Компьютерийн Томографи (CT)-ээр тодорхойлогдсон уушигны зангилааны ялган оношлох нь эмнэлзүйн практикт бэрхшээлтэй хэвээр байна.Энд бид эрүүл хяналт, уушгины хоргүй зангилаа, уушгины аденокарциномын I үе шат зэрэг ийлдсийн 480 дээжийн дэлхийн метаболомыг тодорхойлдог.Аденокарцинома нь бодисын солилцооны өвөрмөц дүр төрхийг харуулдаг бол хоргүй зангилаа болон эрүүл хүмүүст метаболомын профайлын хувьд ижил төстэй байдаг.Нээлтийн бүлэгт (n = 306) хоргүй ба хорт зангилааг ялгахын тулд 27 метаболитын багцыг тодорхойлсон.Дотоод баталгаажуулалт (n = 104) ба гадаад баталгаажуулалтын (n = 111) бүлэгт ялгах загварын AUC нь 0.915 ба 0.945 байв.Замын шинжилгээ нь хоргүй зангилаа болон эрүүл хяналттай харьцуулахад уушгины аденокарциномагийн ийлдэс дэх триптофан буурсантай холбоотой гликолитик метаболит ихэссэнийг илрүүлсэн бөгөөд триптофан шингээлт нь уушигны хорт хавдрын эсүүдэд гликолизийг дэмждэг болохыг харуулж байна.Бидний судалгаа нь CT-ээр илэрсэн уушигны зангилааны эрсдлийг үнэлэхэд ийлдэс дэх метаболит биомаркеруудын үнэ цэнийг онцолж байна.
Эрт оношлох нь хорт хавдартай өвчтөнүүдийн эсэн мэнд амьдрах чадварыг сайжруулахад чухал ач холбогдолтой.АНУ-ын Үндэсний уушгины хорт хавдраас урьдчилан сэргийлэх туршилт (NLST) болон Европын NELSON судалгааны үр дүн нь бага тунгаар тооцоолсон томографи (LDCT)-ээр скрининг хийх нь өндөр эрсдэлтэй бүлэгт уушигны хорт хавдрын нас баралтыг мэдэгдэхүйц бууруулж болохыг харуулж байна1,2,3.Уушигны хорт хавдрын скрининг хийхэд LDCT-ийг өргөнөөр ашигласнаас хойш шинж тэмдэггүй уушигны зангилааны тохиолдлын рентген шинжилгээгээр илрэх тохиолдол нэмэгдсээр байна 4 .Уушигны зангилаа нь 3 см хүртэл голчтой 5 голчтой тунгалаг байдал гэж тодорхойлогддог.Бид хорт хавдрын магадлалыг үнэлэх, LDCT дээр тохиолдлоор илэрсэн олон тооны уушигны зангилааны асуудлыг шийдвэрлэхэд бэрхшээлтэй тулгардаг.КТ-ийн хязгаарлалт нь байнгын хяналт шалгалт, хуурамч эерэг үр дүнд хүргэж, шаардлагагүй хөндлөнгийн оролцоо, хэт их эмчилгээ хийхэд хүргэдэг6.Тиймээс уушгины хорт хавдрыг эрт үе шатанд зөв тодорхойлох, анх илрүүлэх үед ихэнх хоргүй зангилааг ялгах найдвартай, ашигтай биомаркеруудыг боловсруулах шаардлагатай байна 7 .
Цусны иж бүрэн молекулын шинжилгээ (ийлдэс, сийвэн, захын цусны мононуклеар эсүүд), түүний дотор геномик, протеомик эсвэл ДНХ-ийн метиляци8,9,10 нь уушигны хорт хавдрын оношлогооны биомаркеруудыг нээх сонирхолыг нэмэгдүүлэхэд хүргэсэн.Үүний зэрэгцээ метаболомикийн арга нь эндоген ба экзоген нөлөөнд автдаг эсийн эцсийн бүтээгдэхүүнийг хэмждэг тул өвчний эхлэл, үр дагаврыг урьдчилан таамаглахад ашигладаг.Шингэн хроматографи-тандем масс спектрометр (LC-MS) нь физик-химийн янз бүрийн шинж чанартай метаболитуудыг хамардаг өндөр мэдрэмжтэй, том динамик хүрээтэй тул метаболомикийн судалгаанд өргөн хэрэглэгддэг арга юм11,12,13.Уушигны хорт хавдрын оношилгоо14,15,16,17, эмчилгээний үр дүнтэй холбоотой биомаркеруудыг тодорхойлоход плазм/сийвэнгийн дэлхийн метаболомик шинжилгээг ашигласан ч уушгины хоргүй ба хорт зангилааг ялгах ийлдэс метаболитын ангилагчийг их судалсан хэвээр байна.- их хэмжээний судалгаа.
Аденокарцинома ба хавтгай эсийн хорт хавдар нь жижиг бус уушигны хорт хавдрын (NSCLC) хоёр үндсэн дэд төрөл юм.Төрөл бүрийн CT скрининг шинжилгээ нь аденокарцинома нь уушигны хорт хавдрын хамгийн түгээмэл гистологийн төрөл болохыг харуулж байна1,19,20,21.Энэхүү судалгаанд бид эрүүл хяналт, уушигны хоргүй зангилаа, CT-ээр илэрсэн ≤3 см-ийн хэмжээ бүхий нийт 695 ийлдэс дээжинд метаболомикийн шинжилгээ хийхдээ хэт өндөр үзүүлэлттэй шингэн хроматографи-өндөр нарийвчлалтай масс спектрометрийг (UPLC-HRMS) ашигласан.Уушигны аденокарциномын I шатыг илрүүлэх шинжилгээ.Бид уушигны аденокарциномыг хоргүй зангилаа, эрүүл хяналтаас ялгах ийлдсийн метаболитуудын самбарыг тодорхойлсон.Замын баяжуулалтын шинжилгээ нь триптофан ба глюкозын солилцооны хэвийн бус байдал нь хоргүй зангилаа, эрүүл хяналттай харьцуулахад уушигны аденокарциномын нийтлэг өөрчлөлтүүд болохыг илрүүлсэн.Эцэст нь бид LDCT-ээр илрүүлсэн уушигны хорт болон хоргүй зангилааг ялгахын тулд өндөр өвөрмөц, мэдрэмжтэй ийлдсийн бодисын солилцооны ангилагчийг тогтоож баталгаажуулсан бөгөөд энэ нь эрт ялгах оношилгоо, эрсдлийн үнэлгээнд тус дөхөм болно.
Одоогийн судалгаагаар 174 эрүүл хяналтын хүн, уушигны хоргүй зангилаатай 292 өвчтөн, уушгины аденокарциномын I үе шаттай 229 өвчтөнөөс хүйс, насны таарсан ийлдсийн дээжийг ретроспектив байдлаар цуглуулсан.695 субъектийн хүн ам зүйн шинж чанарыг нэмэлт хүснэгт 1-д үзүүлэв.
Зураг 1а-д үзүүлснээр, Сун Ятсений их сургуулийн Хавдар судлалын төвд 174 эрүүл хяналтын (HC), 170 хоргүй зангилаа (BN), 136 уушигны аденокарцинома (LA) зэрэг нийт 480 ийлдсийн дээж цуглуулсан.Хэт гүйцэтгэлтэй шингэний хроматографи-өндөр нарийвчлалтай масс спектрометр (UPLC-HRMS) ашиглан зорилтот бус метаболомын профайл хийх нээлтийн когорт.Нэмэлт зураг 1-д үзүүлснээр ангиллын загварыг бий болгох, дифференциал замын шинжилгээг цаашид судлах зорилгоор LA ба HC, LA ба BN-ийн хоорондох дифференциал метаболитуудыг тодорхойлсон.Сун Ятсений их сургуулийн Хавдар судлалын төвөөс цуглуулсан 104 дээж, бусад хоёр эмнэлгээс цуглуулсан 111 дээжийг дотоод болон гадаад баталгаажуулалтад хамруулсан.
Хэт гүйцэтгэлтэй шингэн хроматографи-өндөр нарийвчлалтай масс спектрометр (UPLC-HRMS) ашиглан дэлхийн ийлдэс дэх метаболомикийн шинжилгээнд хамрагдсан нээлтийн бүлэгт хамрагдсан судалгааны популяци.b Эрүүл хяналт (HC, n = 174), хоргүй зангилаа (BN, n = 170), уушигны аденокарциномын I үе шат зэрэг судалгаанд хамрагдсан 480 ийлдэс дээжийн нийт метаболомын хэсэгчилсэн хамгийн бага квадратын ялгаварлан гадуурхах шинжилгээ (PLS-DA) (Лос Анжелес, n = 136).+ESI, эерэг цахилгаан шүршигч ионжуулах горим, -ESI, сөрөг цахилгаан шүршигч иончлох горим.c–e Өгөгдсөн хоёр бүлэгт (хоёр сүүлт Вилкоксон тэмдэгт зэрэглэлийн тест, худал илрүүлэлтийн түвшин тохируулсан p утга, FDR <0.05) ихээхэн ялгаатай элбэг дэлбэг метаболитуудыг улаан (нугалах өөрчлөлт > 1.2) болон цэнхэр (атираат өөрчлөлт < 0.83) өнгөөр харуулсан. .) галт уулын график дээр харуулав.f LA болон BN-ийн хооронд тэмдэглэсэн метаболитуудын тооны мэдэгдэхүйц ялгааг харуулсан шаталсан кластерийн дулааны зураг.Эх сурвалж өгөгдлийг эх өгөгдлийн файл хэлбэрээр өгдөг.
