpọlọpọ 1f ati Tabili Imudara 2) ati LA dipo HC (Eya Apejuwe 3 ati Tabili Imudara 2), lẹsẹsẹ.Ni idakeji, awọn metabolites 3 nikan pẹlu awọn iyatọ pataki ni opo ni a ṣe idanimọ ni BN ati HC (Afikun Tabili 2), ni ibamu pẹlu agbekọja laarin BN ati HC ni PLS-DA.Awọn metabolites iyatọ wọnyi bo ọpọlọpọ awọn kemikali biokemika (Afikun Aworan 4).Papọ, awọn abajade wọnyi ṣe afihan awọn ayipada to ṣe pataki ninu omi ara metabolome ti o ṣe afihan iyipada buburu ti akàn ẹdọfóró ipele-ibẹrẹ ni akawe pẹlu awọn nodules ẹdọfóró tabi awọn koko-ọrọ ti ilera.Nibayi, ibajọra ti metabolome omi ara ti BN ati HC ni imọran pe awọn nodules ẹdọforo le pin ọpọlọpọ awọn abuda ti ibi pẹlu awọn eniyan ti o ni ilera.Ni fifunni pe awọn iyipada ifosiwewe idagba epidermal (EGFR) jẹ wọpọ ni ẹdọfóró adenocarcinoma subtype 23, a wa lati pinnu ipa ti awọn iyipada awakọ lori metabolome omi ara.Lẹhinna a ṣe itupalẹ profaili metabolomic gbogbogbo ti awọn ọran 72 pẹlu ipo EGFR ninu ẹgbẹ adenocarcinoma ẹdọfóró.O yanilenu, a rii awọn profaili afiwera laarin awọn alaisan mutant EGFR (n = 41) ati awọn alaisan iru-ẹgan EGFR (n = 31) ni itupalẹ PCA (Eya Afikun 5a).Bibẹẹkọ, a ṣe idanimọ awọn metabolites 7 ti opo rẹ ti yipada ni pataki ni awọn alaisan ti o ni iyipada EGFR ni akawe si awọn alaisan ti o ni iru EGFR egan (t idanwo, p <0.05 ati iyipada agbo> 1.2 tabi <0.83) (Afikun Aworan 5b).Pupọ julọ ti awọn metabolites wọnyi (5 ninu 7) jẹ awọn acylcarnitines, eyiti o ṣe ipa pataki ninu awọn ipa ọna ifoyina acid ọra.
Gẹgẹbi a ti ṣe apejuwe ninu ṣiṣan iṣẹ ti o han ni Nọmba 2 a, awọn ami-ara fun isọdi nodule ni a gba ni lilo awọn oniṣẹ isunmọ ti o kere ju ati yiyan ti o da lori awọn metabolites iyatọ 33 ti a damọ ni LA (n = 136) ati BN (n = 170).Apapo ti o dara julọ ti awọn oniyipada (LASSO) - awoṣe ifaseyin logistic alakomeji.Ifọwọsi-agbelebu mẹwa mẹwa ni a lo lati ṣe idanwo igbẹkẹle ti awoṣe.Aṣayan oniyipada ati isọdọtun paramita jẹ atunṣe nipasẹ ijiya ti o ṣeeṣe ti o pọju pẹlu paramita λ24.Onínọmbà metabolomics agbaye ni a ṣe ni ominira ni afọwọsi inu (n = 104) ati afọwọsi ita (n = 111) awọn ẹgbẹ lati ṣe idanwo iṣẹ isọdi ti awoṣe iyasoto.Bi abajade, awọn metabolites 27 ti o wa ninu ipilẹ wiwa ni a mọ bi awoṣe iyasọtọ ti o dara julọ pẹlu iwọn AUC ti o tobi julọ (Fig. 2b), laarin eyiti 9 ti ni iṣẹ-ṣiṣe ti o pọju ati 18 dinku iṣẹ ni LA ni akawe si BN (Fig. 2c).
Ṣiṣan iṣẹ-ṣiṣe fun kikọ iyasọtọ nodule ẹdọforo, pẹlu yiyan nronu ti o dara julọ ti awọn metabolites omi ara ni eto wiwa ni lilo awoṣe ifasilẹ eegun alakomeji nipasẹ ifẹsẹmulẹ-agbelebu mẹwa ati iṣiro iṣẹ asọtẹlẹ ni awọn eto afọwọsi inu ati ita.b Awọn iṣiro ijẹrisi-agbelebu ti awoṣe ifasilẹyin LASSO fun yiyan biomarker ti iṣelọpọ agbara.Awọn nọmba ti a fun loke jẹ aṣoju apapọ nọmba ti awọn ami-ara ti a yan ni λ ti a fun.Laini aami pupa duro fun aropin iye AUC ni lambda ti o baamu.Awọn ifi aṣiṣe grẹy duro fun o kere julọ ati awọn iye AUC ti o pọju.Laini ti o ni aami tọkasi awoṣe ti o dara julọ pẹlu 27 ti a yan biomarkers.AUC, agbegbe labẹ awọn olugba ṣiṣẹ abuda (ROC) ekoro.c Awọn iyipada agbo ti awọn metabolites 27 ti a yan ni ẹgbẹ LA ni akawe pẹlu ẹgbẹ BN ni ẹgbẹ wiwa.Red iwe - ibere ise.Ọwọn buluu jẹ idinku.d–f Awọn iṣipopo abuda iṣẹ olugba (ROC) ti n ṣafihan agbara ti awoṣe iyasoto ti o da lori awọn akojọpọ metabolite 27 ni wiwa, inu, ati awọn ipilẹ afọwọsi ita.A pese data orisun ni irisi awọn faili data orisun.
Awoṣe asọtẹlẹ ni a ṣẹda ti o da lori awọn iye iwọn ipadasẹhin ti awọn metabolites 27 wọnyi (Tabili Ifikun 3).Onínọmbà ROC ti o da lori awọn iṣelọpọ 27 wọnyi ti pese agbegbe labẹ iwọn ti tẹ (AUC) ti 0.933, ifamọ ẹgbẹ wiwa jẹ 0.868, ati pe pato jẹ 0.859 (Fig. 2d).Nibayi, laarin awọn metabolites iyatọ iyatọ 38 ti a ṣe alaye laarin LA ati HC, ṣeto ti awọn metabolites 16 ṣe aṣeyọri AUC ti 0.902 pẹlu ifamọ ti 0.801 ati pato ti 0.856 ni iyasọtọ LA lati HC (Eya Apejuwe 6a-c).Awọn iye AUC ti o da lori awọn iloro iyipada agbo oriṣiriṣi fun awọn metabolites iyatọ ni a tun ṣe afiwe.A rii pe awoṣe isọdi ṣe dara julọ ni iyasoto laarin LA ati BN (HC) nigbati ipele iyipada agbo ti ṣeto si 1.2 dipo 1.5 tabi 2.0 (Eya Afikun 7a,b).Awoṣe isọdi, ti o da lori awọn ẹgbẹ metabolite 27, jẹ ifọwọsi siwaju ni inu ati ita awọn akojọpọ.AUC jẹ 0.915 (ifamọ 0.867, pato 0.811) fun idaniloju inu ati 0.945 (ifamọ 0.810, pato 0.979) fun idaniloju ita (Fig. 2e, f).Lati ṣe ayẹwo iṣẹ-ṣiṣe interlaboratory, awọn ayẹwo 40 lati inu ẹgbẹ ti ita ni a ṣe atupale ni yàrá ita gbangba gẹgẹbi a ti ṣalaye ni apakan Awọn ọna.Ipeye iyasọtọ ti ṣaṣeyọri AUC ti 0.925 (Eya Afihan 8).Nitori ẹdọfóró squamous cell carcinoma (LUSC) jẹ iru-ẹẹkeji ti o wọpọ julọ ti akàn ẹdọfóró ti kii-kekere kekere (NSCLC) lẹhin adenocarcinoma ẹdọfóró (LUAD), a tun ṣe idanwo IwUlO ti o pọju ti awọn profaili ti iṣelọpọ.BN ati awọn iṣẹlẹ 16 ti LUSC.AUC ti iyasoto laarin LUSC ati BN jẹ 0.776 (Afikun Aworan 9), ti o nfihan agbara talaka ni akawe si iyasoto laarin LUAD ati BN.
