रुग्णाच्या सीरमचे उच्च-रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्रिक विश्लेषण वापरून उच्च विशिष्टतेसह सौम्य आणि घातक पल्मोनरी नोड्यूलमध्ये फरक करणारे मेटाबोलॉमिक्स.

कॉम्प्युटेड टोमोग्राफी (CT) द्वारे ओळखल्या जाणार्‍या पल्मोनरी नोड्यूलचे विभेदक निदान हे क्लिनिकल प्रॅक्टिसमध्ये एक आव्हान आहे.येथे, आम्ही 480 सीरम नमुन्यांचे जागतिक चयापचय वैशिष्ट्यीकृत करतो, ज्यामध्ये निरोगी नियंत्रणे, सौम्य फुफ्फुसाचे नोड्यूल आणि स्टेज I फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा यांचा समावेश आहे.एडेनोकार्सिनोमा अद्वितीय चयापचय प्रोफाइल प्रदर्शित करतात, तर सौम्य नोड्यूल आणि निरोगी व्यक्तींमध्ये चयापचय प्रोफाइलमध्ये उच्च समानता असते.शोध गटामध्ये (n = 306), सौम्य आणि घातक नोड्यूलमध्ये फरक करण्यासाठी 27 चयापचयांचा एक संच ओळखला गेला.अंतर्गत प्रमाणीकरण (n = 104) आणि बाह्य प्रमाणीकरण (n = 111) गटांमधील भेदभाव मॉडेलचे AUC अनुक्रमे 0.915 आणि 0.945 होते.पाथवे विश्लेषणामध्ये सौम्य नोड्यूल्स आणि निरोगी नियंत्रणांच्या तुलनेत फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमा सीरममध्ये कमी झालेल्या ट्रिप्टोफॅनशी संबंधित ग्लायकोलिटिक चयापचय वाढ झाल्याचे दिसून आले आणि असे सुचवले की ट्रिप्टोफनचे सेवन फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या पेशींमध्ये ग्लायकोलिसिसला प्रोत्साहन देते.आमचा अभ्यास CT द्वारे आढळलेल्या पल्मोनरी नोड्यूलच्या जोखमीचे मूल्यांकन करण्यासाठी सीरम मेटाबोलाइट बायोमार्कर्सचे मूल्य हायलाइट करतो.
कर्करोगाच्या रुग्णांसाठी जगण्याचा दर सुधारण्यासाठी लवकर निदान करणे महत्त्वाचे आहे.यूएस नॅशनल लंग कॅन्सर स्क्रीनिंग ट्रायल (NLST) आणि युरोपियन नेल्सन स्टडीच्या परिणामांवरून असे दिसून आले आहे की कमी-डोस कॉम्प्युटेड टोमोग्राफी (LDCT) सह स्क्रीनिंग उच्च-जोखीम गट 1,2,3 मध्ये फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या मृत्यूचे प्रमाण लक्षणीयरीत्या कमी करू शकते.फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या तपासणीसाठी एलडीसीटीचा व्यापक वापर झाल्यापासून, लक्षणे नसलेल्या फुफ्फुसीय नोड्यूल्सच्या प्रासंगिक रेडिओग्राफिक निष्कर्षांच्या घटनांमध्ये 4 वाढ होत आहे.पल्मोनरी नोड्यूल 5 मध्ये 3 सेमी व्यासापर्यंत फोकल अपारदर्शकता म्हणून परिभाषित केले जातात.आम्हाला घातकतेच्या संभाव्यतेचे मूल्यांकन करण्यात आणि LDCT वर आकस्मिकपणे आढळलेल्या मोठ्या संख्येने फुफ्फुसीय नोड्यूल हाताळण्यात अडचणी येतात.CT च्या मर्यादांमुळे वारंवार फॉलो-अप परीक्षा आणि चुकीचे-सकारात्मक परिणाम होऊ शकतात, ज्यामुळे अनावश्यक हस्तक्षेप आणि जास्त उपचार होऊ शकतात6.म्हणूनच, फुफ्फुसाचा कर्करोग प्रारंभिक अवस्थेत योग्यरित्या ओळखण्यासाठी विश्वसनीय आणि उपयुक्त बायोमार्कर्स विकसित करणे आवश्यक आहे आणि सुरुवातीच्या शोध 7 मध्ये सर्वात सौम्य नोड्यूल वेगळे करणे आवश्यक आहे.
रक्ताचे सर्वसमावेशक आण्विक विश्लेषण (सीरम, प्लाझमा, परिधीय रक्त मोनोन्यूक्लियर पेशी), जीनोमिक्स, प्रोटिओमिक्स किंवा डीएनए मेथिलेशन8,9,10 यासह, फुफ्फुसाच्या कर्करोगासाठी डायग्नोस्टिक बायोमार्कर्सच्या शोधात रस वाढवत आहे.दरम्यान, मेटाबोलॉमिक्स दृष्टीकोन सेल्युलर अंतिम उत्पादनांचे मोजमाप करतात जे अंतर्जात आणि बहिर्जात क्रियांनी प्रभावित होतात आणि म्हणून रोगाच्या प्रारंभाचा आणि परिणामाचा अंदाज लावण्यासाठी लागू केला जातो.लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी-टँडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (एलसी-एमएस) ही उच्च संवेदनशीलता आणि मोठ्या डायनॅमिक श्रेणीमुळे मेटाबोलॉमिक्स अभ्यासासाठी मोठ्या प्रमाणावर वापरली जाणारी पद्धत आहे, जी विविध भौतिक-रासायनिक गुणधर्मांसह चयापचय कव्हर करू शकते 11,12,13.प्लाझ्मा/सीरमचे जागतिक चयापचय विश्लेषण फुफ्फुसाच्या कर्करोगाचे निदान 14,15,16,17 आणि उपचारांच्या प्रभावीतेशी संबंधित बायोमार्कर्स ओळखण्यासाठी वापरले गेले असले तरी, सौम्य आणि घातक फुफ्फुसाच्या नोड्यूलमध्ये फरक करण्यासाठी 18 सीरम मेटाबोलाइट क्लासिफायर्सचा बराच अभ्यास करणे बाकी आहे.- प्रचंड संशोधन.
एडेनोकार्सिनोमा आणि स्क्वॅमस सेल कार्सिनोमा हे नॉन-स्मॉल सेल लंग कॅन्सर (NSCLC) चे दोन मुख्य उपप्रकार आहेत.विविध सीटी स्क्रीनिंग चाचण्या सूचित करतात की एडेनोकार्सिनोमा हा फुफ्फुसाच्या कर्करोगाचा सर्वात सामान्य हिस्टोलॉजिकल प्रकार आहे 1,19,20,21.या अभ्यासात, निरोगी नियंत्रणे, सौम्य पल्मोनरी नोड्यूल्स आणि CT-डिटेक्टेड ≤3 सेमीसह एकूण 695 सीरम नमुन्यांवर मेटाबोलॉमिक्स विश्लेषण करण्यासाठी आम्ही अल्ट्रा-परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी-हाय-रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (UPLC-HRMS) वापरली.स्टेज I फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमासाठी स्क्रीनिंग.आम्ही सीरम मेटाबोलाइट्सचे एक पॅनेल ओळखले जे फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमाला सौम्य नोड्यूल्स आणि निरोगी नियंत्रणांपासून वेगळे करते.पाथवे संवर्धन विश्लेषणातून असे दिसून आले की फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमामध्ये सौम्य नोड्यूल आणि निरोगी नियंत्रणांच्या तुलनेत असामान्य ट्रिप्टोफॅन आणि ग्लुकोज चयापचय सामान्य बदल आहेत.शेवटी, आम्ही LDCT द्वारे आढळलेल्या घातक आणि सौम्य पल्मोनरी नोड्यूलमध्ये फरक करण्यासाठी उच्च विशिष्टता आणि संवेदनशीलतेसह सीरम मेटाबॉलिक क्लासिफायर स्थापित आणि प्रमाणित केले, जे लवकर विभेदक निदान आणि जोखीम मूल्यांकन करण्यात मदत करू शकतात.
सध्याच्या अभ्यासात, 174 निरोगी नियंत्रणे, सौम्य फुफ्फुसीय नोड्यूल असलेले 292 रुग्ण आणि स्टेज I फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा असलेल्या 229 रुग्णांकडून लिंग- आणि वयाशी जुळणारे सीरम नमुने पूर्वलक्षीपणे गोळा केले गेले.695 विषयांची लोकसंख्याशास्त्रीय वैशिष्ट्ये पुरवणी तक्ता 1 मध्ये दर्शविली आहेत.
आकृती 1a मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, सन यत-सेन युनिव्हर्सिटी कॅन्सर सेंटरमध्ये एकूण 480 सीरम नमुने, 174 निरोगी नियंत्रण (HC), 170 सौम्य नोड्यूल (BN), आणि 136 स्टेज I फुफ्फुस एडेनोकार्सिनोमा (LA) नमुने गोळा केले गेले.अल्ट्रा-परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी-हाय-रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (UPLC-HRMS) वापरून लक्ष्यित चयापचय प्रोफाइलिंगसाठी डिस्कव्हरी कोहोर्ट.पूरक आकृती 1 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, LA आणि HC, LA आणि BN मधील विभेदक चयापचय वर्गीकरण मॉडेल स्थापित करण्यासाठी आणि पुढे विभेदक मार्ग विश्लेषण शोधण्यासाठी ओळखले गेले.सन यत-सेन युनिव्हर्सिटी कॅन्सर सेंटरद्वारे गोळा केलेले 104 नमुने आणि इतर दोन रुग्णालयांनी गोळा केलेले 111 नमुने अनुक्रमे अंतर्गत आणि बाह्य प्रमाणीकरणाच्या अधीन होते.