Нээлтийн бүлгийн 174 HC, 170 BN, 136 LA-ийн сийвэнгийн нийт метаболомыг UPLC-HRMS шинжилгээ ашиглан шинжилсэн.Бид эхлээд чанарын хяналтын дээжүүд нь хяналтгүй үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгийн шинжилгээ (PCA) загварын төвд нягт бөөгнөрөлдгийг харуулж байгаа нь одоогийн судалгааны гүйцэтгэлийн тогтвортой байдлыг баталгаажуулж байна (Нэмэлт Зураг 2).
Зураг 1 b-д хэсэгчилсэн хамгийн бага квадратын ялгаварлан гадуурхах шинжилгээнд (PLS-DA) үзүүлснээр эерэг (+ESI) ба сөрөг (−ESI) цахилгаан шүрших иончлолын горимд LA ба BN, LA ба HC хооронд тодорхой ялгаа байгааг олж мэдсэн. .тусгаарлагдсан.Гэсэн хэдий ч +ESI болон -ESI нөхцөлд BN болон HC хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа олдсонгүй.
Бид LA ба HC-ийн хооронд 382 дифференциал шинж чанарыг, LA болон BN-ийн хооронд 231 ялгаатай шинж чанарыг, мөн BN болон HC-ийн хооронд 95 ялгаатай шинж чанарыг (Wilcoxon-ийн гарын үсэгтэй зэрэглэлийн тест, FDR <0.05 ба олон өөрчлөлт >1.2 эсвэл <0.83) олсон (Зураг .1c-e). )..Оргилуудыг өгөгдлийн сангийн (mzCloud/HMDB/Chemspider номын сан) эсрэг m/z утга, хадгалах хугацаа болон хуваагдлын массын спектрийн хайлтаар (Нэмэлт мэдээлэл 3) нэмэлт тайлбар хийсэн (Аргачлалын хэсэгт дэлгэрэнгүй тайлбарласан) 22 .Эцэст нь, элбэг дэлбэг байдлын хувьд мэдэгдэхүйц ялгаа бүхий 33 ба 38 тэмдэглэгээтэй метаболитыг LA-ийн эсрэг BN (Зураг 1f ба Нэмэлт хүснэгт 2), LA-ийн эсрэг HC (нэмэлт Зураг 3 ба Нэмэлт Хүснэгт 2) тус тус тодорхойлсон.Үүний эсрэгээр, BN ба HC-д элбэг дэлбэг байдлын ялгаа бүхий зөвхөн 3 метаболит илэрсэн (Нэмэлт Хүснэгт 2), PLS-DA дахь BN ба HC хоорондын давхцалтай нийцэж байна.Эдгээр дифференциал метаболитууд нь биохимийн өргөн хүрээг хамардаг (Нэмэлт Зураг 4).Эдгээр үр дүнг нэгтгэн үзвэл, уушигны хорт хавдар эсвэл эрүүл хүмүүстэй харьцуулахад цусны сийвэнгийн метаболомд мэдэгдэхүйц өөрчлөлт гарсан нь уушгины хорт хавдрын эхний үе шатанд хорт хавдрын өөрчлөлтийг харуулж байна.Үүний зэрэгцээ, BN ба HC-ийн ийлдэс метаболомын ижил төстэй байдал нь уушигны хоргүй зангилаа нь эрүүл хүмүүст олон биологийн шинж чанартай байдаг болохыг харуулж байна.Эпидермисийн өсөлтийн хүчин зүйлийн рецептор (EGFR) генийн мутаци нь уушгины аденокарцинома 23-р дэд хэвшинжийн хувьд түгээмэл байдгийг харгалзан бид ийлдэс метаболомд жолооч мутацийн нөлөөг тодорхойлохыг эрэлхийлсэн.Дараа нь бид уушигны аденокарцинома бүлэгт EGFR статустай 72 тохиолдлын метаболомын ерөнхий дүр төрхийг шинжилсэн.Сонирхолтой нь бид PCA шинжилгээнд EGFR мутант өвчтөнүүд (n = 41) ба EGFR зэрлэг төрлийн өвчтөнүүдийн (n = 31) хооронд харьцуулж болох профайлыг олсон (Нэмэлт Зураг 5a).Гэсэн хэдий ч бид зэрлэг төрлийн EGFR-тэй өвчтөнүүдтэй харьцуулахад EGFR мутацитай өвчтөнүүдэд элбэг дэлбэг байдал нь мэдэгдэхүйц өөрчлөгдсөн 7 метаболитыг тодорхойлсон (t тест, p <0.05 ба нугалах өөрчлөлт > 1.2 эсвэл <0.83) (Нэмэлт Зураг 5b).Эдгээр метаболитуудын дийлэнх нь (7-ын 5) нь өөх тосны хүчлийн исэлдэлтийн замд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг ацилкарнитин юм.
Зураг 2 а-д үзүүлсэн ажлын урсгалд харуулсанчлан зангилааны ангиллын биомаркеруудыг хамгийн бага үнэмлэхүй агшилтын операторуудыг ашиглан олж авсан бөгөөд LA (n = 136) ба BN (n = 170) -д тодорхойлсон 33 дифференциал метаболит дээр үндэслэн сонгосон.Хувьсагчдын шилдэг хослол (LASSO) - хоёртын логистик регрессийн загвар.Загварын найдвартай байдлыг шалгахын тулд 10 дахин хөндлөн баталгаажуулалтыг ашигласан.Хувьсагчийн сонголт болон параметрийн зохицуулалтыг λ24 параметрээр магадлалыг нэмэгдүүлэх торгуулийн дагуу тохируулна.Дискриминант загварын ангиллын гүйцэтгэлийг шалгахын тулд дотоод баталгаажуулалт (n = 104) болон гадаад баталгаажуулалт (n = 111) бүлгүүдэд дэлхийн метаболомикийн шинжилгээг бие даан гүйцэтгэсэн.Үүний үр дүнд нээлтийн багц дахь 27 метаболит нь хамгийн том дундаж AUC утгатай (Зураг 2b) хамгийн сайн ялгах загвараар тогтоогдсон бөгөөд эдгээрээс 9-ийнх нь BN-тэй харьцуулахад LA-ийн идэвхжил нэмэгдэж, 18-ын идэвхжил буурсан байна (Зураг 2c).
Арав дахин хөндлөн баталгаажуулалтаар хоёртын логистик регрессийн загвар ашиглан нээлтийн багц дахь сийвэнгийн метаболитуудын хамгийн сайн самбарыг сонгох, дотоод болон гадаад баталгаажуулалтын багц дахь урьдчилан таамаглах гүйцэтгэлийг үнэлэх зэрэг уушигны зангилааны ангилагчийг бий болгох ажлын урсгал.b Бодисын солилцооны биомаркер сонгох LASSO регрессийн загварын хөндлөн баталгаажуулалтын статистик.Дээр өгөгдсөн тоонууд нь тухайн λ-д сонгосон биомаркеруудын дундаж тоог илэрхийлнэ.Улаан тасархай шугам нь харгалзах lambda дээрх дундаж AUC утгыг илэрхийлнэ.Саарал алдааны мөр нь хамгийн бага ба хамгийн их AUC утгыг илэрхийлнэ.Тасархай шугам нь сонгосон 27 биомаркер бүхий хамгийн сайн загварыг заана.AUC, хүлээн авагчийн үйл ажиллагааны шинж чанар (ROC) муруй доорх талбай.c Нээлтийн бүлгийн BN бүлэгтэй харьцуулахад LA бүлэгт сонгогдсон 27 метаболитийн өөрчлөлтийг нугалав.Улаан багана - идэвхжүүлэх.Цэнхэр багана нь бууралт юм.d–f Нээлт, дотоод болон гадаад баталгаажуулалтын багц дахь 27 метаболитын хослол дээр суурилсан ялгах загварын хүчийг харуулсан хүлээн авагчийн үйл ажиллагааны шинж чанар (ROC) муруй.Эх сурвалж өгөгдлийг эх өгөгдлийн файл хэлбэрээр өгдөг.