Awọn ẹkọ-ẹkọ ti fihan pe iwọn awọn nodules lori awọn aworan CT ni o ni ibamu daradara pẹlu o ṣeeṣe ti ibajẹ ati pe o jẹ ipinnu pataki ti itọju nodule25,26,27.Onínọmbà ti data lati inu ẹgbẹ nla ti iwadii ibojuwo NELSON fihan pe eewu ti ibajẹ ninu awọn koko-ọrọ pẹlu awọn apa <5 mm paapaa jẹ iru iru awọn koko-ọrọ laisi awọn apa 28.Nitorina, iwọn ti o kere julọ ti o nilo ibojuwo CT deede jẹ 5 mm, gẹgẹbi iṣeduro nipasẹ British Thoracic Society (BTS), ati 6 mm, gẹgẹbi iṣeduro nipasẹ Fleischner Society 29.Bibẹẹkọ, awọn nodules ti o tobi ju 6 mm ati laisi awọn ẹya aiṣedeede ti o han gbangba, ti a pe ni awọn nodules ẹdọforo ti ko ni ipinnu (IPN), jẹ ipenija pataki ni igbelewọn ati iṣakoso ni iṣe iṣegun30,31.Nigbamii ti a ṣe ayẹwo boya iwọn nodule ni ipa awọn ibuwọlu metabolomic nipa lilo awọn ayẹwo ti a ṣajọpọ lati inu iṣawari ati awọn ẹgbẹ afọwọsi inu.Idojukọ lori awọn ami-ara ti o ni ifọwọsi 27, a kọkọ ṣe afiwe awọn profaili PCA ti HC ati BN sub-6 mm metabolomes.A rii pe pupọ julọ awọn aaye data fun HC ati BN ni agbekọja, ti n ṣe afihan pe awọn ipele metabolite ti omi ara jẹ iru ni awọn ẹgbẹ mejeeji (Fig. 3a).Awọn maapu ẹya ara ẹrọ kọja awọn sakani titobi oriṣiriṣi wa ni ipamọ ni BN ati LA (Fig. 3b, c), lakoko ti a ṣe akiyesi iyatọ laarin awọn nodules buburu ati alaiṣe ni iwọn 6-20 mm (Fig. 3d).Ẹgbẹ yii ni AUC ti 0.927, pato ti 0.868, ati ifamọ ti 0.820 fun asọtẹlẹ aiṣedeede ti awọn nodules ti o ni iwọn 6 si 20 mm (Fig. 3e, f).Awọn abajade wa fihan pe olutọpa le gba awọn iyipada iṣelọpọ ti o ṣẹlẹ nipasẹ iyipada buburu ni kutukutu, laibikita iwọn nodule.
Ipolowo Ifiwera awọn profaili PCA laarin awọn ẹgbẹ ti o da lori iyasọtọ ti iṣelọpọ agbara ti awọn metabolites 27.CC ati BN <6 mm.b BN <6 mm vs BN 6-20 mm.ni LA 6-20 mm dipo LA 20-30 mm.g BN 6-20 mm ati 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 Igi olugba ti n ṣiṣẹ abuda (ROC) ti n ṣe afihan iṣẹ awoṣe iyasoto fun awọn nodules 6-20 mm.f Awọn iye iṣeeṣe jẹ iṣiro ti o da lori awoṣe ipadasẹhin logistic fun awọn nodules ti o ni iwọn 6-20 mm.Laini aami grẹy duro fun iye gige gige ti aipe (0.455).Awọn nọmba ti o wa loke ṣe aṣoju ipin ogorun awọn ọran ti iṣẹ akanṣe fun Los Angeles.Lo t idanwo ọmọ ile-iwe oni-meji.PCA, igbekale paati akọkọ.AUC agbegbe labẹ awọn ti tẹ.A pese data orisun ni irisi awọn faili data orisun.
Awọn ayẹwo mẹrin (ọjọ ori 44-61 ọdun) pẹlu awọn iwọn nodule ẹdọforo ti o jọra (7-9 mm) ni a yan siwaju sii lati ṣe apejuwe iṣẹ ti awoṣe asọtẹlẹ buburu ti a dabaa (Fig. 4a, b).Lori iboju iboju akọkọ, Ọran 1 gbekalẹ bi nodule ti o lagbara pẹlu iṣiro, ẹya ti o ni nkan ṣe pẹlu aibikita, lakoko ti Case 2 ti gbekalẹ bi nodule ti o lagbara ni apakan ti ko ni ipinnu laisi awọn ẹya aiṣedeede ti o han gbangba.Awọn iyipo mẹta ti awọn iwoye CT ti o tẹle fihan pe awọn ọran wọnyi duro ni iduroṣinṣin lori akoko ọdun 4 ati nitorinaa wọn jẹ awọn nodules ti ko dara (Fig. 4a).Ti a ṣe afiwe pẹlu igbelewọn ile-iwosan ti awọn ọlọjẹ CT ni tẹlentẹle, itupalẹ metabolite omi ara ọkan-shot pẹlu awoṣe classifier lọwọlọwọ ni iyara ati pe o ṣe idanimọ awọn nodule ti ko dara ti o da lori awọn idiwọ iṣeeṣe (Table 1).Nọmba 4b ni ọran 3 ṣe afihan nodule kan pẹlu awọn ami ti ifẹhinti pleural, eyiti o jẹ asopọ pupọ julọ pẹlu malignancy32.Ọran 4 ti a ṣe afihan bi nodule ti o lagbara ni apakan ti ko ni ipinnu laisi ẹri ti idi alaiṣe.Gbogbo awọn ọran wọnyi ni a sọtẹlẹ bi buburu ni ibamu si awoṣe ikasi (Table 1).Ayẹwo adenocarcinoma ẹdọfóró ni a ṣe afihan nipasẹ idanwo itan-ẹjẹ lẹhin abẹ-abẹ-ẹdọfẹlẹ (Fig. 4b).Fun eto afọwọsi ita, olutọpa ti iṣelọpọ ti ṣe asọtẹlẹ deede awọn ọran meji ti awọn nodules ẹdọfóró ti ko ni ipinnu ti o tobi ju 6 mm (Eya Afihan 10).