अल्ट्रा-परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी-हाय-रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (UPLC-HRMS) वापरून जागतिक सीरम मेटाबोलॉमिक्स विश्लेषण केलेल्या शोध समूहातील अभ्यासाची लोकसंख्या.b अभ्यास गटातील एकूण 480 सीरम नमुन्यांच्या मेटाबोलोमचे आंशिक किमान चौरस भेदभाव विश्लेषण (PLS-DA), निरोगी नियंत्रणे (HC, n = 174), सौम्य नोड्यूल (BN, n = 170), आणि स्टेज I फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमासह. (लॉस एंजेलिस, n = 136).+ESI, सकारात्मक इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण मोड, -ESI, नकारात्मक इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण मोड.दोन दिलेल्या गटांमध्ये लक्षणीय भिन्न विपुलतेसह c–e मेटाबोलाइट्स (दोन-पुच्छ विल्कॉक्सन स्वाक्षरी केलेली रँक चाचणी, खोटे शोध दर समायोजित p मूल्य, FDR <0.05) लाल (फोल्ड चेंज > 1.2) आणि निळ्या (फोल्ड चेंज <0.83) मध्ये दर्शविले आहेत. .) ज्वालामुखी ग्राफिक वर दर्शविले आहे.f श्रेणीबद्ध क्लस्टरिंग उष्णता नकाशा LA आणि BN मधील भाष्य मेटाबोलाइट्सच्या संख्येत लक्षणीय फरक दर्शवितो.स्त्रोत डेटा स्त्रोत डेटा फाइल्सच्या स्वरूपात प्रदान केला जातो.
शोध गटातील एकूण 174 HC, 170 BN आणि 136 LA च्या सीरम मेटाबोलोमचे UPLC-HRMS विश्लेषण वापरून विश्लेषण केले गेले.आम्ही प्रथम दाखवतो की गुणवत्ता नियंत्रण (QC) नमुने एका पर्यवेक्षित नसलेल्या मुख्य घटक विश्लेषण (PCA) मॉडेलच्या केंद्रस्थानी घट्टपणे क्लस्टर करतात, जे सध्याच्या अभ्यासाच्या कामगिरीच्या स्थिरतेची पुष्टी करतात (पूरक आकृती 2).
आकृती 1 b मधील आंशिक किमान वर्ग-भेदभाव विश्लेषण (PLS-DA) मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, आम्हाला आढळले की LA आणि BN, LA आणि HC मध्ये सकारात्मक (+ESI) आणि नकारात्मक (−ESI) इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण मोडमध्ये स्पष्ट फरक आहेत. .वेगळेतथापि, +ESI आणि -ESI परिस्थितींमध्ये BN आणि HC मध्ये कोणतेही महत्त्वपूर्ण फरक आढळले नाहीत.
आम्हाला LA आणि HC मधील 382 भिन्न वैशिष्ट्ये, LA आणि BN मधील 231 भिन्न वैशिष्ट्ये आणि BN आणि HC मधील 95 भिन्न वैशिष्ट्ये आढळली (विलकॉक्सन स्वाक्षरी केलेली रँक चाचणी, FDR <0.05 आणि एकाधिक बदल > 1.2 किंवा <0.83) (आकृती .1c-e )..एम/झेड मूल्य, धारणा वेळ आणि विखंडन मास स्पेक्ट्रम शोध (पद्धती विभागात वर्णन केलेले तपशील) 22 द्वारे शिखरांवर पुढील भाष्य (पूरक डेटा 3) डेटाबेस (mzCloud/HMDB/Chemspider लायब्ररी) द्वारे केले गेले.शेवटी, LA विरुद्ध BN (आकृती 1f आणि पूरक तक्ता 2) आणि LA विरुद्ध HC (पूरक आकृती 3 आणि पूरक तक्ता 2) साठी विपुलतेमध्ये लक्षणीय फरक असलेले 33 आणि 38 भाष्य केलेले चयापचय अनुक्रमे ओळखले गेले.याउलट, PLS-DA मधील BN आणि HC मधील ओव्हरलॅपशी सुसंगत, BN आणि HC (पूरक तक्ता 2) मध्ये विपुलतेमध्ये लक्षणीय फरक असलेले फक्त 3 चयापचय ओळखले गेले.हे विभेदक चयापचय जैवरासायनिकांची विस्तृत श्रेणी व्यापतात (पूरक आकृती 4).एकत्रितपणे, हे परिणाम सीरम मेटाबोलोममध्ये लक्षणीय बदल दर्शवतात जे सौम्य फुफ्फुसांच्या गाठी किंवा निरोगी विषयांच्या तुलनेत प्रारंभिक टप्प्यातील फुफ्फुसाच्या कर्करोगाचे घातक परिवर्तन प्रतिबिंबित करतात.दरम्यान, BN आणि HC च्या सीरम मेटाबोलोमची समानता सूचित करते की सौम्य पल्मोनरी नोड्यूल निरोगी व्यक्तींसह अनेक जैविक वैशिष्ट्ये सामायिक करू शकतात.एपिडर्मल ग्रोथ फॅक्टर रिसेप्टर (EGFR) जनुक उत्परिवर्तन फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमा उपप्रकार 23 मध्ये सामान्य आहे हे लक्षात घेता, आम्ही सीरम मेटाबोलोमवर ड्रायव्हर उत्परिवर्तनांचा प्रभाव निर्धारित करण्याचा प्रयत्न केला.त्यानंतर आम्ही फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमा गटातील EGFR स्थितीसह 72 प्रकरणांच्या एकूण चयापचय प्रोफाइलचे विश्लेषण केले.विशेष म्हणजे, आम्हाला पीसीए विश्लेषण (पूरक आकृती 5a) मध्ये EGFR उत्परिवर्ती रुग्ण (n = 41) आणि EGFR जंगली-प्रकारचे रुग्ण (n = 31) यांच्यातील तुलनात्मक प्रोफाइल आढळले.तथापि, आम्ही 7 चयापचय ओळखले ज्यांचे विपुलता EGFR उत्परिवर्तन असलेल्या रूग्णांमध्ये जंगली-प्रकारच्या EGFR (t चाचणी, p < 0.05 आणि पट बदल > 1.2 किंवा < 0.83) (पूरक आकृती 5b) असलेल्या रूग्णांच्या तुलनेत लक्षणीयरीत्या बदलले होते.यातील बहुसंख्य मेटाबोलाइट्स (7 पैकी 5) ऍसिलकार्निटाईन्स आहेत, जे फॅटी ऍसिड ऑक्सिडेशन मार्गांमध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावतात.
आकृती 2 a मध्ये दर्शविलेल्या वर्कफ्लोमध्ये स्पष्ट केल्याप्रमाणे, नोड्यूल वर्गीकरणासाठी बायोमार्कर्स किमान परिपूर्ण संकोचन ऑपरेटर वापरून प्राप्त केले गेले आणि LA (n = 136) आणि BN (n = 170) मध्ये ओळखल्या गेलेल्या 33 विभेदक चयापचयांवर आधारित निवड.व्हेरिएबल्सचे सर्वोत्तम संयोजन (LASSO) - बायनरी लॉजिस्टिक रीग्रेशन मॉडेल.मॉडेलची विश्वासार्हता तपासण्यासाठी दहा पट क्रॉस-व्हॅलिडेशन वापरले गेले.व्हेरिएबल सिलेक्शन आणि पॅरामीटर रेग्युलरायझेशन हे पॅरामीटर λ24 सह संभाव्यता जास्तीत जास्त दंडाद्वारे समायोजित केले जाते.भेदभाव मॉडेलच्या वर्गीकरण कामगिरीची चाचणी घेण्यासाठी अंतर्गत प्रमाणीकरण (n = 104) आणि बाह्य प्रमाणीकरण (n = 111) गटांमध्ये जागतिक चयापचय विश्लेषण पुढे स्वतंत्रपणे केले गेले.परिणामी, शोध संचातील 27 मेटाबोलाइट्सना सर्वात मोठे सरासरी AUC मूल्य (Fig. 2b) असलेले सर्वोत्कृष्ट भेदभाव मॉडेल म्हणून ओळखले गेले, त्यापैकी 9 ने बीएन (Fig. 2c) च्या तुलनेत LA मध्ये क्रियाकलाप वाढविला आणि 18 ची क्रियाकलाप कमी झाली.
पल्मोनरी नोड्यूल क्लासिफायर तयार करण्यासाठी वर्कफ्लो, दहा पट क्रॉस-व्हॅलिडेशनद्वारे बायनरी लॉजिस्टिक रीग्रेशन मॉडेलचा वापर करून डिस्कवरी सेटमध्ये सीरम मेटाबोलाइट्सचे सर्वोत्तम पॅनेल निवडणे आणि अंतर्गत आणि बाह्य प्रमाणीकरण सेटमध्ये भविष्यसूचक कामगिरीचे मूल्यांकन करणे.b मेटाबॉलिक बायोमार्कर निवडीसाठी LASSO रीग्रेशन मॉडेलची क्रॉस-व्हॅलिडेशन आकडेवारी.वर दिलेल्या संख्या दिलेल्या λ वर निवडलेल्या बायोमार्कर्सची सरासरी संख्या दर्शवतात.लाल ठिपके असलेली रेषा संबंधित लॅम्बडा येथे सरासरी AUC मूल्य दर्शवते.ग्रे एरर बार किमान आणि कमाल AUC मूल्ये दर्शवतात.ठिपके असलेली रेखा 27 निवडलेल्या बायोमार्कर्ससह सर्वोत्तम मॉडेल दर्शवते.AUC, रिसीव्हर ऑपरेटिंग वैशिष्ट्य (ROC) वक्र अंतर्गत क्षेत्र.c शोध गटातील BN गटाच्या तुलनेत LA गटातील 27 निवडक चयापचयांचे पट बदल.लाल स्तंभ - सक्रियकरण.निळा स्तंभ एक घट आहे.d–f रिसीव्हर ऑपरेटिंग वैशिष्ट्य (ROC) वक्र डिस्कवरी, अंतर्गत आणि बाह्य प्रमाणीकरण सेटमध्ये 27 मेटाबोलाइट संयोजनांवर आधारित भेदभाव मॉडेलची शक्ती दर्शविते.स्त्रोत डेटा स्त्रोत डेटा फाइल्सच्या स्वरूपात प्रदान केला जातो.