Эдгээр 27 метаболитын жигнэсэн регрессийн коэффициент дээр үндэслэн таамаглах загварыг бий болгосон (Нэмэлт Хүснэгт 3).Эдгээр 27 метаболит дээр үндэслэсэн ROC шинжилгээгээр муруйн доорхи талбай (AUC) 0.933, нээлтийн бүлгийн мэдрэмж 0.868, өвөрмөц байдал 0.859 (Зураг 2d) байв.Үүний зэрэгцээ, LA ба HC-ийн хоорондох 38 тэмдэглэгээтэй дифференциал метаболитуудын дунд 16 метаболитын багц нь LA-г HC-ээс ялгах AUC 0.801, өвөрмөц чанар 0.856, AUC 0.902 хүрсэн (Нэмэлт Зураг 6a-c).Дифференциал метаболитуудын янз бүрийн нугалах өөрчлөлтийн босго дээр суурилсан AUC утгыг мөн харьцуулсан.Атирааны өөрчлөлтийн түвшинг 1.5 эсвэл 2.0-ээс 1.2-оор тохируулсан үед LA ба BN (HC) -ийг ялгахын тулд ангиллын загвар нь хамгийн сайн гүйцэтгэлтэй болохыг олж мэдсэн (Нэмэлт Зураг 7a, b).27 метаболитын бүлэгт суурилсан ангиллын загварыг дотоод болон гадаад когортуудад баталгаажуулсан.AUC нь дотоод баталгаажуулалтад 0.915 (мэдрэмж 0.867, өвөрмөц чанар 0.811), гадаад баталгаажуулалтад 0.945 (мэдрэмж 0.810, өвөрмөц байдал 0.979) байв (Зураг 2e, f).Лаборатори хоорондын үр ашгийг үнэлэхийн тулд "Арга" хэсэгт тайлбарласны дагуу гадаад когортоос авсан 40 дээжийг гадны лабораторид шинжлэв.Ангиллын нарийвчлал нь 0.925 AUC-д хүрсэн (Нэмэлт Зураг 8).Уушигны хавтгай эсийн хорт хавдар (LUSC) нь уушгины аденокарцинома (LUAD)-ийн дараа жижиг бус эсийн хорт хавдрын хоёр дахь хамгийн түгээмэл дэд төрөл байдаг тул бид бодисын солилцооны профайлын батлагдсан боломжит хэрэглээг туршиж үзсэн.БН болон LUSC-ийн 16 тохиолдол.LUSC болон BN хоорондын ялгаварлан гадуурхах AUC нь 0.776 (Нэмэлт Зураг 9) байсан нь LUAD болон BN хоорондын ялгаварлан гадуурхахтай харьцуулахад чадвар муу байгааг харуулж байна.
Судалгаанаас үзэхэд CT зураг дээрх зангилааны хэмжээ нь хорт хавдрын магадлалтай эерэг хамааралтай бөгөөд зангилааны эмчилгээний гол хүчин зүйл хэвээр байна25,26,27.NELSON-ийн скрининг судалгааны томоохон бүлгийн өгөгдлийн дүн шинжилгээ нь зангилаа нь 5 мм-ээс багатай өвчтөнүүдийн хорт хавдрын эрсдэл нь зангилаагүй хүмүүсийнхтэй адил байгааг харуулж байна 28 .Тиймээс CT-ийн тогтмол хяналтыг шаарддаг хамгийн бага хэмжээ нь Британийн Цээжний Нийгэмлэг (BTS) -ийн зөвлөмжийн дагуу 5 мм, Флейшнерийн нийгэмлэгээс 29-ийн зөвлөмжийн дагуу 6 мм байна.Гэсэн хэдий ч уушигны тодорхойгүй зангилаа (IPN) гэж нэрлэгддэг 6 мм-ээс их хэмжээтэй, илэрхий хоргүй шинж тэмдэггүй зангилаанууд эмнэлзүйн практикт үнэлгээ, менежментийн томоохон сорилт хэвээр байна30,31.Дараа нь бид нээлтийн болон дотоод баталгаажуулалтын когортуудаас цуглуулсан дээжийг ашиглан зангилааны хэмжээ метаболомийн гарын үсэг зурахад нөлөөлсөн эсэхийг шалгасан.Баталгаажсан 27 биомаркер дээр анхаарлаа төвлөрүүлснээр бид эхлээд HC ба BN-ийн 6 мм-ээс доош метаболомуудын PCA профайлыг харьцуулсан.Бид HC болон BN-ийн ихэнх мэдээллийн цэгүүд давхцаж байгааг олж мэдсэн нь ийлдэс дэх метаболитын түвшин хоёр бүлэгт ижил байгааг харуулж байна (Зураг 3a).Янз бүрийн хэмжээсийн хүрээн дэх онцлог газрын зураг нь BN болон LA-д хадгалагдан үлдсэн (Зураг 3b, c), харин 6-20 мм-ийн мужид хорт болон хоргүй зангилааны хооронд тусгаарлалт ажиглагдсан (Зураг 3d).Энэ бүлэгт 6-20 мм хэмжээтэй зангилааны хорт хавдарыг урьдчилан таамаглахад AUC 0.927, өвөрмөц чанар 0.868, мэдрэмж нь 0.820 байсан (Зураг 3e, f).Ангилагч нь зангилааны хэмжээнээс үл хамааран эрт үеийн хорт хавдрын өөрчлөлтөөс үүдэлтэй бодисын солилцооны өөрчлөлтийг илрүүлж чаддаг болохыг бидний үр дүн харуулж байна.
ad 27 метаболитын бодисын солилцооны ангилагч дээр үндэслэн заасан бүлгүүдийн хооронд PCA профайлыг харьцуулах.CC ба BN < 6 мм.b BN < 6 мм, BN 6-20 мм.LA-д 6-20 мм, LA-д 20-30 мм байна.g BN 6-20 мм ба LA 6-20 мм.GC, n = 174;BN < 6 мм, n = 153;BN 6-20 мм, n = 91;LA 6-20 мм, n = 89;LA 20–30 мм, n = 77. e Хүлээн авагчийн үйл ажиллагааны шинж чанар (ROC) муруй 6–20 мм зангилааны хувьд ялгаварлан гадуурхах загварын гүйцэтгэлийг харуулсан.f Магадлалын утгыг 6-20 мм хэмжээтэй зангилааны логистик регрессийн загварт үндэслэн тооцоолсон.Саарал тасархай шугам нь хамгийн оновчтой захын утгыг илэрхийлнэ (0.455).Дээрх тоонууд нь Лос Анжелес хотод тохиолдсон тохиолдлын хувийг харуулж байна.Хоёр сүүлт Оюутны t тест ашиглана уу.PCA, үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинжилгээ.Муруй доорх AUC талбай.Эх сурвалж өгөгдлийг эх өгөгдлийн файл хэлбэрээр өгдөг.
Уушигны зангилааны хэмжээтэй ижил хэмжээтэй (7-9 мм) дөрвөн дээжийг (44-61 насны) санал болгож буй хорт хавдрын таамаглалын загварын гүйцэтгэлийг харуулахын тулд сонгосон (Зураг 4a, b).Эхний үзлэгээр 1-р тохиолдол нь шохойжилттой цул зангилаа хэлбэрээр илэрч, энэ нь хоргүй шинж чанартай холбоотой, харин 2-р тохиолдол нь тодорхой бус хэсэгчилсэн хатуу зангилаа хэлбэрээр илт хоргүй шинж тэмдэг илэрдэг.Гурван удаагийн хяналтын КТ нь эдгээр тохиолдлууд 4 жилийн хугацаанд тогтвортой байсан тул хоргүй зангилаа гэж тооцогддог (Зураг 4а).Цуврал КТ-ийн эмнэлзүйн үнэлгээтэй харьцуулахад одоогийн ангилагч загвар бүхий ийлдэс дэх метаболитын нэг удаагийн шинжилгээ нь магадлалын хязгаарлалт дээр үндэслэн эдгээр хоргүй зангилааг хурдан бөгөөд зөв тодорхойлсон (Хүснэгт 1).3-р тохиолдлын 4б-р зурагт гялтангийн таталтын шинж тэмдэг бүхий зангилаа харагдаж байгаа бөгөөд энэ нь ихэвчлэн хорт хавдартай холбоотой байдаг32.Тохиолдол 4-д хоргүй шалтгаан байхгүй, тодорхойгүй хэсэгчилсэн цул зангилаа хэлбэрээр үзүүлэв.Эдгээр бүх тохиолдлыг ангилагч загварын дагуу хорт хавдар гэж таамагласан (Хүснэгт 1).Уушигны аденокарциномын үнэлгээг уушигны тайрах мэс заслын дараа гистологийн шинжилгээгээр харуулсан (Зураг 4б).Гадны баталгаажуулалтын багцын хувьд бодисын солилцооны ангилагч нь 6 мм-ээс том уушгины тодорхойгүй зангилааны хоёр тохиолдлыг үнэн зөв таамагласан (Нэмэлт Зураг 10).