Awọn aworan CT ti window axial ti ẹdọforo ti awọn ọran meji ti awọn nodules alaiṣe.Ni ọran 1, ọlọjẹ CT lẹhin ọdun 4 ṣe afihan nodule ti o ni iduroṣinṣin ti o ni iwọn 7 mm pẹlu calcification ni lobe isalẹ ọtun.Ni ọran 2, ọlọjẹ CT lẹhin ọdun 5 ṣe afihan iduroṣinṣin kan, nodule ti o lagbara ni apakan pẹlu iwọn ila opin ti 7 mm ni lobe oke ọtun.b Axial window CT awọn aworan ti ẹdọforo ati awọn iwadi ti o ni ibamu pẹlu pathological ti awọn iṣẹlẹ meji ti ipele I adenocarcinoma ṣaaju ki iṣan ẹdọfóró.Ọran 3 ṣe afihan nodule kan pẹlu iwọn ila opin ti 8 mm ni lobe oke ọtun pẹlu ifasilẹ pleural.Ọran 4 ṣe afihan nodule gilaasi ilẹ ti o lagbara ni iwọn 9 mm ni lobe oke apa osi.Hematoxylin ati eosin (H&E) abawọn ti iṣan ẹdọfóró ti a ti tunṣe (ọpa iwọn = 50 μm) ti n ṣe afihan ilana idagbasoke acinar ti adenocarcinoma ẹdọfóró.Awọn itọka tọkasi awọn nodules ti a rii lori awọn aworan CT.Awọn aworan H&E jẹ awọn aworan aṣoju ti ọpọ (> 3) awọn aaye airi ti a ṣe ayẹwo nipasẹ onimọ-jinlẹ.
Ti a mu papọ, awọn abajade wa ṣe afihan iye ti o pọju ti awọn onisọpọ biomarkers metabolite ninu ayẹwo iyatọ ti awọn nodules ẹdọforo, eyiti o le fa awọn italaya nigbati o ṣe ayẹwo ibojuwo CT.
Da lori panẹli metabolite iyatọ ti a fọwọsi, a wa lati ṣe idanimọ awọn ibaramu ti ẹda ti awọn iyipada iṣelọpọ pataki.Itupalẹ imudara ipa ọna KEGG nipasẹ MetaboAnalyst ṣe idanimọ 6 wọpọ awọn ipa ọna iyipada pataki laarin awọn ẹgbẹ meji ti a fun (LA vs. HC ati LA vs. BN, atunṣe p ≤ 0.001, ipa> 0.01).Awọn ayipada wọnyi ni a ṣe afihan nipasẹ awọn idamu ni iṣelọpọ pyruvate, iṣelọpọ tryptophan, niacin ati iṣelọpọ nicotinamide, glycolysis, ọmọ TCA, ati iṣelọpọ purine (Fig. 5a).Lẹhinna a tun ṣe awọn metabolomics ti a fojusi lati rii daju awọn ayipada pataki nipa lilo iwọn pipe.Ipinnu ti awọn metabolites ti o wọpọ ni awọn ipa ọna ti o paarọ nigbagbogbo nipasẹ iwoye ibi-iyẹwu quadrupole meteta (QQQ) ni lilo awọn iṣedede metabolite ododo.Awọn ẹya ara ẹni ti ibi-afẹde ibi-afẹde iwadi metabolomics wa ninu tabili Afikun 4. Ni ibamu pẹlu awọn abajade metabolomics agbaye wa, itupalẹ pipo jẹrisi pe hypoxanthine ati xanthine, pyruvate, ati lactate ti pọ si ni LA ni akawe si BN ati HC (Fig. 5b, c, p <0.05).Sibẹsibẹ, ko si awọn iyatọ pataki ninu awọn metabolites wọnyi ni a rii laarin BN ati HC.
Itupalẹ imudara ipa ọna KEGG ti awọn metabolites oriṣiriṣi oriṣiriṣi pataki ni ẹgbẹ LA ni akawe si awọn ẹgbẹ BN ati HC.Globaltest-tailed meji ni a lo, ati pe awọn iye p ni a tunṣe ni lilo ọna Holm-Bonferroni (ti a ṣe atunṣe p ≤ 0.001 ati iwọn ipa> 0.01).b–d Awọn igbero fayolini nfihan hypoxanthine, xanthine, lactate, pyruvate, ati awọn ipele tryptophan ninu omi ara HC, BN, ati LA ti pinnu nipasẹ LC-MS/MS (n = 70 fun ẹgbẹ kan).Awọn laini aami funfun ati dudu tọkasi agbedemeji ati quartile, lẹsẹsẹ.e Idite Violin ti n ṣe afihan Log2TPM deede (awọn iwe afọwọkọ fun miliọnu) ikosile mRNA ti SLC7A5 ati QPRT ni adenocarcinoma ẹdọfóró (n = 513) ni akawe si àsopọ ẹdọfóró deede (n = 59) ninu dataset LUAD-TCGA.Apoti funfun duro fun ibiti aarin, ila dudu petele ni aarin duro fun agbedemeji, ati laini dudu inaro ti o gbooro lati inu apoti naa duro fun aarin igbẹkẹle 95% (CI).f Idite ibamu ibamu Pearson ti SLC7A5 ati GAPDH ikosile ninu ẹdọfóró adenocarcinoma (n = 513) ati deede ẹdọfóró àsopọ (n = 59) ninu awọn TCGA dataset.Agbegbe grẹy duro fun 95% CI.r, Pearson ibamu olùsọdipúpọ.g Awọn ipele tryptophan cellular ti a ṣe deede ni awọn sẹẹli A549 yipada pẹlu iṣakoso shRNA ti kii ṣe pato (NC) ati shSLC7A5 (Sh1, Sh2) ti pinnu nipasẹ LC-MS/MS.Iṣiro iṣiro ti awọn ayẹwo ominira ti biologically marun ni ẹgbẹ kọọkan ni a gbekalẹ.h Awọn ipele sẹẹli ti NADt (NAD lapapọ, pẹlu NAD + ati NADH) ninu awọn sẹẹli A549 (NC) ati SLC7A5 knockdown A549 ẹyin (Sh1, Sh2).Iṣiro iṣiro ti awọn ayẹwo ominira ti biologically mẹta ni ẹgbẹ kọọkan ni a gbekalẹ.i Iṣẹ-ṣiṣe glycolytic ti awọn sẹẹli A549 ṣaaju ati lẹhin SLC7A5 knockdown jẹ iwọn nipasẹ oṣuwọn acidification extracellular (ECAR) (n = 4 awọn apẹẹrẹ ominira ti biologically fun ẹgbẹ kan).2-DG,2-deoxy-D-glukosi.Idanwo t akeko oni-meji ni a lo ni (b–h).Ni (g-i), awọn ifi aṣiṣe ṣe aṣoju itumọ ± SD, idanwo kọọkan ni a ṣe ni igba mẹta ni ominira ati awọn abajade jẹ iru.A pese data orisun ni irisi awọn faili data orisun.
Ṣiyesi ipa pataki ti iṣelọpọ tryptophan iyipada ninu ẹgbẹ LA, a tun ṣe ayẹwo awọn ipele tryptophan omi ara ni awọn ẹgbẹ HC, BN, ati LA ni lilo QQQ.A rii pe omi ara tryptophan ti dinku ni LA ni akawe pẹlu HC tabi BN (p <0.001, Figure 5d), eyiti o ni ibamu pẹlu awọn awari iṣaaju pe awọn ipele tryptophan ti n kaakiri ni isalẹ ni awọn alaisan ti o ni akàn ẹdọfóró ju ni awọn iṣakoso ilera lati ẹgbẹ iṣakoso33,34 ,35.Iwadi miiran ti nlo PET/CT olutọpa 11C-methyl-L-tryptophan ri pe akoko idaduro ifihan agbara tryptophan ninu iṣan akàn ẹdọfóró ti pọ si ni pataki ni akawe si awọn ọgbẹ alaiṣe tabi tissue36 deede.A pinnu pe idinku ninu tryptophan ni omi ara LA le ṣe afihan gbigba tryptophan lọwọ nipasẹ awọn sẹẹli alakan ẹdọfóró.