या 27 मेटाबोलाइट्सच्या भारित प्रतिगमन गुणांकांवर आधारित एक अंदाज मॉडेल तयार केले गेले (पूरक तक्ता 3).या 27 चयापचयांवर आधारित आरओसी विश्लेषणाने 0.933 च्या वक्र (AUC) मूल्याखाली क्षेत्र प्राप्त केले, शोध गट संवेदनशीलता 0.868 होती आणि विशिष्टता 0.859 (चित्र 2d) होती.दरम्यान, LA आणि HC मधील 38 भाष्य केलेल्या विभेदक चयापचयांपैकी, 16 चयापचयांच्या संचाने 0.801 च्या संवेदनशीलतेसह 0.902 चे AUC आणि HC (पूरक आकृती 6a-c) पासून भेदभाव करताना 0.856 ची विशिष्टता प्राप्त केली.भिन्न चयापचयांसाठी भिन्न पट बदल थ्रेशोल्डवर आधारित AUC मूल्यांची तुलना देखील केली गेली.आम्‍हाला आढळले की वर्गीकरण मॉडेलने LA आणि BN (HC) मधील भेदभाव करताना सर्वोत्तम कामगिरी केली आहे जेव्हा पट बदलाची पातळी 1.2 विरुद्ध 1.5 किंवा 2.0 वर सेट केली गेली होती (पूरक आकृती 7a,b).वर्गीकरण मॉडेल, 27 मेटाबोलाइट गटांवर आधारित, अंतर्गत आणि बाह्य गटांमध्ये आणखी प्रमाणित केले गेले.अंतर्गत प्रमाणीकरणासाठी AUC 0.915 (संवेदनशीलता 0.867, विशिष्टता 0.811) आणि बाह्य प्रमाणीकरणासाठी 0.945 (संवेदनशीलता 0.810, विशिष्टता 0.979) होती (चित्र 2e, f).आंतरप्रयोगशाळा कार्यक्षमतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी, पद्धती विभागात वर्णन केल्याप्रमाणे बाह्य प्रयोगशाळेत बाह्य समूहातील 40 नमुन्यांचे विश्लेषण केले गेले.वर्गीकरण अचूकतेने 0.925 (पूरक आकृती 8) ची AUC प्राप्त केली.कारण फुफ्फुसाचा स्क्वॅमस सेल कार्सिनोमा (LUSC) हा फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमा (LUAD) नंतर नॉन-स्मॉल सेल लंग कॅन्सरचा (NSCLC) दुसरा सर्वात सामान्य उपप्रकार आहे, आम्ही मेटाबॉलिक प्रोफाइलच्या वैध संभाव्य उपयुक्ततेची देखील चाचणी केली.BN आणि LUSC ची 16 प्रकरणे.LUSC आणि BN मधील भेदभावाचे AUC 0.776 (पूरक आकृती 9) होते, जे LUAD आणि BN मधील भेदभावाच्या तुलनेत गरीब क्षमता दर्शवते.
अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की CT प्रतिमांवरील नोड्यूलचा आकार घातकतेच्या संभाव्यतेशी सकारात्मकपणे संबंधित आहे आणि नोड्यूल उपचार 25,26,27 चे प्रमुख निर्धारक आहे.नेल्सन स्क्रीनिंग अभ्यासाच्या मोठ्या गटातील डेटाच्या विश्लेषणातून असे दिसून आले आहे की नोड्स <5 मिमी असलेल्या विषयांमध्ये घातकतेचा धोका नोड्स 28 नसलेल्या विषयांसारखाच होता.त्यामुळे, ब्रिटीश थोरॅसिक सोसायटी (BTS) च्या शिफारसीनुसार, नियमित CT मॉनिटरिंगची आवश्यकता असलेला किमान आकार 5 मिमी आहे, आणि Fleischner सोसायटी 29 ने शिफारस केल्यानुसार 6 मिमी आहे.तथापि, 6 मिमी पेक्षा मोठे नोड्यूल आणि स्पष्ट सौम्य वैशिष्ट्यांशिवाय, ज्यांना अनिश्चित पल्मोनरी नोड्यूल (IPN) म्हणतात, हे क्लिनिकल प्रॅक्टिस 30,31 मध्ये मूल्यांकन आणि व्यवस्थापनामध्ये एक मोठे आव्हान आहे.आम्ही नंतर शोध आणि अंतर्गत प्रमाणीकरण समूहातील एकत्रित नमुने वापरून नोड्यूल आकाराने चयापचय स्वाक्षरींवर प्रभाव टाकला की नाही हे तपासले.27 प्रमाणित बायोमार्कर्सवर लक्ष केंद्रित करून, आम्ही प्रथम HC आणि BN सब-6 मिमी मेटाबोलोम्सच्या PCA प्रोफाइलची तुलना केली.आम्हाला आढळले की HC आणि BN साठी बहुतेक डेटा पॉइंट्स ओव्हरलॅप केलेले आहेत, हे दर्शविते की सीरम मेटाबोलाइट पातळी दोन्ही गटांमध्ये समान आहेत (चित्र 3a).BN आणि LA (Fig. 3b, c) मध्ये विविध आकारांच्या श्रेणींमधील वैशिष्ट्यांचे नकाशे संरक्षित राहिले, तर 6-20 मिमी श्रेणीतील घातक आणि सौम्य नोड्यूलमध्ये वेगळेपणा दिसून आला (चित्र 3d).या समूहात 0.927 ची AUC, 0.868 ची विशिष्टता आणि 0.820 ची संवेदनशीलता 6 ते 20 मिमी (चित्र 3e, f) मोजणाऱ्या नोड्यूलच्या घातकतेचा अंदाज लावण्यासाठी होती.आमचे परिणाम दर्शवितात की क्लासिफायर नोड्यूल आकाराकडे दुर्लक्ष करून, लवकर घातक परिवर्तनामुळे होणारे चयापचय बदल कॅप्चर करू शकतो.
27 मेटाबोलाइट्सच्या मेटाबोलिक क्लासिफायरवर आधारित निर्दिष्ट गटांमधील पीसीए प्रोफाइलची तुलना.CC आणि BN < 6 मिमी.b BN < 6 मिमी वि BN 6–20 मिमी.LA मध्ये 6-20 मिमी विरुद्ध LA 20-30 मिमी.g BN 6–20 मिमी आणि LA 6–20 मिमी.जीसी, एन = 174;BN < 6 मिमी, n = 153;BN 6–20 मिमी, n = 91;LA 6–20 मिमी, n = 89;LA 20–30 mm, n = 77. e रिसीव्हर ऑपरेटिंग वैशिष्ट्य (ROC) वक्र 6-20 mm नोड्यूल्ससाठी भेदभावपूर्ण मॉडेल कार्यप्रदर्शन दर्शविते.f संभाव्यता मूल्यांची गणना 6-20 मिमीच्या नोड्यूलसाठी लॉजिस्टिक रीग्रेशन मॉडेलच्या आधारे केली गेली.राखाडी ठिपके असलेली रेखा इष्टतम कटऑफ मूल्य (०.४५५) दर्शवते.वरील संख्या लॉस एंजेलिससाठी अंदाजित प्रकरणांची टक्केवारी दर्शवते.दोन-पुच्छ विद्यार्थ्यांची टी चाचणी वापरा.पीसीए, मुख्य घटक विश्लेषण.वक्र अंतर्गत AUC क्षेत्र.स्त्रोत डेटा स्त्रोत डेटा फाइल्सच्या स्वरूपात प्रदान केला जातो.
चार नमुने (वय 44-61 वर्षे) तत्सम पल्मोनरी नोड्यूल आकाराचे (7-9 मिमी) प्रस्तावित घातक अंदाज मॉडेल (चित्र 4a, b) ची कामगिरी स्पष्ट करण्यासाठी पुढे निवडले गेले.प्रारंभिक स्क्रिनिंगवर, केस 1 हे कॅल्सिफिकेशनसह घन नोड्यूल म्हणून सादर केले गेले, जे सौम्यतेशी संबंधित वैशिष्ट्य आहे, तर केस 2 स्पष्ट सौम्य वैशिष्ट्यांसह अनिश्चित अंशतः घन नोड्यूल म्हणून सादर केले गेले.फॉलो-अप सीटी स्कॅनच्या तीन फेऱ्यांमधून असे दिसून आले की ही प्रकरणे 4-वर्षांच्या कालावधीत स्थिर राहिली आणि त्यामुळे त्यांना सौम्य नोड्यूल (चित्र 4a) मानले गेले.सीरिअल सीटी स्कॅनच्या क्लिनिकल मूल्यमापनाच्या तुलनेत, सध्याच्या क्लासिफायर मॉडेलसह सिंगल-शॉट सीरम मेटाबोलाइट विश्लेषणाने संभाव्य मर्यादांवर आधारित या सौम्य नोड्यूलची द्रुत आणि योग्यरित्या ओळख केली (तक्ता 1).आकृती 4b केस 3 मध्ये फुफ्फुस मागे घेण्याची चिन्हे असलेली नोड्यूल दर्शविली जाते, जी बहुतेक वेळा घातकतेशी संबंधित असते 32.केस 4 सौम्य कारणाचा पुरावा नसताना अनिश्चित अंशतः घन नोड्यूल म्हणून सादर केला.क्लासिफायर मॉडेल (टेबल 1) नुसार ही सर्व प्रकरणे घातक म्हणून भाकीत केली गेली होती.फुफ्फुसाच्या ऍडेनोकार्सिनोमाचे मूल्यांकन फुफ्फुसाच्या रीसेक्शन शस्त्रक्रियेनंतर हिस्टोपॅथॉलॉजिकल तपासणीद्वारे (चित्र 4b) प्रदर्शित केले गेले.बाह्य प्रमाणीकरण सेटसाठी, चयापचय वर्गीकरणकर्त्याने 6 मिमी (पूरक आकृती 10) पेक्षा मोठ्या अनिश्चित फुफ्फुसांच्या नोड्यूलच्या दोन प्रकरणांचा अचूक अंदाज लावला.