Хоргүй зангилааны хоёр тохиолдлын уушигны тэнхлэгийн цонхны CT зураг.1-р тохиолдолд 4 жилийн дараа CT шинжилгээгээр баруун доод дэлбээнд шохойжилт бүхий 7 мм хэмжээтэй тогтвортой цул зангилаа илэрсэн.2-р тохиолдолд 5 жилийн дараа CT-ийн шинжилгээгээр баруун дээд дэлбээнд 7 мм-ийн голчтой тогтвортой, хагас цул зангилаа илэрсэн.b Уушигны тэнхлэгийн цонхны CT зураг ба уушгины тайралт хийхээс өмнө аденокарциномын I үе шатны хоёр тохиолдлын холбогдох эмгэг судлалын судалгаа.Тохиолдол 3-д баруун дээд дэлбээнд гялтангийн таталттай 8 мм-ийн голчтой зангилаа илэрсэн.Тохиолдол 4-т зүүн дээд дэлбээнд 9 мм хэмжээтэй хэсэгчлэн хатуу ширхэгтэй шилэн зангилаа илэрсэн.Тайруулсан уушгины эдийг гематоксилин ба эозин (H&E) будгаар будсан нь уушигны аденокарциномын ацинар өсөлтийн хэв маягийг харуулж байна.Сумнууд нь CT зураг дээр илэрсэн зангилааг заана.H&E зураг нь эмгэг судлаачийн шалгасан олон (>3) микроскопийн талбайн төлөөллийн зураг юм.
Бидний үр дүнг нэгтгэн үзвэл уушигны зангилааны ялгавартай оношлогоонд ийлдэс дэх метаболит биомаркерын боломжит үнэ цэнийг харуулж байгаа бөгөөд энэ нь CT скринингийг үнэлэхэд хүндрэл учруулж болзошгүй юм.
Баталгаажсан дифференциал метаболит самбар дээр үндэслэн бид бодисын солилцооны гол өөрчлөлтүүдийн биологийн хамаарлыг тодорхойлохыг эрэлхийлэв.MetaboAnalyst-аас хийсэн KEGG замын баяжуулалтын шинжилгээ нь өгөгдсөн хоёр бүлгийн хооронд 6 нийтлэг мэдэгдэхүйц өөрчлөгдсөн замыг тодорхойлсон (LA-ийн эсрэг HC ба LA-ийн эсрэг BN, тохируулсан p ≤ 0.001, нөлөө > 0.01).Эдгээр өөрчлөлтүүд нь пируват бодисын солилцоо, триптофаны солилцоо, ниацин ба никотинамидын солилцоо, гликолиз, TCA-ийн мөчлөг, пурины солилцооны эмгэгүүдээр тодорхойлогддог (Зураг 5a).Дараа нь бид үнэмлэхүй хэмжигдэхүүнийг ашиглан томоохон өөрчлөлтүүдийг баталгаажуулахын тулд зорилтот метаболомикийг гүйцэтгэсэн.Жинхэнэ метаболит стандартыг ашиглан гурвалсан квадруполь масс спектрометрээр (QQQ) түгээмэл өөрчлөгдсөн зам дахь нийтлэг метаболитуудыг тодорхойлох.Метаболомикийн судалгааны зорилтот түүврийн хүн ам зүйн шинж чанарыг Нэмэлт Хүснэгт 4-т оруулсан болно. Манай дэлхийн метаболомикийн үр дүнтэй нийцэж, тоон шинжилгээгээр гипоксантин ба ксантин, пируват, лактат нь LA-д BN ба HC-тэй харьцуулахад нэмэгдсэн болохыг баталсан (Зураг 5b, c, p <0.05).Гэсэн хэдий ч эдгээр метаболитуудад BN болон HC-ийн хооронд мэдэгдэхүйц ялгаа олдсонгүй.
BN болон HC бүлгүүдтэй харьцуулахад LA бүлгийн мэдэгдэхүйц ялгаатай метаболитуудын KEGG зам баяжуулалтын шинжилгээ.Хоёр сүүлт Globaltest ашигласан бөгөөд p утгыг Холм-Бонферрони аргыг ашиглан тохируулсан (p ≤ 0.001 ба нөлөөний хэмжээ > 0.01 тохируулсан).b–d Сийвэн дэх HC, BN, LA дахь гипоксантин, ксантин, лактат, пируват, триптофаны түвшинг харуулсан хийлийн графикууд LC-MS/MS-ээр тодорхойлогддог (бүлэг бүрт n = 70).Цагаан ба хар тасархай шугамууд нь медиан ба квартилыг тус тус заана.e LUAD-TCGA өгөгдлийн багц дахь уушигны аденокарцинома (n = 513) хэвийн уушигны эдтэй (n = 59) харьцуулсан SLC7A5 ба QPRT-ийн хэвийнжүүлсэн Log2TPM (сая дахь хуулбар) мРНХ илэрхийллийг харуулсан хийлийн график.Цагаан хайрцаг нь дөрвөлжин хоорондын мужийг, голд байгаа хэвтээ хар шугам нь медианыг, хайрцгаас гарч буй босоо хар шугам нь 95% итгэлийн интервалыг (CI) илэрхийлнэ.f TCGA өгөгдлийн багц дахь уушигны аденокарцинома (n = 513) болон уушигны хэвийн эд (n = 59) дахь SLC7A5 ба GAPDH илэрхийллийн Пирсон корреляцийн график.Саарал хэсэг нь CI-ийн 95% -ийг илэрхийлдэг.r, Пирсон корреляцийн коэффициент.g Өвөрмөц бус shRNA хяналт (NC) болон shSLC7A5 (Sh1, Sh2)-аар нэвчилттэй A549 эсүүд дэх эсийн триптофаны түвшинг хэвийн болгосон нь LC-MS/MS-ээр тодорхойлогддог.Бүлэг тус бүрт биологийн хувьд бие даасан таван дээжийн статистик шинжилгээг үзүүлэв.h A549 эсүүд (NC) болон SLC7A5 унадаг A549 эсийн (Sh1, Sh2) NADt-ийн эсийн түвшин (NAD+ ба NADH зэрэг нийт NAD).Бүлэг тус бүрт биологийн хувьд бие даасан гурван дээжийн статистик шинжилгээг үзүүлэв.i SLC7A5-ыг устгахаас өмнө болон дараа нь A549 эсийн гликолитик идэвхжилийг эсийн гаднах хүчиллэгжилтийн хурдаар (ECAR) хэмжсэн (n = нэг бүлэгт биологийн хувьд бие даасан 4 дээж).2-DG,2-деокси-D-глюкоз.Хоёр сүүлт Оюутны t тестийг (b-h) ашигласан.(g–i)-д алдааны мөр нь дундаж ± SD-ийг илэрхийлж, туршилт бүрийг гурван удаа бие даан гүйцэтгэсэн бөгөөд үр дүн нь ижил байв.Эх сурвалж өгөгдлийг эх өгөгдлийн файл хэлбэрээр өгдөг.
LA бүлэгт триптофаны солилцоо өөрчлөгдсөний ихээхэн нөлөөллийг харгалзан бид QQQ ашиглан HC, BN, LA бүлгийн ийлдэс дэх триптофаны түвшинг үнэлэв.Цусны сийвэн дэх триптофаны хэмжээ HC эсвэл BN-тэй харьцуулахад буурсан болохыг бид олж мэдсэн (p<0.001, Зураг 5d) нь уушигны хорт хавдартай өвчтөнүүдэд цусны эргэлтийн триптофаны түвшин хяналтын бүлгийн эрүүл хяналтын хүмүүстэй харьцуулахад бага байдаг гэсэн өмнөх дүгнэлттэй нийцэж байна33,34 ,35.PET/CT tracer 11C-methyl-L-триптофан ашигласан өөр нэг судалгаагаар уушигны хорт хавдрын эдэд триптофаны дохиог хадгалах хугацаа нь хоргүй гэмтэл эсвэл хэвийн эдтэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн болохыг тогтоожээ36.LA ийлдэс дэх триптофаны хэмжээ буурсан нь уушигны хорт хавдрын эсүүд триптофан идэвхтэй шингэж байгааг илтгэнэ гэж бид таамаглаж байна.
Триптофаны катаболизмын кинурениний замын эцсийн бүтээгдэхүүн нь гликолиз дэх глицеральдегид-3-фосфат 1,3-бисфосфоглицераттай урвалд ороход чухал субстрат болох NAD+37,38 гэдгийг бас мэддэг39.Өмнөх судалгаанууд нь дархлааны зохицуулалт дахь триптофан катаболизмын үүрэг ролийн талаар анхаарч байсан бол бид одоогийн судалгаанд ажиглагдсан триптофаны зохицуулалт ба гликолитик замын хоорондын харилцан хамаарлыг тодруулахыг эрэлхийлсэн.Уусмал зөөвөрлөгчийн гэр бүлийн 7 гишүүн 5 (SLC7A5) нь триптофан тээвэрлэгч гэдгээрээ алдартай43,44,45.Хинолинийн хүчлийн фосфорибосилтрансфераза (QPRT) нь кинурениний замын доод хэсэгт байрлах фермент бөгөөд хинолинийн хүчлийг NAMN46 болгон хувиргадаг.LUAD TCGA өгөгдлийн багцыг шалгахад SLC7A5 болон QPRT хоёулаа хэвийн эдтэй харьцуулахад хавдрын эдэд мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн байна (Зураг 5e).Энэхүү өсөлт нь уушигны аденокарциномын I ба II үе шат, III ба IV үе шатанд ажиглагдсан (Нэмэлт Зураг 11) нь хавдар үүсэхтэй холбоотой триптофаны солилцооны эрт үеийн эмгэгийг харуулж байна.