O tun jẹ mimọ pe ọja ipari ti ọna kynurenine ti catabolism tryptophan jẹ NAD + 37,38, eyiti o jẹ sobusitireti pataki fun iṣesi ti glyceraldehyde-3-phosphate pẹlu 1,3-bisphosphoglycerate ni glycolysis39.Lakoko ti awọn iwadii iṣaaju ti dojukọ ipa ti catabolism tryptophan ni ilana ajẹsara, a wa lati ṣalaye ibaraenisepo laarin dysregulation tryptophan ati awọn ipa ọna glycolytic ti a ṣe akiyesi ninu iwadii lọwọlọwọ.Solute transporter ebi 7 omo egbe 5 (SLC7A5) ni a mo lati wa ni a tryptophan transporter43,44,45.Quinolinic acid phosphoribosyltransferase (QPRT) jẹ enzymu ti o wa ni isalẹ ti ọna kynurenine ti o yi quinolinic acid pada si NAMN46.Ayewo ti dataset LUAD TCGA fi han pe mejeeji SLC7A5 ati QPRT ni a ṣe atunṣe ni pataki ni awọn sẹẹli tumo ni akawe si ara deede (Fig. 5e).Ilọsi yii ni a ṣe akiyesi ni awọn ipele I ati II bakanna bi awọn ipele III ati IV ti adenocarcinoma ẹdọfóró (Afikun Iṣiro 11), ti o nfihan awọn idamu kutukutu ni iṣelọpọ tryptophan ti o ni nkan ṣe pẹlu tumorigenesis.
Ni afikun, data LUAD-TCGA ṣe afihan ibamu rere laarin SLC7A5 ati GAPDH mRNA ikosile ninu awọn ayẹwo alaisan alakan (r = 0.45, p = 1.55E-26, Figure 5f).Ni idakeji, ko si ibamu pataki laarin iru awọn ibuwọlu apilẹṣẹ ni iṣan ẹdọfóró deede (r = 0.25, p = 0.06, Figure 5f).Knockdown ti SLC7A5 (Eya afikun 12) ni awọn sẹẹli A549 dinku dinku tryptophan cellular ati awọn ipele NAD (H) (Nọmba 5g, h), ti o mu abajade iṣẹ-ṣiṣe glycolytic attenuated bi iwọn nipasẹ oṣuwọn acidification extracellular (ECAR) (Nọmba 1).5i).Nitorinaa, ti o da lori awọn iyipada ti iṣelọpọ ninu omi ara ati wiwa in vitro, a pinnu pe iṣelọpọ agbara tryptophan le ṣe agbekalẹ NAD + nipasẹ ọna kynurenine ati ṣe ipa pataki ni igbega glycolysis ni akàn ẹdọfóró.
Awọn ẹkọ-ẹkọ ti fihan pe nọmba nla ti awọn nodules ẹdọforo ti ko ni iyasọtọ ti a rii nipasẹ LDCT le ja si iwulo fun awọn idanwo afikun gẹgẹbi PET-CT, biopsy ẹdọfóró, ati itọju apọju nitori aiṣedeede ti o dara ti irojẹ.31 Bi a ṣe han ni Figure 6. Iwadii wa ṣe idanimọ nronu ti awọn metabolites omi ara pẹlu iye iwadii ti o pọju ti o le mu isọdi eewu dara si ati iṣakoso atẹle ti awọn nodules ẹdọforo ti a rii nipasẹ CT.
Awọn nodules ẹdọforo ni a ṣe ayẹwo nipa lilo iwọn-kekere ti a ṣe iṣiro tomography (LDCT) pẹlu awọn ẹya aworan ti o ni imọran ti awọn idi ti ko dara tabi buburu.Abajade ti ko ni idaniloju ti awọn nodules le ja si awọn abẹwo atẹle nigbagbogbo, awọn ilowosi ti ko wulo, ati itọju apọju.Ifisi awọn ikasi ti iṣelọpọ ti omi ara pẹlu iye iwadii aisan le ṣe ilọsiwaju igbelewọn eewu ati iṣakoso atẹle ti awọn nodules ẹdọforo.PET positron itujade tomography.
Data lati US NLST iwadi ati awọn European NELSON iwadi daba wipe waworan ga-ewu awọn ẹgbẹ pẹlu kekere-iwọn lilo iṣiro tomography (LDCT) le din ẹdọfóró akàn iku1,3.Sibẹsibẹ, igbelewọn eewu ati iṣakoso ile-iwosan ti o tẹle ti awọn nọmba nla ti awọn nodules ẹdọforo lairotẹlẹ ti a rii nipasẹ LDCT jẹ nija julọ.Ibi-afẹde akọkọ ni lati mu iyasọtọ ti o pe ti awọn ilana ti o da lori LDCT ti o wa tẹlẹ nipa iṣakojọpọ awọn ami-ara ti o gbẹkẹle.
Diẹ ninu awọn ami-ara molikula, gẹgẹbi awọn metabolites ẹjẹ, ti jẹ idanimọ nipasẹ ifiwera akàn ẹdọfóró pẹlu awọn iṣakoso ilera15,17.Ninu iwadi ti o wa lọwọlọwọ, a dojukọ lori ohun elo ti itusilẹ metabolomics omi ara lati ṣe iyatọ laarin awọn nodules ẹdọforo ti ko dara ati aiṣedeede ti a rii lairotẹlẹ nipasẹ LDCT.A ṣe afiwe metabolome omi ara agbaye ti iṣakoso ilera (HC), awọn nodules ẹdọfóró (BN), ati ipele I adenocarcinoma ẹdọfóró (LA) awọn ayẹwo ni lilo itupalẹ UPLC-HRMS.A rii pe HC ati BN ni awọn profaili iṣelọpọ ti o jọra, lakoko ti LA ṣe afihan awọn ayipada pataki ni akawe si HC ati BN.A ṣe idanimọ awọn ipele meji ti awọn metabolites omi ara ti o ṣe iyatọ LA si HC ati BN.
Eto idanimọ orisun LDCT lọwọlọwọ fun awọn nodules alaiṣe ati aiṣedeede jẹ pataki da lori iwọn, iwuwo, mofoloji ati iwọn idagba ti awọn nodules lori akoko30.Awọn ijinlẹ iṣaaju ti fihan pe iwọn awọn nodules ni ibatan pẹkipẹki si iṣeeṣe ti akàn ẹdọfóró.Paapaa ninu awọn alaisan ti o ni eewu giga, eewu ti ibajẹ ni awọn apa <6 mm jẹ <1%.Ewu aiṣedeede fun awọn nodules ti o ni iwọn 6 si 20 mm awọn sakani lati 8% si 64%30.Nitorinaa, Fleischner Society ṣeduro iwọn ila opin gige kan ti 6 mm fun atẹle CT deede.29 Sibẹsibẹ, iṣeduro ewu ati iṣakoso ti awọn nodules ẹdọforo ti ko ni ipinnu (IPN) ti o tobi ju 6 mm ko ti ṣe deede 31.Isakoso lọwọlọwọ ti arun inu ọkan ti abimọ jẹ igbagbogbo da lori iduro iṣọra pẹlu ibojuwo CT loorekoore.