सौम्य नोड्यूलच्या दोन केसांच्या फुफ्फुसाच्या अक्षीय खिडकीच्या सीटी प्रतिमा.केस 1 मध्ये, 4 वर्षांनंतर सीटी स्कॅनमध्ये उजव्या खालच्या लोबमध्ये कॅल्सिफिकेशनसह 7 मिमी मोजण्याचे स्थिर घन नोड्यूल दिसून आले.केस 2 मध्ये, 5 वर्षांनंतर सीटी स्कॅनमध्ये उजव्या वरच्या लोबमध्ये 7 मिमी व्यासासह स्थिर, अंशतः घन नोड्यूल दिसून आले.b फुफ्फुसांच्या अक्षीय विंडो सीटी प्रतिमा आणि फुफ्फुसाच्या रेसेक्शनपूर्वी स्टेज I एडेनोकार्सिनोमाच्या दोन प्रकरणांचे संबंधित पॅथॉलॉजिकल अभ्यास.केस 3 मध्ये फुफ्फुस मागे घेण्यासह उजव्या वरच्या लोबमध्ये 8 मिमी व्यासाचा नोड्यूल उघड झाला.केस 4 मध्ये डाव्या वरच्या लोबमध्ये 9 मिमी मोजण्याचे अंशतः घन ग्राउंड-ग्लास नोड्यूल दिसून आले.हेमॅटॉक्सीलिन आणि इओसिन (H&E) फुफ्फुसाच्या ऊतींचे डाग (स्केल बार = 50 μm) फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमाच्या ऍसिनर वाढीचे स्वरूप दर्शवितात.बाण CT प्रतिमांवर आढळलेल्या नोड्यूल दर्शवतात.H&E प्रतिमा पॅथॉलॉजिस्टद्वारे तपासलेल्या एकाधिक (>3) सूक्ष्म फील्डच्या प्रतिनिधी प्रतिमा आहेत.
एकत्रितपणे, आमचे परिणाम फुफ्फुसीय नोड्यूलच्या विभेदक निदानामध्ये सीरम मेटाबोलाइट बायोमार्कर्सचे संभाव्य मूल्य प्रदर्शित करतात, जे सीटी स्क्रीनिंगचे मूल्यांकन करताना आव्हाने निर्माण करू शकतात.
प्रमाणित विभेदक मेटाबोलाइट पॅनेलच्या आधारे, आम्ही मुख्य चयापचय बदलांचे जैविक सहसंबंध ओळखण्याचा प्रयत्न केला.MetaboAnalyst द्वारे KEGG मार्ग संवर्धन विश्लेषणाने दोन दिलेल्या गटांमधील 6 सामान्य लक्षणीय बदललेले मार्ग ओळखले (LA वि. HC आणि LA वि. BN, समायोजित p ≤ 0.001, प्रभाव > 0.01).हे बदल पायरुवेट चयापचय, ट्रिप्टोफॅन चयापचय, नियासिन आणि निकोटीनामाइड चयापचय, ग्लायकोलिसिस, टीसीए चक्र आणि प्युरीन चयापचय (चित्र 5a) मध्ये व्यत्यय द्वारे दर्शविले गेले.त्यानंतर आम्ही परिपूर्ण परिमाण वापरून मोठे बदल सत्यापित करण्यासाठी लक्ष्यित मेटाबोलॉमिक्स केले.ट्रिपल क्वाड्रपोल मास स्पेक्ट्रोमेट्री (QQQ) द्वारे ऑथेंटिक मेटाबोलाइट मानकांचा वापर करून सामान्यतः बदललेल्या मार्गांमध्ये सामान्य चयापचयांचे निर्धारण.मेटाबोलॉमिक्स अभ्यास लक्ष्य नमुन्याची लोकसंख्याशास्त्रीय वैशिष्ट्ये पुरवणी तक्ता 4 मध्ये समाविष्ट आहेत. आमच्या जागतिक चयापचय परिणामांशी सुसंगत, परिमाणात्मक विश्लेषणाने पुष्टी केली की बीएन आणि एचसीच्या तुलनेत LA मध्ये हायपोक्सॅन्थाइन आणि झेंथाइन, पायरुवेट आणि लैक्टेट वाढले होते (चित्र, 5, सी. p <0.05).तथापि, BN आणि HC मध्ये या चयापचयांमध्ये कोणतेही महत्त्वपूर्ण फरक आढळले नाहीत.
BN आणि HC गटांच्या तुलनेत LA गटातील लक्षणीय भिन्न चयापचयांचे KEGG मार्ग संवर्धन विश्लेषण.दोन-पुच्छ ग्लोबलटेस्ट वापरली गेली आणि p मूल्ये Holm-Bonferroni पद्धत वापरून समायोजित केली गेली (समायोजित p ≤ 0.001 आणि प्रभाव आकार > 0.01).b–d LC-MS/MS (n = 70 प्रति गट) द्वारे निर्धारित सीरम HC, BN, आणि LA मधील हायपोक्सॅन्थिन, xanthine, लैक्टेट, पायरुवेट, आणि ट्रिप्टोफॅन पातळी दर्शवणारे व्हायोलिन प्लॉट्स.पांढरे आणि काळे ठिपके असलेल्या रेषा अनुक्रमे मध्यक आणि चतुर्थक दर्शवतात.e व्हायोलिन प्लॉट LUAD-TCGA डेटासेटमधील सामान्य फुफ्फुसाच्या ऊतक (n = 59) च्या तुलनेत SLC7A5 आणि QPRT ची सामान्यीकृत Log2TPM (प्रति दशलक्ष प्रतिलिपी) mRNA अभिव्यक्ती दर्शवित आहे.पांढरा बॉक्स इंटरक्वार्टाइल श्रेणीचे प्रतिनिधित्व करतो, मध्यभागी असलेली क्षैतिज काळी रेषा मध्यकाचे प्रतिनिधित्व करते आणि बॉक्सपासून विस्तारलेली उभी काळी रेषा 95% आत्मविश्वास मध्यांतर (CI) दर्शवते.f TCGA डेटासेटमध्ये फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा (n = 513) आणि सामान्य फुफ्फुसाच्या ऊतक (n = 59) मध्ये SLC7A5 आणि GAPDH अभिव्यक्तीचा पीअरसन सहसंबंध प्लॉट.राखाडी क्षेत्र 95% CI चे प्रतिनिधित्व करते.r, Pearson सहसंबंध गुणांक.g LC-MS/MS द्वारे निर्धारित नॉन-स्पेसिफिक shRNA कंट्रोल (NC) आणि shSLC7A5 (Sh1, Sh2) ने संक्रमण केलेल्या A549 पेशींमधील सामान्यीकृत सेल्युलर ट्रिप्टोफॅन पातळी.प्रत्येक गटातील पाच जैविक दृष्ट्या स्वतंत्र नमुन्यांचे सांख्यिकीय विश्लेषण सादर केले आहे.h A549 पेशी (NC) आणि SLC7A5 नॉकडाउन A549 पेशी (Sh1, Sh2) मध्ये NADt चे सेल्युलर स्तर (NAD+ आणि NADH सह एकूण NAD).प्रत्येक गटातील तीन जैविक दृष्ट्या स्वतंत्र नमुन्यांचे सांख्यिकीय विश्लेषण सादर केले आहे.i SLC7A5 नॉकडाउनच्या आधी आणि नंतर A549 पेशींची ग्लायकोलिटिक क्रियाकलाप एक्स्ट्रासेल्युलर ऍसिडिफिकेशन रेट (ECAR) (n = 4 प्रति गट जैविक दृष्ट्या स्वतंत्र नमुने) द्वारे मोजले गेले.2-DG, 2-deoxy-D-ग्लुकोज.दोन-पुच्छ विद्यार्थ्यांची टी चाचणी (b–h) मध्ये वापरली गेली.(g–i) मध्ये, त्रुटी पट्ट्या सरासरी ± SD दर्शवितात, प्रत्येक प्रयोग तीन वेळा स्वतंत्रपणे केला गेला आणि परिणाम समान होते.स्त्रोत डेटा स्त्रोत डेटा फाइल्सच्या स्वरूपात प्रदान केला जातो.
एलए गटातील बदललेल्या ट्रिप्टोफॅन चयापचयचा महत्त्वपूर्ण प्रभाव लक्षात घेऊन, आम्ही क्यूक्यूक्यू वापरून एचसी, बीएन आणि एलए गटांमध्ये सीरम ट्रिप्टोफॅन पातळीचे देखील मूल्यांकन केले.आम्हाला आढळले की एचसी किंवा बीएन (p <0.001, आकृती 5d) च्या तुलनेत LA मध्ये सीरम ट्रिप्टोफॅन कमी झाले होते, जे नियंत्रण गटातील निरोगी नियंत्रणांपेक्षा फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या रूग्णांमध्ये प्रसारित ट्रायप्टोफॅनची पातळी कमी असल्याचे मागील निष्कर्षांशी सुसंगत आहे. ,35.PET/CT ट्रेसर 11C-methyl-L-tryptophan वापरून केलेल्या आणखी एका अभ्यासात असे आढळून आले की फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या ऊतींमध्ये ट्रिप्टोफॅन सिग्नल टिकवून ठेवण्याची वेळ सौम्य जखम किंवा सामान्य ऊतींच्या तुलनेत लक्षणीय वाढली आहे.आम्ही असे गृहीत धरतो की एलए सीरममधील ट्रिप्टोफॅनची घट फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या पेशींद्वारे सक्रिय ट्रिप्टोफनचे सेवन दर्शवू शकते.
हे देखील ज्ञात आहे की ट्रिप्टोफॅन कॅटाबोलिझमच्या कायनुरेनिन मार्गाचे अंतिम उत्पादन NAD+37,38 आहे, जे ग्लायकोलिसिस 39 मध्ये 1,3-बिस्फोस्फोग्लिसरेटसह ग्लिसेराल्डिहाइड-3-फॉस्फेटच्या प्रतिक्रियेसाठी एक महत्त्वपूर्ण सब्सट्रेट आहे.मागील अभ्यासांनी रोगप्रतिकारक नियमनातील ट्रिप्टोफॅन कॅटाबोलिझमच्या भूमिकेवर लक्ष केंद्रित केले असताना, आम्ही सध्याच्या अभ्यासात आढळलेल्या ट्रिप्टोफॅन डिसरेग्युलेशन आणि ग्लायकोलिटिक मार्गांमधील परस्परसंवाद स्पष्ट करण्याचा प्रयत्न केला.सोल्युट ट्रान्सपोर्टर फॅमिली 7 सदस्य 5 (SLC7A5) हा ट्रिप्टोफॅन ट्रान्सपोर्टर 43,44,45 म्हणून ओळखला जातो.क्विनोलिनिक ऍसिड फॉस्फोरिबोसिलट्रान्सफेरेस (QPRT) हे kynurenine मार्गाच्या खाली स्थित एक एन्झाइम आहे जे क्विनॉलिनिक ऍसिडचे NAMN46 मध्ये रूपांतरित करते.LUAD TCGA डेटासेटच्या तपासणीत असे दिसून आले की SLC7A5 आणि QPRT दोन्ही सामान्य ऊतींच्या तुलनेत ट्यूमर टिश्यूमध्ये लक्षणीयरीत्या वाढले होते (चित्र 5e).ही वाढ टप्पे I आणि II तसेच फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमाच्या III आणि IV टप्पे (पूरक आकृती 11) मध्ये दिसून आली, जी ट्यूमरिजनेसिसशी संबंधित ट्रिप्टोफॅन चयापचय मध्ये लवकर व्यत्यय दर्शवते.