Нэмж дурдахад LUAD-TCGA мэдээллийн багц нь хорт хавдартай өвчтөний дээж дэх SLC7A5 ба GAPDH мРНХ-ийн илэрхийлэлийн хооронд эерэг хамаарлыг харуулсан (r = 0.45, p = 1.55E-26, Зураг 5f).Үүний эсрэгээр, уушигны хэвийн эдэд ийм генийн гарын үсэг хооронд мэдэгдэхүйц хамаарал илрээгүй (r = 0.25, p = 0.06, Зураг 5f).A549 эсүүд дэх SLC7A5 (Нэмэлт Зураг 12) устгаснаар эсийн триптофан ба NAD(H) түвшинг мэдэгдэхүйц бууруулж (Зураг 5g,h) эсийн гаднах хүчиллэгжилтийн хурдаар (ECAR) хэмжсэн гликолитик идэвхжил суларсан (Зураг 1).5i).Тиймээс ийлдэс дэх бодисын солилцооны өөрчлөлт болон in vitro илрүүлэлт дээр үндэслэн бид триптофаны солилцоо нь кинурениний замаар NAD+ үүсгэж, уушигны хорт хавдрын гликолизийг дэмжихэд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг гэж таамаглаж байна.
Судалгаанаас харахад ТТХТ-ээр илэрсэн уушигны олон тооны тодорхойгүй зангилаа нь хорт хавдрын хуурамч эерэг оноштой тул PET-CT, уушгины биопси, хэт их эмчилгээ зэрэг нэмэлт шинжилгээ хийх шаардлагатай болдог.31 Зураг 6-д үзүүлэв. Бидний судалгаагаар CT-ээр илрүүлсэн уушигны зангилааны эрсдлийн ангиллыг сайжруулж, дараа нь эмчлэх боломжтой оношилгооны үнэ цэнэ бүхий ийлдэс дэх метаболитуудын хэсгийг тодорхойлсон.
Уушигны зангилааг бага тунгаар тооцоолсон Томографи (LDCT) ашиглан үнэлдэг бөгөөд энэ нь хоргүй эсвэл хорт хавдрын шалтгааныг илтгэдэг дүрслэлийн шинж чанартай байдаг.Зангилааны үр дүн тодорхойгүй байгаа нь байнгын хяналтанд орох, шаардлагагүй хөндлөнгийн оролцоо, хэт их эмчилгээ хийхэд хүргэдэг.Оношилгооны ач холбогдолтой ийлдсийн бодисын солилцооны ангилагчийг оруулснаар уушигны зангилааны эрсдлийн үнэлгээ болон дараагийн менежментийг сайжруулах боломжтой.PET позитрон ялгаралтын томографи.
АНУ-ын NLST болон Европын NELSON-ийн судалгаагаар өндөр эрсдэлтэй бүлгүүдийг бага тунгаар тооцоолсон томографи (LDCT)-ээр скрининг хийх нь уушигны хорт хавдрын нас баралтыг бууруулах боломжтойг харуулж байна1,3.Гэсэн хэдий ч LDCT-ээр илэрсэн олон тооны тохиолдлын уушгины зангилааны эрсдлийг үнэлэх, дараа нь эмнэлзүйн эмчилгээ хийх нь хамгийн хэцүү хэвээр байна.Гол зорилго нь найдвартай биомаркеруудыг нэгтгэх замаар одоо байгаа LDCT-д суурилсан протоколуудын зөв ангиллыг оновчтой болгох явдал юм.
Цусны метаболит зэрэг зарим молекулын биомаркеруудыг уушигны хорт хавдрыг эрүүл хяналттай харьцуулах замаар тодорхойлсон байдаг15,17.Одоогийн судалгаагаар бид LDCT-ээр тохиолдлоор илэрсэн уушигны хоргүй ба хорт зангилааг ялгахын тулд ийлдэс дэх метаболомикийн шинжилгээг ашиглахад анхаарлаа хандуулсан.Бид UPLC-HRMS шинжилгээг ашиглан эрүүл хяналтын (HC), уушигны хоргүй зангилаа (BN), уушгины аденокарцинома (LA)-ийн I үе шатны дээжийн дэлхийн ийлдэс метаболомыг харьцуулсан.Бид HC болон BN-ийн бодисын солилцооны профайл ижил төстэй байгааг олж мэдсэн бол LA нь HC болон BN-тэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц өөрчлөлтийг харуулсан.Бид LA-ийг HC ба BN-ээс ялгадаг ийлдэс дэх метаболитуудын хоёр багцыг тодорхойлсон.
Хоргүй ба хорт зангилааг тодорхойлох одоогийн ТТБТ-д суурилсан схем нь голчлон зангилааны хэмжээ, нягтрал, морфологи, цаг хугацааны өсөлтийн хурдад суурилдаг30.Өмнөх судалгаагаар зангилааны хэмжээ нь уушигны хорт хавдар үүсэх магадлалтай нягт холбоотой болохыг харуулсан.Өндөр эрсдэлтэй өвчтөнүүдэд ч 6 мм-ээс бага зангилааны хорт хавдар үүсэх эрсдэл <1% байдаг.6-аас 20 мм-ийн хэмжээтэй зангилааны хорт хавдрын эрсдэл 8-64% хооронд хэлбэлздэг30.Тиймээс Флейшнерийн нийгэмлэгээс CT-ийн ердийн хяналтанд 6 мм-ийн диаметртэй таслахыг зөвлөж байна.29 Гэсэн хэдий ч 6 мм-ээс том уушигны тодорхойгүй зангилааны (IPN) эрсдлийн үнэлгээ, менежмент хангалттай хийгдээгүй байна 31 .Төрөлхийн зүрхний гажигтай холбоотой одоогийн менежмент нь ихэвчлэн CT-ийн байнгын хяналт, анхааралтай хүлээхэд суурилдаг.
Баталгаажсан метаболом дээр үндэслэн бид эрүүл хүмүүс болон 6 мм-ээс бага хэмжээтэй хоргүй зангилааны хоорондох метаболомын шинж тэмдгүүдийн давхцлыг анх удаа харуулсан.Биологийн ижил төстэй байдал нь 6 мм-ээс бага зангилааны хорт хавдрын эрсдэл нь зангилаагүй хүмүүсийнхтэй адил бага байна гэсэн өмнөх КТ-ийн дүгнэлттэй нийцэж байна.30 Бидний үр дүн мөн <6 мм ба ≥6 мм-ийн хоргүй зангилаа өндөр байгааг харуулж байна гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. метаболомын профайлын ижил төстэй байдал нь зангилааны хэмжээнээс үл хамааран хоргүй этиологийн функциональ тодорхойлолт нь нийцэж байгааг харуулж байна.Тиймээс орчин үеийн оношилгооны ийлдэс метаболит хавтангууд нь CT дээр зангилаа анх илэрсэн үед нэг шинжилгээг үгүйсгэх, цуваа хяналтыг багасгах боломжтой.Үүний зэрэгцээ, бодисын солилцооны биомаркеруудын ижил самбар нь ≥6 мм хэмжээтэй хорт зангилааг хоргүй зангилаанаас ялгаж, CT зураг дээр ижил төстэй хэмжээтэй, тодорхой бус морфологийн шинж чанартай IPN-ийн үнэн зөв таамаглалыг өгсөн.Энэхүү ийлдэс дэх метаболизмын ангилагч нь 0.927 AUC-тай ≥6 мм зангилааны хорт хавдрыг урьдчилан таамаглахад сайн ажилласан.Хамтдаа авч үзвэл ийлдэс дэх метаболомын өвөрмөц шинж тэмдэг нь хавдрын эхэн үеийн бодисын солилцооны өөрчлөлтийг тусгаж, зангилааны хэмжээнээс үл хамааран эрсдэлийг урьдчилан таамаглах боломжтой болохыг харуулж байна.
Уушигны аденокарцинома (LUAD) ба хавтгай эсийн хорт хавдар (LUSC) нь жижиг бус уушигны хорт хавдрын (NSCLC) үндсэн төрөл юм.LUSC нь тамхины хэрэглээтэй хүчтэй холбоотой47 ба LUAD нь КТ-ийн шинжилгээгээр илэрсэн тохиолдлын уушгины зангилааны хамгийн түгээмэл гистологи гэдгийг харгалзан48, манай ангилагч загварыг аденокарцинома I шатны дээжүүдэд тусгайлан зориулж бүтээсэн.Ван болон түүний хамтрагчид мөн LUAD-д анхаарлаа хандуулж, уушгины хорт хавдрыг эрүүл хүмүүсээс ялгахын тулд липидомикийг ашиглан есөн липидийн шинж тэмдгийг илрүүлсэн17.Бид одоогийн ангилагчийн загварыг I үе шаттай LUSC-ийн 16 тохиолдол, 74 хоргүй зангилаа дээр туршиж үзсэн бөгөөд LUSC-ийн таамаглалын нарийвчлал бага (AUC 0.776) ажиглагдсан нь LUAD болон LUSC нь өөрийн метаболомын гарын үсэгтэй байж болохыг харуулж байна.Үнэн хэрэгтээ LUAD болон LUSC нь этиологи, биологийн гарал үүсэл, генетикийн гажиг зэргээс ялгаатай болохыг харуулсан49.Тиймээс бусад төрлийн гистологи нь скринингийн хөтөлбөрт уушигны хорт хавдрыг хүн амд суурилсан илрүүлэх сургалтын загварт оруулах ёстой.