Da lori metabolome ti a fọwọsi, a ṣe afihan fun igba akọkọ iṣakojọpọ awọn ibuwọlu metabolomic laarin awọn eniyan ti o ni ilera ati awọn nodules alaiṣe <6 mm.Ibajọra ti ibi-ara ni ibamu pẹlu awọn awari CT ti tẹlẹ pe ewu ti ibajẹ fun awọn nodules <6 mm jẹ kekere bi awọn koko-ọrọ laisi awọn apa. ibajọra ninu awọn profaili metabolomic, ni iyanju pe itumọ iṣẹ ṣiṣe ti etiology alaiṣe jẹ ibamu laibikita iwọn nodule.Nitorinaa, awọn panẹli metabolite ti iwadii aisan ode oni le pese igbelewọn ẹyọkan bi idanwo-jade ofin nigbati a ba rii awọn nodules ni ibẹrẹ lori CT ati pe o le dinku ibojuwo ni tẹlentẹle.Ni akoko kanna, igbimọ kanna ti awọn biomarkers ti iṣelọpọ ṣe iyatọ awọn nodules buburu ≥6 mm ni iwọn lati awọn nodules ti ko dara ati pe o pese awọn asọtẹlẹ deede fun awọn IPN ti iwọn kanna ati awọn ẹya ara ẹni ti o ni idaniloju lori awọn aworan CT.Onisọpọ iṣelọpọ omi ara yii ṣe daradara ni sisọ asọtẹlẹ aiṣedeede ti awọn nodules ≥6 mm pẹlu AUC ti 0.927.Papọ, awọn abajade wa tọka pe awọn ibuwọlu omi ara oto ti metabolomic le ṣe afihan ni pataki ni pataki awọn iyipada iṣelọpọ ti tumo-itumọ ati ni iye ti o pọju bi awọn asọtẹlẹ eewu, ominira ti iwọn nodule.
Ni pataki, adenocarcinoma ẹdọfóró (LUAD) ati carcinoma cell squamous (LUSC) jẹ awọn oriṣi akọkọ ti akàn ẹdọfóró sẹẹli ti kii-kekere (NSCLC).Ni fifunni pe LUSC ni nkan ṣe pẹlu lilo taba47 ati LUAD jẹ itan-akọọlẹ ti o wọpọ julọ ti awọn nodules ẹdọfóró lairotẹlẹ ti a rii lori iboju CT48, awoṣe iyasọtọ wa ni pataki ti a ṣe fun awọn ayẹwo ipele I adenocarcinoma.Wang ati awọn ẹlẹgbẹ tun dojukọ LUAD ati ṣe idanimọ awọn ibuwọlu ọra mẹsan nipa lilo lipidomics lati ṣe iyatọ akàn ẹdọfóró ipele-tete lati awọn eniyan ti o ni ilera17.A ṣe idanwo awoṣe classifier lọwọlọwọ lori awọn ọran 16 ti ipele I LUSC ati awọn nodules benign 74 ati ṣe akiyesi deede asọtẹlẹ LUSC kekere (AUC 0.776), ni iyanju pe LUAD ati LUSC le ni awọn ibuwọlu metabolomic tiwọn.Lootọ, LUAD ati LUSC ti han lati yatọ ni etiology, ipilẹṣẹ ti ibi ati aberrations jiini49.Nitorinaa, awọn oriṣi miiran ti itan-akọọlẹ yẹ ki o wa ninu awọn awoṣe ikẹkọ fun wiwa orisun-olugbe ti akàn ẹdọfóró ni awọn eto ibojuwo.
Nibi, a ṣe idanimọ awọn ipa ọna mẹfa ti o yipada nigbagbogbo ni adenocarcinoma ẹdọfóró ni akawe pẹlu awọn iṣakoso ilera ati awọn nodules alaiṣe.Xanthine ati hypoxanthine jẹ awọn iṣelọpọ ti o wọpọ ti ọna iṣelọpọ purine.Ni ibamu pẹlu awọn abajade wa, awọn agbedemeji ti o ni nkan ṣe pẹlu iṣelọpọ purine ni a pọ si ni pataki ninu omi ara tabi awọn ara ti awọn alaisan ti o ni adenocarcinoma ẹdọfóró ni akawe pẹlu awọn iṣakoso ilera tabi awọn alaisan ni ipele preinvasive15,50.Serum xanthine ti o ga ati awọn ipele hypoxanthine le ṣe afihan anabolism ti o nilo nipasẹ awọn sẹẹli alakan ti n pọ si ni iyara.Dysregulation ti iṣelọpọ glukosi jẹ ami iyasọtọ ti a mọ daradara ti iṣelọpọ alakan51.Nibi, a ṣe akiyesi ilosoke pataki ninu pyruvate ati lactate ni ẹgbẹ LA ni akawe pẹlu ẹgbẹ HC ati BN, eyiti o ni ibamu pẹlu awọn ijabọ iṣaaju ti awọn aiṣedeede ipa ọna glycolytic ni awọn profaili metabolome omi ara ti awọn alaisan ti kii-kekere sẹẹli ẹdọfóró (NSCLC) ati ni ilera idari.awọn esi ti wa ni dédé52,53.
Ni pataki, a ṣe akiyesi ibaramu onidakeji laarin pyruvate ati iṣelọpọ tryptophan ninu omi ara ti adenocarcinomas ẹdọfóró.Awọn ipele tryptophan omi ara dinku ni ẹgbẹ LA ni akawe pẹlu HC tabi ẹgbẹ BN.O yanilenu, iwadi ti o tobi pupọ ti iṣaaju nipa lilo ẹgbẹ ti o ni ifojusọna ri pe awọn ipele kekere ti tryptophan ti n ṣaakiri ni o ni nkan ṣe pẹlu ewu ti o pọ sii ti akàn ẹdọfóró 54 .Tryptophan jẹ amino acid pataki ti a gba ni kikun lati ounjẹ.A pinnu pe idinku omi ara tryptophan ninu ẹdọfóró adenocarcinoma le ṣe afihan idinku iyara ti metabolite yii.O jẹ mimọ daradara pe ọja ipari ti catabolism tryptophan nipasẹ ọna kynurenine jẹ orisun ti iṣelọpọ de novo NAD +.Nitoripe NAD + jẹ iṣelọpọ ni akọkọ nipasẹ ọna igbala, pataki ti NAD + ni iṣelọpọ tryptophan ni ilera ati arun wa lati pinnu46.Iwadii wa ti data data TCGA fihan pe ikosile ti tryptophan transporter solute transporter 7A5 (SLC7A5) ti pọ si ni pataki ni adenocarcinoma ẹdọfóró ni akawe pẹlu awọn iṣakoso deede ati pe o ni ibamu ni ibamu pẹlu ikosile ti GAPDH henensiamu glycolytic.Awọn ijinlẹ iṣaaju ti dojukọ pataki lori ipa ti catabolism tryptophan ni didapa idahun ajẹsara antitumor40,41,42.Nibi a ṣe afihan pe idinamọ ti gbigba tryptophan nipasẹ knockdown ti SLC7A5 ninu awọn sẹẹli akàn ẹdọfóró ni abajade idinku atẹle ni awọn ipele NAD cellular ati idinku igbakan ti iṣẹ glycolytic.Ni akojọpọ, iwadi wa n pese ipilẹ ti ẹkọ ti ara fun awọn ayipada ninu iṣelọpọ omi ara ti o ni nkan ṣe pẹlu iyipada buburu ti adenocarcinoma ẹdọfóró.