याव्यतिरिक्त, LUAD-TCGA डेटासेटने कर्करोगाच्या रुग्णांच्या नमुन्यांमधील SLC7A5 आणि GAPDH mRNA अभिव्यक्ती दरम्यान सकारात्मक सहसंबंध दर्शविला (r = 0.45, p = 1.55E-26, आकृती 5f).याउलट, सामान्य फुफ्फुसाच्या ऊतींमध्ये (r = 0.25, p = 0.06, आकृती 5f) अशा जनुकांच्या स्वाक्षऱ्यांमध्ये कोणताही महत्त्वपूर्ण संबंध आढळला नाही.A549 पेशींमध्ये SLC7A5 (पूरक आकृती 12) च्या नॉकडाउनमुळे सेल्युलर ट्रायप्टोफॅन आणि NAD(H) पातळी (आकृती 5g,h) लक्षणीयरीत्या कमी झाली, परिणामी एक्स्ट्रासेल्युलर ऍसिडिफिकेशन रेट (ECAR) (आकृती 1) द्वारे मोजल्याप्रमाणे ग्लायकोलिटिक क्रियाकलाप कमी झाला.5i).अशाप्रकारे, सीरममधील चयापचय बदलांच्या आधारे आणि विट्रो शोधात, आम्ही असे गृहित धरतो की ट्रायप्टोफॅन चयापचय kynurenine मार्गाद्वारे NAD+ तयार करू शकतो आणि फुफ्फुसाच्या कर्करोगात ग्लायकोलिसिसला चालना देण्यात महत्त्वाची भूमिका बजावतो.
अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की LDCT द्वारे मोठ्या प्रमाणात अनिश्चित पल्मोनरी नोड्यूल आढळून आल्याने अतिरिक्त चाचण्या जसे की पीईटी-सीटी, फुफ्फुसाची बायोप्सी आणि घातकतेच्या चुकीच्या-पॉझिटिव्ह निदानामुळे अतिउपचाराची गरज भासू शकते. 31 आकृती 6 मध्ये दर्शविल्याप्रमाणे, आमच्या अभ्यासाने संभाव्य निदान मूल्यासह सीरम चयापचयांचे पॅनेल ओळखले जे जोखीम स्तरीकरण आणि CT द्वारे आढळलेल्या पल्मोनरी नोड्यूल्सचे त्यानंतरचे व्यवस्थापन सुधारू शकते.
पल्मोनरी नोड्यूलचे मूल्यांकन कमी-डोस कॉम्प्युटेड टोमोग्राफी (LDCT) वापरून केले जाते ज्यामध्ये सौम्य किंवा घातक कारणे सूचित करतात.नोड्यूल्सच्या अनिश्चित परिणामामुळे वारंवार पाठपुरावा, अनावश्यक हस्तक्षेप आणि अतिउपचार होऊ शकतात.निदान मूल्यासह सीरम मेटाबॉलिक क्लासिफायरचा समावेश केल्याने जोखीम मूल्यांकन आणि पल्मोनरी नोड्यूल्सचे त्यानंतरचे व्यवस्थापन सुधारू शकते.पीईटी पॉझिट्रॉन उत्सर्जन टोमोग्राफी.
यूएस एनएलएसटी अभ्यास आणि युरोपियन नेल्सन अभ्यासातील डेटा सूचित करतो की कमी-डोस कॉम्प्युटेड टोमोग्राफी (एलडीसीटी) सह उच्च-जोखीम गटांची तपासणी केल्याने फुफ्फुसाच्या कर्करोगाचा मृत्यू 1,3 कमी होऊ शकतो.तथापि, LDCT द्वारे आढळलेल्या मोठ्या संख्येने आनुषंगिक पल्मोनरी नोड्यूल्सचे जोखीम मूल्यांकन आणि त्यानंतरचे नैदानिक ​​​​व्यवस्थापन हे सर्वात आव्हानात्मक राहिले आहे.विश्वासार्ह बायोमार्कर समाविष्ट करून विद्यमान LDCT-आधारित प्रोटोकॉलचे योग्य वर्गीकरण ऑप्टिमाइझ करणे हे मुख्य ध्येय आहे.
काही आण्विक बायोमार्कर, जसे की रक्त चयापचय, फुफ्फुसाच्या कर्करोगाची निरोगी नियंत्रणांशी तुलना करून ओळखले गेले आहेत15,17.सध्याच्या अभ्यासात, आम्ही LDCT द्वारे आकस्मिकपणे आढळलेल्या सौम्य आणि घातक पल्मोनरी नोड्यूलमध्ये फरक करण्यासाठी सीरम मेटाबोलॉमिक्स विश्लेषणाच्या अनुप्रयोगावर लक्ष केंद्रित केले.आम्ही UPLC-HRMS विश्लेषण वापरून जागतिक सीरम मेटाबोलोम ऑफ हेल्दी कंट्रोल (HC), सौम्य फुफ्फुस नोड्यूल्स (BN), आणि स्टेज I फुफ्फुस एडेनोकार्सिनोमा (LA) नमुन्यांची तुलना केली.आम्हाला आढळले की HC आणि BN मध्ये समान चयापचय प्रोफाइल होते, तर LA ने HC आणि BN च्या तुलनेत लक्षणीय बदल दर्शविला.आम्ही सीरम चयापचयांचे दोन संच ओळखले जे LA ​​HC आणि BN पासून वेगळे करतात.
सौम्य आणि घातक नोड्यूलसाठी सध्याची LDCT-आधारित ओळख योजना मुख्यत्वे 30 मध्ये नोड्यूलचा आकार, घनता, आकारविज्ञान आणि वाढ दर यावर आधारित आहे.मागील अभ्यासातून असे दिसून आले आहे की नोड्यूलचा आकार फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या संभाव्यतेशी जवळून संबंधित आहे.उच्च-जोखीम असलेल्या रुग्णांमध्येही, नोड्स <6 मिमी <1% मध्ये घातकपणाचा धोका असतो.6 ते 20 मि.मी.च्या नोड्यूलसाठी घातक होण्याचा धोका 8% ते 64%30 पर्यंत असतो.म्हणून, फ्लेसनर सोसायटीने नियमित सीटी फॉलो-अपसाठी 6 मिमीच्या कटऑफ व्यासाची शिफारस केली आहे.29 तथापि, 6 मिमी पेक्षा मोठ्या अनिश्चित पल्मोनरी नोड्यूल (IPN) चे जोखीम मूल्यांकन आणि व्यवस्थापन पुरेसे केले गेले नाही 31.जन्मजात हृदयविकाराचे सध्याचे व्यवस्थापन सामान्यत: वारंवार सीटी निरीक्षणासह सावध प्रतीक्षावर आधारित असते.
प्रमाणित मेटाबोलोमच्या आधारे, आम्ही प्रथमच निरोगी व्यक्ती आणि सौम्य नोड्यूल <6 मिमी दरम्यान चयापचय स्वाक्षरींचा आच्छादन प्रदर्शित केले.जैविक समानता मागील CT निष्कर्षांशी सुसंगत आहे की नोड्यूल्स <6 मिमी साठी घातकपणाचा धोका नोड्स नसलेल्या विषयांइतका कमी आहे. 30 हे लक्षात घ्यावे की आमचे परिणाम हे देखील दर्शवतात की सौम्य नोड्यूल <6 मिमी आणि ≥6 मिमी उच्च आहेत. चयापचय प्रोफाइलमधील समानता, सूचित करते की सौम्य एटिओलॉजीची कार्यात्मक व्याख्या नोड्यूल आकाराकडे दुर्लक्ष करून सुसंगत आहे.अशा प्रकारे, आधुनिक डायग्नोस्टिक सीरम मेटाबोलाइट पॅनेल्स नियमबाह्य चाचणी म्हणून एकच परख देऊ शकतात जेव्हा सुरुवातीला सीटीवर नोड्यूल आढळतात आणि संभाव्यतः सीरियल मॉनिटरिंग कमी करतात.त्याच वेळी, चयापचय बायोमार्कर्सच्या समान पॅनेलने सौम्य नोड्यूलपासून घातक नोड्यूल ≥6 मिमी आकारात वेगळे केले आणि समान आकाराच्या IPN साठी अचूक अंदाज आणि CT प्रतिमांवर अस्पष्ट आकारात्मक वैशिष्ट्ये प्रदान केली.या सीरम मेटाबॉलिझम क्लासिफायरने 0.927 च्या AUC सह नोड्यूल ≥6 मिमीच्या घातकतेचा अंदाज लावण्यासाठी चांगली कामगिरी केली.एकत्रितपणे, आमचे परिणाम सूचित करतात की अद्वितीय सीरम चयापचय स्वाक्षरी विशेषत: प्रारंभिक ट्यूमर-प्रेरित चयापचय बदल प्रतिबिंबित करू शकतात आणि नोड्यूल आकारापेक्षा स्वतंत्र, जोखीम वर्तक म्हणून संभाव्य मूल्य असू शकतात.