Энд бид уушгины аденокарциномын хамгийн их өөрчлөгддөг зургаан замыг эрүүл хяналт, хоргүй зангилаатай харьцуулахад тодорхойлсон.Ксантин ба гипоксантин нь пурины бодисын солилцооны замын нийтлэг метаболит юм.Бидний үр дүнд нийцүүлэн уушигны аденокарциноматай өвчтөнүүдийн ийлдэс эсвэл эдэд пурины солилцоотой холбоотой завсрын бодисууд эрүүл хяналттай хүмүүс эсвэл инвазивийн өмнөх үе шатанд байгаа өвчтөнүүдтэй харьцуулахад мэдэгдэхүйц нэмэгдсэн байна15,50.Сийвэн дэх ксантин ба гипоксантины түвшин ихсэх нь хорт хавдрын эсүүд хурдан үржихэд шаардагдах анаболизмыг илэрхийлж болно.Глюкозын солилцооны зохицуулалт алдагдах нь хорт хавдрын бодисын солилцооны сайн шинж тэмдэг юм51.Энд бид HC ба BN бүлэгтэй харьцуулахад LA бүлэгт пируват ба лактат их хэмжээгээр нэмэгдсэнийг ажигласан бөгөөд энэ нь жижиг эсийн уушигны хорт хавдар (NSCLC) өвчтөнүүдийн сийвэнгийн метаболомын профайл дахь гликолитик замын эмгэгийн өмнөх тайлантай нийцэж байна. эрүүл хяналт.үр дүн нь нийцэж байна52,53.
Хамгийн гол нь уушгины аденокарциномын ийлдэс дэх пируват ба триптофаны солилцооны урвуу хамаарлыг бид ажигласан.Цусны сийвэн дэх триптофаны түвшин LA бүлэгт HC эсвэл BN бүлэгтэй харьцуулахад буурсан байна.Сонирхолтой нь, ирээдүйн когортыг ашигласан өмнөх томоохон хэмжээний судалгаагаар цусны эргэлтийн триптофаны түвшин бага байгаа нь уушигны хорт хавдар үүсэх эрсдэлтэй холбоотой болохыг тогтоожээ 54 .Триптофан бол бидний хоол хүнснээс бүрэн авдаг чухал амин хүчил юм.Уушигны аденокарциномын сийвэн дэх триптофаны дутагдал нь энэ метаболит хурдан шавхагдаж байгааг илтгэнэ гэж бид дүгнэж байна.Триптофаны катаболизмын эцсийн бүтээгдэхүүн нь кинурениний замаар дамждаг NAD+ синтезийн эх үүсвэр гэдгийг сайн мэддэг.NAD+ нь голчлон аврах замаар үүсдэг тул эрүүл мэнд, өвчинд триптофаны солилцоонд NAD+-ийн ач холбогдлыг тодорхойлох шаардлагатай хэвээр байна46.TCGA мэдээллийн санд хийсэн бидний хийсэн дүн шинжилгээ нь триптофан зөөвөрлөгч ууссан бодис зөөвөрлөгч 7A5 (SLC7A5)-ийн илэрхийлэл уушигны аденокарциномад хэвийн хяналттай харьцуулахад мэдэгдэхүйц нэмэгдэж, гликолитик фермент GAPDH-ийн илэрхийлэлтэй эерэг хамааралтай болохыг харуулсан.Өмнөх судалгаанууд голчлон хавдрын эсрэг дархлааны хариу урвалыг дарангуйлахад триптофаны катаболизмын үүрэг ролийг голчлон анхаарч ирсэн.Уушигны хорт хавдрын эсүүд дэх SLC7A5-ыг устгаснаар триптофан шингээлтийг дарангуйлснаар эсийн NAD-ийн түвшин буурч, гликолитик идэвхжил зэрэг буурдаг болохыг бид энд харуулж байна.Дүгнэж хэлэхэд, бидний судалгаа нь уушигны аденокарциномын хорт өөрчлөлттэй холбоотой ийлдэс дэх бодисын солилцооны өөрчлөлтийн биологийн үндсийг бүрдүүлдэг.
EGFR мутаци нь NSCLC-тэй өвчтөнүүдийн хамгийн түгээмэл драйвер мутаци юм.Бидний судалгаагаар EGFR мутацитай өвчтөнүүд (n = 41) нь зэрлэг төрлийн EGFR (n = 31) өвчтэй өвчтөнүүдтэй ижил метаболомын ерөнхий дүр төрхтэй болохыг олж мэдсэн боловч ацилкарнитинтай өвчтөнүүдийн зарим EGFR мутант өвчтөнүүдийн ийлдэс дэх түвшин буурч байгааг олж мэдсэн.Ацилкарнитинуудын тогтсон үүрэг нь цитоплазмаас ацил бүлгүүдийг митохондрийн матриц руу зөөвөрлөж, өөх тосны хүчлийг исэлдүүлэн энерги үүсгэхэд хүргэдэг 55 .Бидний олж мэдсэнтэй нийцүүлэн саяхны судалгаагаар уушгины аденокарциномын эд эсийн 102 дээжийн дэлхийн метаболомыг шинжлэх замаар EGFR мутант ба EGFR зэрлэг төрлийн хавдрын хооронд ижил төстэй метаболомын профайлыг мөн тодорхойлсон.Сонирхолтой нь EGFR мутант бүлэгт ацилкарнитины агууламж мөн илэрсэн байна.Тиймээс ацилкарнитины түвшин дэх өөрчлөлт нь EGFR-аас үүдэлтэй бодисын солилцооны өөрчлөлт, үндсэн молекулын замуудыг тусгаж байгаа эсэхийг цаашид судлах шаардлагатай.
Дүгнэж хэлэхэд, бидний судалгаагаар уушигны зангилааны ялгавартай оношлогоонд ийлдэс дэх бодисын солилцооны ангилагчийг бий болгож, CT-ийн скрининг дээр үндэслэн эрсдлийн үнэлгээг оновчтой болгож, эмнэлзүйн менежментийг хөнгөвчлөх ажлын урсгалыг санал болгож байна.
Энэхүү судалгааг Сун Ятсений их сургуулийн хорт хавдрын эмнэлэг, Сун Ятсений их сургуулийн нэгдүгээр харьяа эмнэлэг, Жэнжоугийн их сургуулийн хорт хавдрын эмнэлгийн Ёс зүйн хорооноос баталсан.Илрүүлэх болон дотоод баталгаажуулалтын бүлгүүдэд эрүүл хүнээс 174, хоргүй зангилааны 244 ийлдэс, Сун Ятсений их сургуулийн Хавдрын төв, Сун Ятсений их сургуулийн Хавдар судлалын төвийн жил бүр эрүүл мэндийн үзлэгт хамрагддаг хүмүүсээс, 166 хоргүй зангилаанаас цуглуулсан.ийлдэс.Сун Ятсений их сургуулийн Хавдар судлалын төвөөс I шатны уушигны аденокарциномыг цуглуулсан.Гадны баталгаажуулалтын бүлэгт Сун Ятсений их сургуулийн нэгдүгээр салбар эмнэлгээс хоргүй зангилааны 48 тохиолдол, уушгины аденокарциномын I шатны 39 тохиолдол, Жэнжөүгийн хорт хавдрын эмнэлгээс уушигны аденокарциномын I шатны 24 тохиолдол тус тус бүртгэгдсэн байна.Сун Ятсений их сургуулийн Хавдрын төвөөс мөн бодисын солилцооны ангилагчийг оношлох чадварыг шалгахын тулд хавтгай хучуур эдийн хорт хавдрын 16 тохиолдлыг цуглуулсан (өвчтөний шинж чанарыг нэмэлт хүснэгт 5-д үзүүлэв).Нээлтийн бүлэг болон дотоод баталгаажуулалтын когортоос дээжийг 2018 оны 1-р сараас 2020 оны 5-р сарын хооронд цуглуулсан. Гадны баталгаажуулалтын когортын дээжийг 2021 оны 8-р сараас 2022 оны 10-р сарын хооронд цуглуулсан. Хүйсийн ялгааг багасгахын тулд эрэгтэй, эмэгтэй тохиолдол бүрт ойролцоогоор тэнцүү тооны тохиолдлыг хуваарилсан. бүлэг.Discovery Team ба дотоод хяналтын баг.Оролцогчийн хүйсийг өөрийн тайланд үндэслэн тодорхойлсон.Бүх оролцогчдоос мэдээлэлтэй зөвшөөрөл авсан бөгөөд нөхөн төлбөр олгоогүй.Хагалгааны өмнө цуглуулж, гистопатологийн шинжилгээгээр оношлогдсон гадны баталгаажуулалтын дээжээс 1 тохиолдлыг эс тооцвол 2-5 жилийн хугацаанд КТ-ийн шинжилгээнд тогтвортой оноотой хүмүүс хоргүй зангилаатай хүмүүс байв.Архаг бронхитыг эс тооцвол.Уушигны аденокарциномын тохиолдлыг уушгины тайрахаас өмнө цуглуулж, эмгэг судлалын оношоор баталгаажуулсан.Өлсгөлөнгийн цусны дээжийг ямар ч антикоагулянтгүйгээр ийлдэс ялгах хоолойд цуглуулсан.Цусны дээжийг тасалгааны температурт 1 цагийн турш бүлэгнүүлж, дараа нь 2851хг-т 40С-т 10 минутын турш центрифуг хийж, ийлдэсийн дээд давхаргыг цуглуулсан.Сийвэнгийн хэсгүүдийг метаболитыг гаргаж авах хүртэл -80 хэмд хөлдөөсөн.Сун Ятсений их сургуулийн Хавдар судлалын төвийн хорт хавдраас урьдчилан сэргийлэх, эмнэлгийн үзлэгийн тэнхим 40-55 насны эрэгтэй, эмэгтэй тэнцүү тооны эрүүл донороос ийлдэс цуглуулсан.Донорын дээж тус бүрийг тэнцүү хэмжээгээр хольж, үүссэн цөөрмийг хуваагаад -80 хэмд хадгална.Сийвэнгийн хольцыг чанарын хяналт, өгөгдлийн стандартчилалд жишиг материал болгон ашигласан.