Awọn iyipada EGFR jẹ awọn iyipada awakọ ti o wọpọ julọ ni awọn alaisan pẹlu NSCLC.Ninu iwadi wa, a rii pe awọn alaisan ti o ni iyipada EGFR (n = 41) ni awọn profaili metabolomic gbogbogbo ti o jọra si awọn alaisan ti o ni iru egan EGFR (n = 31), botilẹjẹpe a rii awọn ipele omi ara ti o dinku ti diẹ ninu awọn alaisan mutant EGFR ni awọn alaisan acylcarnitine.Iṣẹ ti iṣeto ti awọn acylcarnitines ni lati gbe awọn ẹgbẹ acyl lati cytoplasm sinu matrix mitochondrial, ti o yori si oxidation ti fatty acids lati mu agbara 55 jade.Ni ibamu pẹlu awọn awari wa, iwadii aipẹ tun ṣe idanimọ awọn profaili metabolome ti o jọra laarin EGFR mutant ati awọn èèmọ-iru egan EGFR nipa ṣiṣe itupalẹ metabolome agbaye ti 102 ẹdọfóró adenocarcinoma tissue samples50.O yanilenu, akoonu acylcarnitine tun wa ninu ẹgbẹ mutant EGFR.Nitorinaa, boya awọn iyipada ninu awọn ipele acylcarnitine ṣe afihan awọn iyipada ti iṣelọpọ ti EGFR ati awọn ipa ọna molikula ti o le ni iteriba diẹ sii.
Ni ipari, iwadi wa ṣe agbekalẹ iyasọtọ ti iṣelọpọ ti omi ara fun ayẹwo iyatọ ti awọn nodules ẹdọforo ati gbero iṣan-iṣẹ ti o le mu igbelewọn eewu jẹ ki o dẹrọ iṣakoso ile-iwosan ti o da lori ibojuwo ọlọjẹ CT.
Iwadi yii jẹ ifọwọsi nipasẹ Igbimọ Ethics ti Ile-iwosan akàn University Sun Yat-sen, Ile-iwosan Alafaramo akọkọ ti Ile-ẹkọ giga Sun Yat-sen, ati Igbimọ Ethics ti Ile-iwosan akàn University Zhengzhou.Ni wiwa ati awọn ẹgbẹ afọwọsi ti inu, 174 sera lati awọn eniyan ti o ni ilera ati 244 sera lati awọn nodules ti ko dara ni a gba lati ọdọ awọn ẹni-kọọkan ti o gba awọn idanwo iṣoogun lododun ni Sakaani ti Iṣakoso ati Idena Akàn, Ile-iṣẹ akàn University Sun Yat-sen, ati 166 nodules benign.omi ara.Ipele I ẹdọfóró adenocarcinomas ni a gba lati Sun Yat-sen University University Centre.Ninu ẹgbẹ afọwọsi ita, awọn ọran 48 wa ti awọn nodules ti ko dara, awọn ọran 39 ti ipele I ẹdọfóró adenocarcinoma lati Ile-iwosan Asopọmọra akọkọ ti Ile-ẹkọ giga Sun Yat-sen, ati awọn ọran 24 ti ipele I ẹdọfóró adenocarcinoma lati Zhengzhou Cancer Hospital.Ile-iṣẹ akàn University Sun Yat-sen tun gba awọn ọran 16 ti ipele I squamous cell ẹdọfóró akàn lati ṣe idanwo agbara iwadii ti classifier ti iṣelọpọ ti iṣeto (awọn abuda alaisan ti han ni Tabili Imudara 5).Awọn ayẹwo lati inu ẹgbẹ wiwa ati ẹgbẹ afọwọsi inu ni a gba laarin Oṣu Kini ọdun 2018 ati May 2020. Awọn apẹẹrẹ fun ẹgbẹ afọwọsi ita ni a gba laarin Oṣu Kẹjọ 2021 ati Oṣu Kẹwa Ọdun 2022. Lati dinku abosi abo, isunmọ awọn nọmba dogba ti awọn ọran ọkunrin ati obinrin ni a yan si ọkọọkan ẹgbẹ.Awari Ẹgbẹ ati ti abẹnu Review Team.A ṣe ipinnu abo alabaṣe ti o da lori ijabọ ara ẹni.Ififunni alaye ti gba lati ọdọ gbogbo awọn olukopa ko si si isanpada ti a pese.Awọn koko-ọrọ pẹlu awọn nodules alaiṣe jẹ awọn ti o ni iṣiro ọlọjẹ CT iduroṣinṣin ni awọn ọdun 2 si 5 ni akoko itupalẹ, ayafi fun ọran 1 lati apẹẹrẹ afọwọsi ita, eyiti a gba ni iṣaaju ati ṣe iwadii nipasẹ histopathology.Pẹlu awọn sile ti onibaje anm.Awọn ọran adenocarcinoma ẹdọfóró ni a gba ṣaaju isọdọtun ẹdọfóró ati timo nipasẹ iwadii aisan aisan.Awọn ayẹwo ẹjẹ ãwẹ ni a gba ni awọn tubes Iyapa omi ara laisi eyikeyi anticoagulants.Awọn ayẹwo ẹjẹ jẹ didi fun wakati 1 ni iwọn otutu yara ati lẹhinna ni centifuged ni 2851 × g fun iṣẹju mẹwa 10 ni 4°C lati gba omi ara-ara.Awọn aliquots omi ara ti di didi ni -80°C titi ti isediwon metabolite.Sakaani ti Idena Akàn ati Idanwo Iṣoogun ti Ile-iṣẹ akàn University Sun Yat-sen gba adagun omi ara lati ọdọ awọn oluranlọwọ ilera 100, pẹlu nọmba dogba ti awọn ọkunrin ati awọn obinrin ti o jẹ ọdun 40 si 55 ọdun.Awọn iwọn dogba ti ayẹwo oluranlọwọ kọọkan ni a dapọ, adagun-omi ti o yọrisi jẹ aliquoted ati fipamọ ni -80°C.Adalu omi ara ni a lo bi ohun elo itọkasi fun iṣakoso didara ati iwọntunwọnsi data.
Itọkasi omi ara ati awọn ayẹwo idanwo ni a yo ati awọn metabolites ti a fa jade nipa lilo ọna isediwon ti o ni idapo (MTBE / methanol / omi) 56.Ni soki, 50 μl ti omi ara ni a dapọ pẹlu 225 μl ti kẹmika tutu-yinyin ati 750 μl ti yinyin-tutu methyl tert-butyl ether (MTBE).Aruwo awọn adalu ati incubate lori yinyin fun 1 wakati.Awọn ayẹwo naa lẹhinna dapọ ati vortex dapọ pẹlu 188 μl ti omi MS-grade ti o ni awọn iṣedede ti inu (13C-lactate, 13C3-pyruvate, 13C-methionine, ati 13C6-isoleucine, ti o ra lati Awọn ile-iṣẹ Cambridge Isotope).Adalu naa lẹhinna ni centrifuged ni 15,000 × g fun awọn iṣẹju 10 ni 4 °C, ati pe a gbe ipele isalẹ sinu awọn tubes meji (125 μL kọọkan) fun itupalẹ LC-MS ni awọn ipo rere ati odi.Nikẹhin, a ti gbe ayẹwo naa si gbigbẹ ni ibi-itọju igbale ti o ga julọ.