विशेष म्हणजे, फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा (LUAD) आणि स्क्वॅमस सेल कार्सिनोमा (LUSC) हे नॉन-स्मॉल सेल लंग कॅन्सर (NSCLC) चे मुख्य प्रकार आहेत.LUSC हे तंबाखूच्या वापराशी ठळकपणे संबंधित आहे 47 आणि LUAD हे CT स्क्रीनिंग 48 वर आढळलेल्या प्रासंगिक फुफ्फुसांच्या नोड्यूल्सचे सर्वात सामान्य हिस्टोलॉजी आहे हे लक्षात घेता, आमचे वर्गीकरण मॉडेल विशेषतः स्टेज I एडेनोकार्सिनोमा नमुन्यांसाठी तयार केले गेले आहे.वांग आणि सहकाऱ्यांनी LUAD वर देखील लक्ष केंद्रित केले आणि लिपिडॉमिक्सचा वापर करून नऊ लिपिड स्वाक्षरी ओळखल्या ज्यामुळे फुफ्फुसाचा कर्करोग निरोगी व्यक्तींपासून 17 च्या सुरुवातीच्या टप्प्यात फरक केला जातो.आम्ही स्टेज I LUSC आणि 74 सौम्य नोड्यूलच्या 16 प्रकरणांवर वर्तमान क्लासिफायर मॉडेलची चाचणी केली आणि कमी LUSC अंदाज अचूकता (AUC 0.776) पाहिली, जे सूचित करते की LUAD आणि LUSC ची स्वतःची चयापचय स्वाक्षरी असू शकते.खरंच, LUAD आणि LUSC मध्ये एटिओलॉजी, जैविक उत्पत्ती आणि अनुवांशिक विकृती 49 मध्ये भिन्न असल्याचे दिसून आले आहे.म्हणून, इतर प्रकारच्या हिस्टोलॉजीचा समावेश स्क्रीनिंग प्रोग्राममध्ये फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या लोकसंख्येवर आधारित शोधासाठी प्रशिक्षण मॉडेलमध्ये केला पाहिजे.
येथे, आम्ही निरोगी नियंत्रणे आणि सौम्य नोड्यूलच्या तुलनेत फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमामध्ये सर्वाधिक वारंवार बदललेले सहा मार्ग ओळखले.Xanthine आणि hypoxanthine हे प्युरिन चयापचय मार्गाचे सामान्य चयापचय आहेत.आमच्या परिणामांशी सुसंगत, प्युरिन चयापचयाशी संबंधित मध्यवर्ती फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमा असलेल्या रूग्णांच्या सीरम किंवा ऊतकांमध्ये निरोगी नियंत्रणाच्या तुलनेत किंवा प्री-इनव्हेसिव्ह स्टेज 15,50 च्या रूग्णांच्या तुलनेत लक्षणीय वाढ झाली आहे.एलिव्हेटेड सीरम xanthine आणि hypoxanthine पातळी वेगाने कर्करोगाच्या पेशींचा प्रसार करून आवश्यक अॅनाबॉलिझम प्रतिबिंबित करू शकतात.ग्लुकोज चयापचयचे अनियमन हे कर्करोगाच्या चयापचय 51 चे सुप्रसिद्ध वैशिष्ट्य आहे.येथे, आम्ही एचसी आणि बीएन ग्रुपच्या तुलनेत एलए ग्रुपमध्ये पायरुवेट आणि लैक्टेटमध्ये लक्षणीय वाढ पाहिली, जी नॉन-स्मॉल सेल लंग कॅन्सर (एनएससीएलसी) रुग्णांच्या सीरम मेटाबोलोम प्रोफाइलमधील ग्लायकोलिटिक पाथवे विकृतींच्या मागील अहवालांशी सुसंगत आहे. निरोगी नियंत्रणे.परिणाम सुसंगत आहेत 52,53.
महत्त्वाचे म्हणजे, आम्ही फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमाच्या सीरममध्ये पायरुवेट आणि ट्रिप्टोफॅन चयापचय यांच्यातील व्यस्त सहसंबंध पाहिला.एचसी किंवा बीएन ग्रुपच्या तुलनेत एलए ग्रुपमध्ये सीरम ट्रिप्टोफॅनची पातळी कमी झाली.विशेष म्हणजे, संभाव्य समूहाचा वापर करून पूर्वीच्या मोठ्या प्रमाणावर केलेल्या अभ्यासात असे आढळून आले की रक्ताभिसरण करणार्‍या ट्रिप्टोफॅनची कमी पातळी फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या वाढत्या जोखमीशी संबंधित आहे 54.ट्रिप्टोफॅन हे अत्यावश्यक अमीनो आम्ल आहे जे आपल्याला पूर्णपणे अन्नातून मिळते.आम्ही असा निष्कर्ष काढतो की फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमामध्ये सीरम ट्रिप्टोफॅन कमी होणे या चयापचयातील जलद घट दर्शवू शकते.हे सर्वज्ञात आहे की ट्रिप्टोफॅन कॅटाबोलिझमचे kynurenine मार्गाद्वारे अंतिम उत्पादन हे de novo NAD+ संश्लेषणाचे स्त्रोत आहे.NAD+ ची निर्मिती मुख्यत्वे सेल्व्हेज पाथवेद्वारे होत असल्यामुळे, आरोग्य आणि रोगामध्ये ट्रिप्टोफॅन चयापचयातील NAD+ चे महत्त्व निश्चित करणे बाकी आहे46.टीसीजीए डेटाबेसच्या आमच्या विश्लेषणात असे दिसून आले आहे की ट्रिप्टोफॅन ट्रान्सपोर्टर सोल्युट ट्रान्सपोर्टर 7A5 (SLC7A5) ची अभिव्यक्ती सामान्य नियंत्रणांच्या तुलनेत फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमामध्ये लक्षणीय वाढली होती आणि ग्लायकोलिटिक एन्झाइम GAPDH च्या अभिव्यक्तीशी सकारात्मक संबंध होता.मागील अभ्यासांमध्ये प्रामुख्याने ट्रिप्टोफॅन कॅटाबोलिझमच्या भूमिकेवर लक्ष केंद्रित केले गेले आहे जे अँटीट्यूमर प्रतिरक्षा प्रतिसाद 40,41,42 दाबून टाकते.येथे आम्ही दाखवून देतो की फुफ्फुसाच्या कर्करोगाच्या पेशींमध्ये SLC7A5 च्या नॉकडाउनद्वारे ट्रिप्टोफॅनचे सेवन प्रतिबंधित केल्याने सेल्युलर एनएडी पातळी कमी होते आणि ग्लायकोलिटिक क्रियाकलाप सह क्षीण होते.सारांश, आमचा अभ्यास फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमाच्या घातक परिवर्तनाशी संबंधित सीरम चयापचयातील बदलांसाठी जैविक आधार प्रदान करतो.
एनएससीएलसी असलेल्या रुग्णांमध्ये ईजीएफआर उत्परिवर्तन हे सर्वात सामान्य ड्रायव्हर उत्परिवर्तन आहेत.आमच्या अभ्यासात, आम्हाला आढळले की EGFR उत्परिवर्तन (n = 41) असलेल्या रूग्णांमध्ये जंगली-प्रकार EGFR (n = 31) असलेल्या रूग्णांसारखेच एकूण चयापचय प्रोफाइल होते, जरी आम्हाला ऍसिलकार्निटाइन रूग्णांमध्ये काही EGFR उत्परिवर्ती रूग्णांचे सीरम पातळी कमी झाल्याचे आढळले.ऍसिलकार्निटाईन्सचे स्थापित कार्य म्हणजे सायटोप्लाझममधून ऍसिल गटांना मायटोकॉन्ड्रियल मॅट्रिक्समध्ये वाहतूक करणे, ज्यामुळे ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी फॅटी ऍसिडचे ऑक्सिडेशन होते 55.आमच्या निष्कर्षांशी सुसंगत, अलीकडील अभ्यासाने 102 फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमा टिश्यू नमुन्यांच्या जागतिक मेटाबोलोमचे विश्लेषण करून EGFR उत्परिवर्ती आणि EGFR जंगली-प्रकारच्या ट्यूमरमधील समान मेटाबोलोम प्रोफाइल देखील ओळखले.विशेष म्हणजे, EGFR उत्परिवर्ती गटामध्ये अॅसिलकार्निटाइन सामग्री देखील आढळली.म्हणून, एसिलकार्निटाइन पातळीतील बदल ईजीएफआर-प्रेरित चयापचयातील बदल आणि अंतर्निहित आण्विक मार्ग पुढील अभ्यासासाठी योग्य असू शकतात किंवा नाही.
शेवटी, आमचा अभ्यास पल्मोनरी नोड्यूलच्या विभेदक निदानासाठी सीरम मेटाबॉलिक क्लासिफायर स्थापित करतो आणि एक कार्यप्रवाह प्रस्तावित करतो जो जोखीम मूल्यांकन ऑप्टिमाइझ करू शकतो आणि सीटी स्कॅन स्क्रीनिंगवर आधारित क्लिनिकल व्यवस्थापन सुलभ करू शकतो.