Лавлагаа ийлдэс болон шинжилгээний дээжийг гэсгээж, метаболитуудыг хосолсон экстракцийн аргаар (MTBE/метанол/ус) гаргаж авсан 56 .Товчхондоо, 50 мкл ийлдэсийг 225 мкл мөсөн хүйтэн метанол, 750 мкл мөсөн хүйтэн метил терт-бутил эфир (MTBE) -тай хольсон.Холимогийг хольж, мөсөн дээр 1 цагийн турш өсгөвөрлөнө.Дараа нь дээжийг хольж, дотоод стандартыг агуулсан MS зэрэглэлийн 188 мкл устай (Кэмбрижийн изотопын лабораториос худалдаж авсан 13С-лактат, 13С3-пируват, 13С-метионин, 13С6-изолейцин) холино.Дараа нь хольцыг 15,000 × г-т 4 ° C-т 10 минутын турш центрифуг хийж, доод үе шатыг эерэг ба сөрөг горимд LC-MS шинжилгээнд зориулж хоёр хоолойд (тус бүр 125 мкл) шилжүүлэв.Эцэст нь дээжийг өндөр хурдны вакуум баяжуулах төхөөрөмжид хаттал ууршуулсан.
Хатаасан метаболитуудыг 120 мкл 80% ацетонитрилд хийж, 5 минутын турш эргүүлж, 15,000 × г-т 4 ° C-т 10 минутын турш центрифуг хийв.Супернатантуудыг метаболомикийн судалгаанд зориулж бичил оруулга бүхий шар өнгийн шилэн саванд шилжүүлэв.Хэт гүйцэтгэлтэй шингэн хроматографи-өндөр нарийвчлалтай масс спектрометрийн (UPLC-HRMS) платформ дээр зорилтот бус метаболомикийн шинжилгээ.Метаболитуудыг Dionex Ultimate 3000 UPLC систем болон ACQUITY BEH Амидын багана (2.1 × 100 мм, 1.7 μм, Ус) ашиглан тусгаарласан.Эерэг ионы горимд хөдөлгөөнт фазууд нь 95% (A) ба 50% ацетонитрил (B) байсан бөгөөд тус бүр нь 10 ммоль/л аммонийн ацетат, 0.1% шоргоолжны хүчил агуулдаг.Сөрөг горимд хөдөлгөөнт фаз A ба B нь 95% ба 50% ацетонитрил агуулсан, хоёр үе шат нь 10 ммоль/л аммонийн ацетат, рН = 9. Градиент хөтөлбөр нь дараах байдалтай байсан: 0-0.5 мин, 2% B;0.5-12 мин, 2-50% B;12-14 мин, 50-98% B;14-16 мин, 98% B;16–16.1.мин, 98-2% B;16.1-20 мин, 2% B. Багана нь 40 ° C, дээжийг 10 ° C-т авто дээж авагчид хадгалсан.Урсгалын хурд 0.3 мл/мин, тарилгын хэмжээ 3 мкл.Q-Exactive Orbitrap масс спектрометрийг (Thermo Fisher Scientific) цахилгаан шүршигч иончлолын (ESI) эх үүсвэртэй бүрэн сканнерын горимд ажиллуулж, ddMS2 хяналтын горимтой хослуулан их хэмжээний мэдээлэл цуглуулсан.MS-ийн параметрүүдийг дараах байдлаар тогтоосон: шүрших хүчдэл +3.8 кВ/- 3.2 кВ, хялгасан судасны температур 320 ° C, хамгаалалтын хий 40 арб, туслах хий 10 арб, датчик халаагчийн температур 350 ° C, сканнерын хүрээ 70-1050 м/цаг, тогтоол.70 000. Мэдээллийг Xcalibur 4.1 (Thermo Fisher Scientific) ашиглан авсан.
Өгөгдлийн чанарыг үнэлэхийн тулд дээж бүрээс дээд давхаргын 10 мкл аликвотыг зайлуулж нэгтгэсэн чанарын хяналтын (QC) дээжийг үүсгэсэн.UPLC-MS системийн тогтвортой байдлыг үнэлэхийн тулд шинжилгээний дарааллын эхэнд чанарын хяналтын зургаан сорьцын тарилгад дүн шинжилгээ хийсэн.Дараа нь чанарын хяналтын дээжийг багцад үе үе оруулдаг.Энэ судалгаанд хамрагдсан ийлдсийн дээжийн бүх 11 багцад LC-MS шинжилгээ хийсэн.100 эрүүл донороос сийвэнгийн усан сангийн хольцын хэсгүүдийг ялгах үйл явцыг хянах, багцаас багцад үзүүлэх нөлөөг тохируулах зорилгоор тус тусын багцад лавлагаа материал болгон ашигласан.Сун Ятсений их сургуулийн Метаболомикийн төвд нээлтийн бүлэг, дотоод баталгаажуулалтын когорт, гадаад баталгаажуулалтын когортын зорилтот бус метаболомикийн шинжилгээ хийсэн.Гуандуны Технологийн Их Сургуулийн Шинжилгээ, Туршилтын Төвийн гадаад лаборатори мөн ангилагчийн загварын гүйцэтгэлийг шалгахын тулд гадаад когортоос авсан 40 дээжинд шинжилгээ хийжээ.
Олборлолт хийж, сэргээсний дараа сийвэнгийн метаболитуудын үнэмлэхүй хэмжигдэхүүнийг хэт өндөр хүчин чадалтай шингэн хроматографи-тандем масс спектрометр (Agilent 6495 гурвалсан квадруполь) ашиглан олон урвалын хяналт (MRM) горимд цахилгаан шүрших ионжуулалтын (ESI) эх үүсвэрээр хэмжсэн.Метаболитыг салгахын тулд ACQUITY BEH амидын багана (2.1 × 100 мм, 1.7 μм, Waters) ашигласан.Хөдөлгөөнт фаз нь 10 ммоль/л аммонийн ацетат, 0.1% аммиакийн уусмал бүхий 90% (A) ба 5% ацетонитрил (B) -аас бүрдэнэ.Градиент програм нь дараах байдалтай байсан: 0-1.5 мин, 0% B;1.5-6.5 мин, 0-15% B;6.5-8 мин, 15% B;8-8.5 мин, 15% -0% B;8.5–11.5 мин, 0%В.Баганыг 40 ° C, дээжийг 10 ° C-т авто дээж авагчид хадгалсан.Урсгалын хурд 0.3 мл/мин, тарилгын хэмжээ 1 мкл.MS параметрүүдийг дараах байдлаар тогтоосон: хялгасан судасны хүчдэл ±3.5 кВ, мананцар үүсгэгчийн даралт 35 psi, бүрхүүлийн хийн урсгал 12 л/мин, бүрээсийн хийн температур 350 ° C, хатаах хийн температур 250 ° C, хатаах хийн урсгал 14 л / мин.Триптофан, пируват, лактат, гипоксантин, ксантины MRM хувиргалт 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 ба 151.0–107 байна.9 тус тус.Мэдээллийг Mass Hunter B.07.00 (Agilent Technologies) ашиглан цуглуулсан.Сийвэнгийн дээжийн хувьд триптофан, пируват, лактат, гипоксантин, ксантиныг стандарт хольцын уусмалын тохируулгын муруйг ашиглан хэмжсэн.Эсийн дээжийн хувьд триптофаны агууламжийг дотоод стандарт болон эсийн уургийн массад хэвийн болгосон.