Awọn metabolites ti o gbẹ ni a tun ṣe ni 120 μl ti 80% acetonitrile, vortexed fun 5 min, ati centrifuged ni 15,000 × g fun 10 min ni 4°C.A gbe awọn alabojuto sinu awọn abọ gilasi amber pẹlu awọn ohun elo microinserts fun awọn iwadii metabolomics.Itupalẹ awọn metabolomics ti ko ni idojukọ lori pẹpẹ kiromatogirafi olomi ti o ni agbara-giga-ipinnu ọpọ eniyan (UPLC-HRMS).Metabolites ti yapa nipa lilo eto Dionex Ultimate 3000 UPLC ati ọwọn ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters).Ni ipo ion rere, awọn ipele alagbeka jẹ 95% (A) ati 50% acetonitrile (B), ọkọọkan ti o ni 10 mmol/L ammonium acetate ati 0.1% formic acid.Ni ipo odi, awọn ipele alagbeka A ati B ni 95% ati 50% acetonitrile, lẹsẹsẹ, awọn ipele mejeeji ni 10 mmol / L ammonium acetate, pH = 9. Eto gradient jẹ bi atẹle: 0-0.5 min, 2% B;0.5–12 iṣẹju, 2–50% B;12–14 iṣẹju, 50–98% B;14–16 min, 98% B;16–16.1.min, 98 –2% B;16.1-20 min, 2% B. A ṣe itọju ọwọn ni 40 ° C ati ayẹwo ni 10 ° C ni autosampler.Iwọn sisan jẹ 0.3 milimita / min, iwọn abẹrẹ jẹ 3 μl.Ayẹwo ibi-iwoye Orbitrap Q-Exactive (Thermo Fisher Scientific) pẹlu orisun ionization electrospray (ESI) ni a ṣiṣẹ ni ipo ọlọjẹ ni kikun ati papọ pẹlu ipo ibojuwo ddMS2 lati gba awọn iwọn nla ti data.Awọn paramita MS ti ṣeto bi atẹle: foliteji sokiri + 3.8 kV/- 3.2 kV, iwọn otutu capillary 320 ° C, gaasi aabo 40 arb, gaasi iranlọwọ 10 arb, iwọn otutu ti ngbona 350 ° C, iwọn ibojuwo 70-1050 m / h, ipinnu.70 000. A ti gba data nipa lilo Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific).
Lati ṣe ayẹwo didara data, awọn ayẹwo iṣakoso didara (QC) ti a ṣajọpọ ti ipilẹṣẹ nipasẹ yiyọ 10 μL aliquots ti supernatant lati ayẹwo kọọkan.Awọn abẹrẹ ayẹwo iṣakoso didara mẹfa ni a ṣe atupale ni ibẹrẹ ti ọna itupalẹ lati ṣe ayẹwo iduroṣinṣin ti eto UPLC-MS.Awọn ayẹwo iṣakoso didara lẹhinna ṣafihan lorekore sinu ipele naa.Gbogbo awọn ipele 11 ti awọn ayẹwo omi ara ninu iwadi yii ni a ṣe atupale nipasẹ LC-MS.Aliquots ti adalu adagun omi ara lati ọdọ awọn oluranlọwọ ilera 100 ni a lo bi ohun elo itọkasi ni awọn ipele oniwun lati ṣe atẹle ilana isediwon ati ṣatunṣe fun awọn ipa ipele-si-ipele.Ayẹwo metabolomics ti ko ni idojukọ ti ẹgbẹ wiwa, ẹgbẹ afọwọsi inu, ati ẹgbẹ afọwọsi ita ni a ṣe ni Ile-iṣẹ Metabolomics ti Ile-ẹkọ giga Sun Yat-sen.Yàrá ita ti Guangdong University of Technology Analysis and Test Center tun ṣe atupale awọn ayẹwo 40 lati inu ẹgbẹ ita lati ṣe idanwo iṣẹ ti awoṣe classifier.
Lẹhin isediwon ati isọdọtun, iwọn pipe ti awọn metabolites omi ara ni a ṣe ni lilo iṣẹ-ṣiṣe ultra-high chromatography-tandem mass spectrometry (Agilent 6495 triple quadrupole) pẹlu orisun ionization electrospray (ESI) ni ipo ibojuwo ifaseyin pupọ (MRM).Ọwọn ACQUITY BEH Amide (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters) ni a lo lati ya awọn metabolites lọtọ.Ipele alagbeka jẹ 90% (A) ati 5% acetonitrile (B) pẹlu 10 mmol/L ammonium acetate ati 0.1% ojutu amonia.Eto mimu jẹ bi atẹle: 0–1.5 min, 0% B;1.5–6.5 iṣẹju, 0–15% B;6.5–8 min, 15% B;8–8.5 iṣẹju, 15%–0% B;8.5–11.5 iṣẹju, 0% B.A ṣe itọju ọwọn ni 40 °C ati ayẹwo ni 10 °C ni autosampler.Iwọn sisan jẹ 0.3 milimita / min ati iwọn abẹrẹ jẹ 1 μL.Awọn paramita MS ni a ṣeto gẹgẹbi atẹle: foliteji capillary ± 3.5 kV, titẹ nebulizer 35 psi, ṣiṣan gaasi apofẹlẹfẹlẹ 12 L / min, iwọn otutu apofẹlẹfẹlẹ 350 ° C, iwọn otutu gaasi gbigbe 250 ° C, ati ṣiṣan gaasi gbigbe 14 l / min.Awọn iyipada MRM ti tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine ati xanthine jẹ 205.0-187.9, 87.0-43.4, 89.0-43.3, 135.0-92.3 ati 151.0-107.9 lẹsẹsẹ.A gba data nipa lilo Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies).Fun awọn ayẹwo omi ara, tryptophan, pyruvate, lactate, hypoxanthine, ati xanthine ni a ṣe iwọn ni lilo awọn iṣuwọn iwọntunwọnsi ti awọn ojutu idapọmọra boṣewa.Fun awọn ayẹwo sẹẹli, akoonu tryptophan jẹ deede si boṣewa inu ati iwuwo amuaradagba sẹẹli.