या अभ्यासाला सन यत-सेन युनिव्हर्सिटी कॅन्सर हॉस्पिटलच्या एथिक्स कमिटी, सन यात-सेन युनिव्हर्सिटीचे पहिले संलग्न हॉस्पिटल आणि झेंगझो युनिव्हर्सिटी कॅन्सर हॉस्पिटलच्या एथिक्स कमिटीने मान्यता दिली आहे.शोध आणि अंतर्गत प्रमाणीकरण गटांमध्ये, कर्करोग नियंत्रण आणि प्रतिबंध विभाग, सन यत-सेन युनिव्हर्सिटी कॅन्सर सेंटर, आणि 166 सौम्य नोड्यूलमधील वार्षिक वैद्यकीय तपासणी करणाऱ्या व्यक्तींकडून निरोगी व्यक्तींकडून 174 सेरा आणि सौम्य नोड्यूल्समधून 244 सेरा गोळा करण्यात आले.सीरमसन यात-सेन विद्यापीठाच्या कर्करोग केंद्रातून स्टेज I फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा गोळा करण्यात आला.बाह्य प्रमाणीकरण समूहामध्ये, सन यत-सेन विद्यापीठाच्या प्रथम संलग्न रुग्णालयातील सौम्य नोड्यूल्सची 48 प्रकरणे, स्टेज I फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमाची 39 प्रकरणे आणि झेंग्झू कर्करोग रुग्णालयातील स्टेज I फुफ्फुसाच्या एडेनोकार्सिनोमाची 24 प्रकरणे आढळून आली.सन यत-सेन युनिव्हर्सिटी कॅन्सर सेंटरने देखील स्टेज I स्क्वॅमस सेल फुफ्फुसाच्या कर्करोगाची 16 प्रकरणे संकलित केली ज्यामुळे स्थापित मेटाबॉलिक क्लासिफायरच्या निदान क्षमतेची चाचणी घेण्यात आली (रुग्णाची वैशिष्ट्ये पूरक तक्ता 5 मध्ये दर्शविली आहेत).शोध गट आणि अंतर्गत प्रमाणीकरण गटातील नमुने जानेवारी 2018 आणि मे 2020 दरम्यान गोळा केले गेले. बाह्य प्रमाणीकरण गटासाठीचे नमुने ऑगस्ट 2021 ते ऑक्टोबर 2022 दरम्यान गोळा केले गेले. लैंगिक पूर्वाग्रह कमी करण्यासाठी, प्रत्येक प्रकरणांमध्ये पुरुष आणि महिलांची अंदाजे समान संख्या नियुक्त केली गेली. समूहडिस्कव्हरी टीम आणि अंतर्गत पुनरावलोकन टीम.सहभागी लिंग स्वयं-अहवालाच्या आधारे निर्धारित केले गेले.सर्व सहभागींकडून सूचित संमती प्राप्त केली गेली आणि कोणतीही भरपाई प्रदान केली गेली नाही.सौम्य नोड्यूल असलेले विषय हे विश्लेषणाच्या वेळी 2 ते 5 वर्षे स्थिर CT स्कॅन स्कोअर असलेले होते, बाह्य प्रमाणीकरण नमुन्यातील 1 प्रकरण वगळता, जे शस्त्रक्रियेपूर्वी गोळा केले गेले आणि हिस्टोपॅथॉलॉजीद्वारे निदान केले गेले.क्रॉनिक ब्राँकायटिसचा अपवाद वगळता.फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा प्रकरणे फुफ्फुसाच्या शोधापूर्वी गोळा केली गेली आणि पॅथॉलॉजिकल निदानाद्वारे पुष्टी केली गेली.उपवासाच्या रक्ताचे नमुने सीरम सेपरेशन ट्यूबमध्ये कोणत्याही अँटीकोआगुलेंट्सशिवाय गोळा केले गेले.रक्ताचे नमुने खोलीच्या तपमानावर 1 तासासाठी गोठले गेले आणि नंतर सीरम सुपरनॅटंट गोळा करण्यासाठी 4°C तापमानावर 2851 × g वर 10 मिनिटांसाठी सेंट्रीफ्यूज केले गेले.मेटाबोलाइट एक्सट्रॅक्शन होईपर्यंत सीरम अलिकोट्स -80 डिग्री सेल्सिअस तापमानात गोठवले गेले.सन यत-सेन युनिव्हर्सिटी कॅन्सर सेंटरच्या कर्करोग प्रतिबंध आणि वैद्यकीय तपासणी विभागाने 40 ते 55 वर्षे वयोगटातील पुरुष आणि महिलांच्या समान संख्येसह 100 निरोगी रक्तदात्यांकडून सीरमचा एक पूल गोळा केला.प्रत्येक दात्याच्या नमुन्याचे समान खंड मिसळले गेले, परिणामी पूल वेगळे केले गेले आणि -80 डिग्री सेल्सिअस तापमानात साठवले गेले.सीरम मिश्रण गुणवत्ता नियंत्रण आणि डेटा मानकीकरणासाठी संदर्भ सामग्री म्हणून वापरले गेले.
संदर्भ सीरम आणि चाचणी नमुने वितळले गेले आणि एकत्रित निष्कर्षण पद्धती (MTBE/मिथेनॉल/पाणी) 56 वापरून मेटाबोलाइट्स काढले गेले.थोडक्यात, 50 μl सीरम 225 μl बर्फ-थंड मिथेनॉल आणि 750 μl बर्फ-थंड मिथाइल टर्ट-ब्यूटाइल इथर (MTBE) मध्ये मिसळले गेले.मिश्रण ढवळा आणि 1 तास बर्फावर ठेवा.नंतर नमुने मिसळले गेले आणि 188 μl MS-श्रेणीच्या पाण्यामध्ये मिक्स केले गेले ज्यामध्ये अंतर्गत मानके आहेत (13C-लैक्टेट, 13C3-पायरुवेट, 13C-मेथिओनिन आणि 13C6-आयसोल्युसीन, केंब्रिज आइसोटोप प्रयोगशाळेतून खरेदी केलेले).मिश्रण नंतर 15,000 × g वर 10 मिनिटांसाठी 4 °C तापमानात सेंट्रीफ्यूज केले गेले आणि लोअर फेज दोन ट्यूबमध्ये (प्रत्येकी 125 μL) सकारात्मक आणि नकारात्मक मोडमध्ये LC-MS विश्लेषणासाठी हस्तांतरित केले गेले.शेवटी, हाय-स्पीड व्हॅक्यूम कॉन्सन्ट्रेटरमध्ये नमुना कोरडेपणासाठी बाष्पीभवन करण्यात आला.
वाळलेल्या चयापचयांचे 120 μl 80% acetonitrile मध्ये पुनर्गठन केले गेले, 5 मिनिटांसाठी व्हर्टेक्स केले गेले आणि 4°C तापमानावर 10 मिनिटांसाठी 15,000 × g वर सेंट्रीफ्यूज केले गेले.मेटाबोलॉमिक्स अभ्यासासाठी सूक्ष्म इन्सर्ट्ससह सुपरनॅटंट्स एम्बर ग्लास वायल्समध्ये हस्तांतरित केले गेले.अल्ट्रा-परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी-हाय-रिझोल्यूशन मास स्पेक्ट्रोमेट्री (UPLC-HRMS) प्लॅटफॉर्मवर लक्ष्यित मेटाबोलॉमिक्स विश्लेषण.डायनेक्स अल्टिमेट 3000 UPLC प्रणाली आणि ACQUITY BEH Amide स्तंभ (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters) वापरून मेटाबोलाइट्स वेगळे केले गेले.पॉझिटिव्ह आयन मोडमध्ये, मोबाईल फेज 95% (A) आणि 50% एसीटोनिट्रिल (B) होते, प्रत्येकामध्ये 10 mmol/L अमोनियम एसीटेट आणि 0.1% फॉर्मिक ऍसिड असते.नकारात्मक मोडमध्ये, मोबाइल फेज A आणि B मध्ये अनुक्रमे 95% आणि 50% acetonitrile होते, दोन्ही टप्प्यांमध्ये 10 mmol/L अमोनियम एसीटेट, pH = 9. ग्रेडियंट प्रोग्राम खालीलप्रमाणे होता: 0-0.5 मि, 2% B;0.5-12 मि, 2-50% बी;12-14 मि, 50-98% B;14-16 मि, 98% B;१६-१६.१.मि, 98 –2% B;16.1–20 मिनिटे, 2% B. ऑटोसॅम्पलरमध्ये स्तंभ 40°C आणि नमुना 10°C वर राखण्यात आला.प्रवाह दर 0.3 मिली/मिनिट होता, इंजेक्शनची मात्रा 3 μl होती.इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण (ESI) स्त्रोतासह Q-Exactive ऑर्बिट्रॅप मास स्पेक्ट्रोमीटर (थर्मो फिशर सायंटिफिक) पूर्ण स्कॅन मोडमध्ये ऑपरेट केले गेले आणि मोठ्या प्रमाणात डेटा गोळा करण्यासाठी ddMS2 मॉनिटरिंग मोडसह जोडले गेले.एमएस पॅरामीटर्स खालीलप्रमाणे सेट केले होते: स्प्रे व्होल्टेज +3.8 kV/- 3.2 kV, केशिका तापमान 320°C, शील्डिंग गॅस 40 arb, सहाय्यक गॅस 10 arb, प्रोब हीटर तापमान 350°C, स्कॅनिंग रेंज 70-1050 m/h, ठराव.70 000. एक्सकॅलिबर 4.1 (थर्मो फिशर सायंटिफिक) वापरून डेटा प्राप्त केला गेला.
डेटा गुणवत्तेचे मूल्यांकन करण्यासाठी, प्रत्येक नमुन्यातून 10 μL सुपरनॅटंट काढून टाकून एकत्रित गुणवत्ता नियंत्रण (QC) नमुने तयार केले गेले.UPLC-MS प्रणालीच्या स्थिरतेचे मूल्यांकन करण्यासाठी विश्लेषणात्मक क्रमाच्या सुरुवातीला सहा गुणवत्ता नियंत्रण नमुना इंजेक्शनचे विश्लेषण केले गेले.गुणवत्ता नियंत्रण नमुने वेळोवेळी बॅचमध्ये सादर केले जातात.या अभ्यासातील सीरम नमुन्यांच्या सर्व 11 बॅचचे विश्लेषण LC-MS द्वारे करण्यात आले.100 निरोगी देणगीदारांकडून सीरम पूल मिश्रणाचे अलिकोट्स संबंधित बॅचमध्ये संदर्भ सामग्री म्हणून एक्सट्रॅक्शन प्रक्रियेचे निरीक्षण करण्यासाठी आणि बॅच-टू-बॅच प्रभावांसाठी समायोजित करण्यासाठी वापरले गेले.सन यात-सेन युनिव्हर्सिटीच्या मेटाबोलॉमिक्स सेंटरमध्ये शोध समूह, अंतर्गत प्रमाणीकरण समूह आणि बाह्य प्रमाणीकरण समूहाचे लक्ष्यित मेटाबोलॉमिक्स विश्लेषण केले गेले.ग्वांगडोंग युनिव्हर्सिटी ऑफ टेक्नॉलॉजी अॅनालिसिस अँड टेस्टिंग सेंटरच्या बाह्य प्रयोगशाळेने क्लासिफायर मॉडेलच्या कामगिरीची चाचणी घेण्यासाठी बाह्य समूहातील 40 नमुन्यांचे विश्लेषण केले.