Оргил олборлолт (m/z ба хадгалах хугацаа (RT)) Compound Discovery 3.1 болон TraceFinder 4.0 (Thermo Fisher Scientific) ашиглан гүйцэтгэсэн.Багц хоорондын боломжит зөрүүг арилгахын тулд туршилтын дээжийн шинж чанарын оргил бүрийг ижил багцаас авсан лавлагааны материалын шинж чанарын оргилд хувааж, харьцангуй элбэг дэлбэг байдлыг олж авна.Стандартчилал хийхээс өмнөх болон дараах дотоод стандартуудын харьцангуй стандарт хазайлтыг Нэмэлт Хүснэгт 6-д үзүүлэв. Хоёр бүлгийн хоорондох ялгаа нь худал илрүүлэлтийн түвшин (FDR<0.05, Wilcoxon тэмдэгт зэрэглэлийн тест) болон нугалах өөрчлөлт (>1.2 эсвэл <0.83) зэргээр тодорхойлогддог.Олж авсан шинж чанаруудын түүхий MS өгөгдөл болон ийлдэс зассан MS-ийн лавлагааны өгөгдлийг Нэмэлт өгөгдөл 1 ба Нэмэлт мэдээлэл 2-т тус тус үзүүлэв.Оргил тэмдэглэгээг тодорхойлсон метаболит, таамагласан тэмдэглэгээтэй нэгдлүүд, таамагласан нэгдлүүдийн ангилал, үл мэдэгдэх нэгдлүүд 22 зэрэг тодорхойлсон дөрвөн түвшинд үндэслэн хийсэн.Compound Discovery 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider) дээрх мэдээллийн сангаас хайлт хийсний үндсэн дээр MS/MS-ийн баталгаажсан стандартад нийцсэн биологийн нэгдлүүд эсвэл mzCloud (оноо > 85) эсвэл Chemspider-д яг таарсан тэмдэглэгээтэй биологийн нэгдлүүдийг дифференциал метаболомын хоорондох завсрын бүтээгдэхүүн болгон сонгосон.Онцлог тус бүрийн оргил тэмдэглэгээг Нэмэлт өгөгдөл 3-т оруулсан болно. Метаболитын нийлбэрийн нормчлогдсон элбэг дэлбэг байдлын нэг хувьсах шинжилгээнд MetaboAnalyst 5.0 ашигласан.MetaboAnalyst 5.0 нь мөн өөр өөр метаболит дээр үндэслэн KEGG замын баяжуулалтын шинжилгээг үнэлсэн.Үндсэн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн шинжилгээ (PCA) болон хэсэгчилсэн хамгийн бага квадратын ялгаварлан гадуурхах шинжилгээ (PLS-DA)-д стекийг хэвийн болгох, автоматаар масштаблах арга бүхий ropls програм хангамжийн багц (v.1.26.4) ашиглан дүн шинжилгээ хийсэн.Зангилааны хорт хавдарыг урьдчилан таамаглах оновчтой метаболит биомаркерын загварыг хамгийн бага үнэмлэхүй агшилттай хоёртын логистик регресс ба сонгон шалгаруулах оператор (LASSO, R багц v.4.1-3) ашиглан үүсгэсэн.Илрүүлэх, баталгаажуулах багц дахь ялгах загварын гүйцэтгэлийг pROC багц (v.1.18.0.) дагуу ROC шинжилгээнд үндэслэн AUC-ийг тооцоолсноор тодорхойлогддог.Загварын хамгийн их Youden индекс (мэдрэмж + өвөрмөц байдал - 1) дээр үндэслэн магадлалын хамгийн оновчтой хязгаарыг олж авсан.Босго хэмжээнээс бага буюу их хэмжээтэй дээжийг хоргүй зангилаа, уушигны аденокарцинома гэж урьдчилан таамаглах болно.
A549 эсийг (#CCL-185, Америкийн төрлийн соёлын цуглуулга) 10% FBS агуулсан F-12K орчинд ургуулсан.SLC7A5-д чиглэсэн богино үсний хавчаар РНХ (shRNA) дараалал ба зорилтот бус хяналтыг (NC) лентивирусын pLKO.1-puro векторт оруулсан.shSLC7A5-ийн антисенс дараалал нь дараах байдалтай байна: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′).SLC7A5 (#5347) ба тубулин (#2148)-ийн эсрэгбиемүүдийг Cell Signaling Technology-ээс худалдаж авсан.Western blot шинжилгээнд SLC7A5 ба тубулинтай эсрэгбиеүүдийг 1:1000-ийн шингэрүүлэлтээр ашигласан.
Seahorse XF гликолитик стресс тест нь эсийн гаднах хүчиллэгжилтийн (ECAR) түвшинг хэмждэг.Шинжилгээнд глюкоз, олигомицин А, 2-DG-ийг ECAR-аар хэмжсэн эсийн гликолитик хүчин чадлыг шалгахын тулд дараалан хэрэглэсэн.
Зорилтот бус хяналт (NC) болон shSLC7A5 (Sh1, Sh2) -ээр нян нүүлгэсэн A549 эсийг 10 см-ийн диаметртэй аяганд нэг хоносон.Эсийн метаболитыг 1 мл мөстэй хүйтэн 80% усан метанолоор гаргаж авсан.Метанолын уусмал дахь эсүүдийг хусаж, шинэ хоолойд цуглуулж, 15000 × г-т 4 ° C-т 15 минутын турш центрифуг хийв.800 мкл супернатант цуглуулж, өндөр хурдтай вакуум баяжуулагч ашиглан хатаана.Дараа нь хатаасан метаболит үрлэн дээр дурдсанчлан LC-MS/MS ашиглан триптофаны түвшинг шинжилсэн.A549 эсийн (NC ба shSLC7A5) эсийн NAD(H) түвшинг үйлдвэрлэгчийн зааврын дагуу тоон NAD+/NADH колориметрийн хэрэгсэл (#K337, BioVision) ашиглан хэмжсэн.Метаболитын хэмжээг хэвийн болгохын тулд дээж тус бүрээр уургийн түвшинг хэмжсэн.
Түүврийн хэмжээг урьдчилан тодорхойлохын тулд статистикийн аргыг ашиглаагүй.Биомаркер илрүүлэхэд чиглэсэн өмнөх метаболомикийн судалгаа15,18 нь хэмжээг тодорхойлох жишиг үзүүлэлт гэж тооцогддог байсан бөгөөд эдгээр тайлантай харьцуулахад бидний дээж хангалттай байсан.Судалгааны когортоос ямар ч дээж хасагдаагүй.Сийвэнгийн дээжийг зорилтот бус метаболомикийн судалгаанд зориулж илрүүлэх бүлэг (306 тохиолдол, 74.6%) болон дотоод баталгаажуулалтын бүлэгт (104 тохиолдол, 25.4%) санамсаргүй байдлаар хуваарилсан.Бид мөн зорилтот метаболомикийн судалгаанд зориулагдсан нээлтээс бүлэг тус бүрээс 70 тохиолдлыг санамсаргүй байдлаар сонгосон.Судлаачид LC-MS мэдээлэл цуглуулах, дүн шинжилгээ хийх явцад бүлгийн томилгоонд сохорсон.Метаболомикийн өгөгдөл болон эсийн туршилтуудын статистик дүн шинжилгээг үр дүн, Зургийн домог, арга гэсэн хэсэгт тайлбарласан болно.Эсийн триптофан, NADT болон гликолитик үйл ажиллагааны тоо хэмжээг ижил үр дүнтэйгээр бие даан гурван удаа хийсэн.
Судалгааны дизайны талаар нэмэлт мэдээлэл авахыг хүсвэл энэ нийтлэлтэй холбоотой Байгалийн багцын тайлангийн хураангуйг үзнэ үү.
Олж авсан шинж чанаруудын түүхий MS өгөгдөл болон лавлагааны ийлдсийн хэвийн MS өгөгдлийг Нэмэлт өгөгдөл 1 ба Нэмэлт мэдээлэл 2-т тус тус үзүүлэв.Дифференциал шинж чанаруудын оргил тэмдэглэгээг Нэмэлт өгөгдөл 3-т үзүүлэв. LUAD TCGA мэдээллийн багцыг https://portal.gdc.cancer.gov/ сайтаас татаж авах боломжтой.График зурах оролтын өгөгдлийг эх өгөгдөлд оруулсан болно.Энэ нийтлэлд зориулж эх сурвалжийн мэдээллийг өгсөн болно.
Үндэсний уушгины скрининг судлалын групп гэх мэт. Бага тунгаар компьютер томографийн тусламжтайгаар уушигны хорт хавдрын нас баралтыг бууруулах.Хойд Англи.Ж.Мед.365, 395–409 (2011).
Крамер, BS, Berg, KD, Aberle, DR болон Prospect, PC Бага тунгаар мушгиа CT ашиглан уушигны хорт хавдрын скрининг: Үндэсний уушигны скрининг судлалын (NLST) үр дүн.Ж.Мед.Дэлгэц 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al.Санамсаргүй туршилтаар уушгины хорт хавдрын нас баралтыг бууруулах нь эзэлхүүнтэй CT скрининг хийх.Хойд Англи.Ж.Мед.382, 503–513 (2020).
Шуудангийн цаг: 2023 оны 9-р сарын 18