Iyọkuro ti o ga julọ (m/z ati akoko idaduro (RT)) ni a ṣe pẹlu lilo Awari Compound 3.1 ati TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific).Lati yọkuro awọn iyatọ ti o pọju laarin awọn ipele, tente oke abuda kọọkan ti apẹẹrẹ idanwo ni a pin nipasẹ tente oke abuda ti ohun elo itọkasi lati ipele kanna lati gba opo ibatan.Awọn iyapa apewọn ojulumo ti awọn iṣedede inu ṣaaju ati lẹhin isọdi ni a fihan ni Tabili Afikun 6. Awọn iyatọ laarin awọn ẹgbẹ mejeeji ni a ṣe afihan nipasẹ oṣuwọn wiwa eke (FDR<0.05, Wilcoxon fowo si ipo ipo) ati iyipada agbo (> 1.2 tabi <0.83).Awọn data MS aise ti awọn ẹya ti a fa jade ati itọkasi data MS ti a ṣe atunṣe omi-ara jẹ afihan ni Iyọnda Data 1 ati Data Afikun 2, lẹsẹsẹ.Itọkasi ti o ga julọ ni a ṣe ti o da lori awọn ipele asọye mẹrin ti idanimọ, pẹlu awọn metabolites ti a damọ, awọn agbo ogun ti a fi itusilẹ, awọn kilasi apiti ti a fi han, ati awọn agbo ogun aimọ 22.Da lori awọn wiwa data ni Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider), awọn agbo ogun ti ibi pẹlu MS/MS ti o baamu awọn iṣedede ti a fọwọsi tabi awọn asọye ibaamu deede ni mzCloud (score> 85) tabi Chemspider ni ipari ti yan bi awọn agbedemeji laarin metabolome iyatọ.Awọn asọye ti o ga julọ fun ẹya kọọkan wa ninu Awọn alaye Afikun 3. MetaboAnalyst 5.0 ni a lo fun itupalẹ univariate ti opo metabolite ti a ṣe deede.MetaboAnalyst 5.0 tun ṣe ayẹwo igbelewọn imudara ipa ọna KEGG ti o da lori awọn iṣelọpọ agbara oriṣiriṣi pataki.Onínọmbà paati akọkọ (PCA) ati awọn onigun mẹrin ti o kere ju onigun mẹrin onínọmbà iyasoto (PLS-DA) ni a ṣe atupale nipa lilo package sọfitiwia ropls (v.1.26.4) pẹlu isọdọtun akopọ ati adaṣe.Awoṣe biomarker metabolite ti o dara julọ fun asọtẹlẹ aiṣedeede nodule jẹ ipilẹṣẹ nipa lilo ipadasẹhin logistic alakomeji pẹlu isunki pipe ti o kere ju ati oniṣẹ yiyan (LASSO, R package v.4.1-3).Iṣe ti awoṣe iyasoto ni wiwa ati awọn eto afọwọsi jẹ ijuwe nipasẹ iṣiro AUC ti o da lori itupalẹ ROC ni ibamu si package pROC (v.1.18.0.).Igekuro iṣeeṣe to dara julọ ni a gba da lori itọka Youden ti o pọju ti awoṣe (ifamọ + pato – 1).Awọn ayẹwo pẹlu awọn iye ti o kere tabi ti o tobi ju iloro lọ yoo jẹ asọtẹlẹ bi awọn nodules ti ko dara ati adenocarcinoma ẹdọfóró, ni atele.
Awọn sẹẹli A549 (#CCL-185, Akojọpọ Asa Iru Amẹrika) ni a dagba ni alabọde F-12K ti o ni 10% FBS ninu.Awọn ilana irun kukuru kukuru RNA (shRNA) ti o fojusi SLC7A5 ati iṣakoso aiṣedeede (NC) ni a fi sii sinu vector lentiviral pLKO.1-puro.Awọn ọkọọkan antisense ti shSLC7A5 jẹ bi atẹle: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGAACTAT-3′).Awọn ọlọjẹ si SLC7A5 (# 5347) ati tubulin (# 2148) ni a ra lati Imọ-ẹrọ Ifihan sẹẹli.Awọn aporo-ara si SLC7A5 ati tubulin ni a lo ni fomipo ti 1:1000 fun itupalẹ abawọn Oorun.
Idanwo Wahala Seahorse XF Glycolytic ṣe iwọn awọn ipele acidification extracellular (ECAR).Ninu idanwo, glukosi, oligomycin A, ati 2-DG ni a ṣe abojuto lẹsẹsẹ lati ṣe idanwo agbara glycolytic cellular gẹgẹ bi iwọn nipasẹ ECAR.
Awọn sẹẹli A549 ti o yipada pẹlu iṣakoso ti kii ṣe ibi-afẹde (NC) ati shSLC7A5 (Sh1, Sh2) ni a pala moju ni awọn awopọ iwọn 10 cm.Awọn metabolites sẹẹli ni a fa jade pẹlu milimita 1 ti yinyin-tutu 80% kẹmika olomi.Awọn sẹẹli ti o wa ninu ojutu methanol ni a ge kuro, ti a kojọ sinu ọpọn titun kan, ti a si fi si centrifuged ni 15,000 × g fun iṣẹju 15 ni 4°C.Gba 800 µl ti supernatant ati ki o gbẹ ni lilo ifọkansi igbale iyara kan.Awọn pellets metabolite ti o gbẹ lẹhinna ni a ṣe atupale fun awọn ipele tryptophan nipa lilo LC-MS/MS gẹgẹbi a ti salaye loke.Awọn ipele NAD Cellular (H) ninu awọn sẹẹli A549 (NC ati shSLC7A5) ni wọn ni lilo iwọn NAD +/NADH ohun elo awọ (#K337, BioVision) ni ibamu si awọn itọnisọna olupese.A ṣe iwọn awọn ipele ọlọjẹ fun ayẹwo kọọkan lati ṣe deede iye awọn iṣelọpọ agbara.
Ko si awọn ọna iṣiro ti a lo lati pinnu ni iṣaaju iwọn iwọn ayẹwo.Awọn ijinlẹ metabolomics iṣaaju ti a pinnu lati ṣawari biomarker15,18 ni a ti gba bi awọn ipilẹ fun ipinnu iwọn, ati ni akawe si awọn ijabọ wọnyi, apẹẹrẹ wa pe.Ko si awọn ayẹwo ti a yọkuro lati inu ẹgbẹ ikẹkọ.Awọn ayẹwo omi ara ni a sọtọ laileto si ẹgbẹ wiwa (awọn ọran 306, 74.6%) ati ẹgbẹ afọwọsi inu (awọn ọran 104, 25.4%) fun awọn iwadii metabolomics ti ko ni idojukọ.A tun yan awọn ọran 70 laileto lati ẹgbẹ kọọkan lati inu eto iṣawari fun awọn iwadii metabolomics ti a fojusi.Awọn oniwadi naa ni afọju si iṣẹ iyansilẹ ẹgbẹ lakoko gbigba data LC-MS ati itupalẹ.Awọn itupalẹ iṣiro ti data metabolomics ati awọn adanwo sẹẹli ni a ṣapejuwe ninu awọn abajade oniwun, Awọn Lejendi eeya, ati awọn apakan Awọn ọna.Iṣiro ti tryptophan cellular, NADT, ati iṣẹ glycolytic ni a ṣe ni igba mẹta ni ominira pẹlu awọn abajade kanna.
Fun alaye diẹ sii nipa apẹrẹ ikẹkọ, wo Abstract Portfolio Adayeba ti o ni nkan ṣe pẹlu nkan yii.
Awọn data MS aise ti awọn ẹya ti a fa jade ati data MS deede ti omi ara itọkasi ni a fihan ni Iyọnda Data 1 ati Afikun Data 2, lẹsẹsẹ.Awọn asọye ti o ga julọ fun awọn ẹya iyatọ ni a gbekalẹ ni Awọn alaye Afikun 3. Ipilẹ data LUAD TCGA le ṣe igbasilẹ lati https://portal.gdc.cancer.gov/.Awọn data igbewọle fun igbero awọnyaya ti pese ni data orisun.A pese data orisun fun nkan yii.
Ẹgbẹ Ìkẹkọọ Ṣiṣayẹwo Ẹdọfóró ti Orilẹ-ede, ati bẹbẹ lọ Idinku iku akàn ẹdọfóró pẹlu iwọn-kekere ti a ṣe iṣiro tomography.Àríwá England.J. Med.365, 395-409 (2011).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR ati Anabi, PC Lung akàn waworan lilo kekere-iwọn lilo helical CT: awọn esi lati National Lung Screening Study (NLST).J. Med.Iboju 18, 109-111 (2011).
De Koning, HJ, et al.Idinku iku akàn ẹdọfóró pẹlu ibojuwo CT volumetric ni idanwo aileto kan.Àríwá England.J. Med.382, 503–513 (2020).
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹsan-18-2023