निष्कर्षण आणि पुनर्रचना केल्यानंतर, अल्ट्रा-हाय परफॉर्मन्स लिक्विड क्रोमॅटोग्राफी-टँडम मास स्पेक्ट्रोमेट्री (Agilent 6495 ट्रिपल क्वाड्रपोल) वापरून इलेक्ट्रोस्प्रे आयनीकरण (ESI) स्त्रोतासह एकाधिक प्रतिक्रिया देखरेख (MRM) मध्ये सीरम चयापचयांचे परिपूर्ण परिमाण मोजले गेले.एक ACQUITY BEH Amide स्तंभ (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, Waters) चयापचय वेगळे करण्यासाठी वापरला गेला.मोबाईल फेजमध्ये 90% (A) आणि 5% acetonitrile (B) 10 mmol/L अमोनियम एसीटेट आणि 0.1% अमोनियाचे द्रावण होते.ग्रेडियंट प्रोग्राम खालीलप्रमाणे होता: 0-1.5 मि, 0% बी;१.५–६.५ मि, ०–१५% बी;6.5–8 मिनिटे, 15% बी;8–8.5 मि, 15%–0% B;8.5–11.5 मि, 0%B.ऑटोसॅम्पलरमध्ये स्तंभ 40 °C आणि नमुना 10 °C वर ठेवला गेला.प्रवाह दर 0.3 mL/min होता आणि इंजेक्शनची मात्रा 1 μL होती.MS पॅरामीटर्स खालीलप्रमाणे सेट केले होते: केशिका व्होल्टेज ±3.5 kV, नेब्युलायझर प्रेशर 35 psi, शीथ गॅस फ्लो 12 L/min, शीथ गॅस तापमान 350°C, ड्रायिंग गॅस तापमान 250°C, आणि ड्रायिंग गॅस फ्लो 14 l/min.ट्रिप्टोफॅन, पायरुवेट, लैक्टेट, हायपोक्सॅन्थिन आणि झेंथिनचे एमआरएम रूपांतरण 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 आणि 151.0–107 होते.अनुक्रमे 9.मास हंटर B.07.00 (Agilent Technologies) वापरून डेटा गोळा केला गेला.सीरम नमुन्यांसाठी, ट्रिप्टोफॅन, पायरुवेट, लॅक्टेट, हायपोक्सॅन्थाइन आणि झेंथाइन प्रमाणित मिश्रण सोल्यूशनच्या कॅलिब्रेशन वक्र वापरून परिमाणित केले गेले.सेल नमुन्यांसाठी, ट्रिप्टोफॅन सामग्री आंतरिक मानक आणि सेल प्रोटीन वस्तुमानानुसार सामान्य केली गेली.
कंपाउंड डिस्कव्हरी 3.1 आणि ट्रेसफाइंडर 4.0 (थर्मो फिशर सायंटिफिक) वापरून पीक एक्सट्रॅक्शन (m/z आणि धारणा वेळ (RT)) केले गेले.बॅचमधील संभाव्य फरक दूर करण्यासाठी, चाचणी नमुन्याचे प्रत्येक वैशिष्ट्यपूर्ण शिखर सापेक्ष विपुलता प्राप्त करण्यासाठी त्याच बॅचमधील संदर्भ सामग्रीच्या वैशिष्ट्यपूर्ण शिखराने विभागले गेले.मानकीकरणापूर्वी आणि नंतर अंतर्गत मानकांचे सापेक्ष मानक विचलन पूरक तक्त्या 6 मध्ये दर्शविले गेले आहेत. दोन गटांमधील फरक खोटे शोध दर (FDR<0.05, विलकॉक्सन स्वाक्षरी केलेल्या रँक चाचणी) आणि पट बदल (>1.2 किंवा <0.83) द्वारे दर्शविला गेला.काढलेल्या वैशिष्ट्यांचा रॉ एमएस डेटा आणि संदर्भ सीरम-दुरुस्त एमएस डेटा अनुक्रमे पूरक डेटा 1 आणि पूरक डेटा 2 मध्ये दर्शविला आहे.ओळखीच्या चार परिभाषित स्तरांवर आधारित पीक एनोटेशन केले गेले, ज्यात ओळखले गेलेले चयापचय, पुटेक्टीव्हली एनोटेटेड कंपाऊंड्स, पुटेटिव्हली वर्णित कंपाऊंड क्लासेस आणि अज्ञात संयुगे 22 यांचा समावेश आहे.कंपाऊंड डिस्कव्हरी 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider) मधील डेटाबेस शोधांच्या आधारे, MS/MS जुळणारे प्रमाणित मानकांसह जैविक संयुगे किंवा mzCloud (स्कोर > 85) मधील अचूक जुळणारे भाष्य किंवा Chemspider शेवटी डिफरेंशियल मेटाबोलोममधील मध्यस्थ म्हणून निवडले गेले.प्रत्येक वैशिष्ट्यासाठी पीक भाष्ये पुरवणी डेटा 3 मध्ये समाविष्ट केली आहेत. मेटाबोअ‍ॅनालिस्ट 5.0 चा वापर बेरीज-सामान्यीकृत मेटाबोलाइट विपुलतेच्या एकसंध विश्लेषणासाठी केला गेला.MetaboAnalyst 5.0 ने लक्षणीय भिन्न चयापचयांवर आधारित KEGG मार्ग संवर्धन विश्लेषणाचे देखील मूल्यांकन केले.मुख्य घटक विश्लेषण (PCA) आणि आंशिक किमान वर्ग भेदभाव विश्लेषण (PLS-DA) स्टॅक सामान्यीकरण आणि ऑटोस्केलिंगसह ropls सॉफ्टवेअर पॅकेज (v.1.26.4) वापरून विश्लेषण केले गेले.नोड्यूल घातकतेचा अंदाज लावण्यासाठी इष्टतम मेटाबोलाइट बायोमार्कर मॉडेल बायनरी लॉजिस्टिक रिग्रेशन वापरून तयार केले गेले ज्यामध्ये कमीत कमी परिपूर्ण संकोचन आणि निवड ऑपरेटर (LASSO, R पॅकेज v.4.1-3).शोध आणि प्रमाणीकरण सेटमधील भेदभाव मॉडेलचे कार्यप्रदर्शन पीआरओसी पॅकेज (v.1.18.0.) नुसार आरओसी विश्लेषणावर आधारित AUC चा अंदाज घेऊन वैशिष्ट्यीकृत होते.इष्टतम संभाव्यता कटऑफ मॉडेलच्या कमाल यूडेन निर्देशांकावर आधारित (संवेदनशीलता + विशिष्टता - 1) प्राप्त केली गेली.थ्रेशोल्डपेक्षा कमी किंवा जास्त मूल्ये असलेले नमुने अनुक्रमे सौम्य नोड्यूल आणि फुफ्फुसातील एडेनोकार्सिनोमा म्हणून भाकीत केले जातील.
A549 पेशी (#CCL-185, अमेरिकन टाइप कल्चर कलेक्शन) 10% FBS असलेल्या F-12K माध्यमात उगवले गेले.लघु हेअरपिन RNA (shRNA) SLC7A5 लक्ष्य करणारे अनुक्रम आणि एक नॉन-टार्गेटिंग कंट्रोल (NC) लेन्टीवायरल वेक्टर pLKO.1-puro मध्ये घातला गेला.shSLC7A5 चे अँटीसेन्स क्रम खालीलप्रमाणे आहेत: Sh1 (5′-GGAGAAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′).SLC7A5 (#5347) आणि ट्युब्युलिन (#2148) चे अँटीबॉडीज सेल सिग्नलिंग टेक्नॉलॉजीमधून खरेदी केले गेले.वेस्टर्न ब्लॉट विश्लेषणासाठी SLC7A5 आणि ट्युब्युलिनच्या प्रतिपिंडांचा वापर 1:1000 च्या सौम्यतेवर केला गेला.
सीहॉर्स एक्सएफ ग्लायकोलिटिक स्ट्रेस टेस्ट एक्स्ट्रासेल्युलर अॅसिडिफिकेशन (ECAR) पातळी मोजते.तपासणीमध्ये, ECAR द्वारे मोजल्यानुसार सेल्युलर ग्लायकोलिटिक क्षमतेची चाचणी करण्यासाठी ग्लूकोज, ऑलिगोमायसिन ए आणि 2-डीजी अनुक्रमे प्रशासित केले गेले.
नॉन-टार्गेटिंग कंट्रोल (NC) आणि shSLC7A5 (Sh1, Sh2) ने ट्रान्सफेक्ट केलेल्या A549 पेशी 10 सेमी व्यासाच्या डिशमध्ये रात्रभर लावल्या गेल्या.सेल मेटाबोलाइट्स 1 मिली बर्फ-थंड 80% जलीय मिथेनॉलसह काढले गेले.मिथेनॉल द्रावणातील पेशी काढून टाकल्या गेल्या, नवीन ट्यूबमध्ये गोळा केल्या आणि 15,000 × g वर 4°C तापमानावर 15 मिनिटांसाठी सेंट्रीफ्यूज केल्या.हाय-स्पीड व्हॅक्यूम कॉन्सन्ट्रेटर वापरून 800 μl सुपरनॅटंट गोळा करा आणि कोरडे करा.वाळलेल्या मेटाबोलाइट गोळ्यांचे नंतर वर वर्णन केल्याप्रमाणे LC-MS/MS वापरून ट्रायप्टोफॅन पातळीसाठी विश्लेषण केले गेले.A549 पेशी (NC आणि shSLC7A5) मधील सेल्युलर NAD(H) पातळी निर्मात्याच्या सूचनांनुसार परिमाणात्मक NAD+/NADH कलरमेट्रिक किट (#K337, बायोव्हिजन) वापरून मोजली गेली.चयापचयांचे प्रमाण सामान्य करण्यासाठी प्रत्येक नमुन्यासाठी प्रथिने पातळी मोजली गेली.
नमुन्याचा आकार प्राथमिकपणे निर्धारित करण्यासाठी कोणत्याही सांख्यिकीय पद्धती वापरल्या गेल्या नाहीत.बायोमार्कर शोध 15,18 च्या उद्देशाने मागील चयापचय अभ्यासांना आकार निर्धारित करण्यासाठी बेंचमार्क मानले गेले आहे आणि या अहवालांच्या तुलनेत आमचा नमुना पुरेसा होता.अभ्यास गटातून कोणतेही नमुने वगळले गेले नाहीत.सीरम नमुने यादृच्छिकपणे शोध गटाला (306 प्रकरणे, 74.6%) आणि अंतर्गत प्रमाणीकरण गट (104 प्रकरणे, 25.4%) लक्ष्यित चयापचय अभ्यासासाठी नियुक्त केले गेले.आम्ही लक्ष्यित चयापचय अभ्यासासाठी शोध सेटमधून प्रत्येक गटातून यादृच्छिकपणे 70 प्रकरणे देखील निवडली.LC-MS डेटा संकलन आणि विश्लेषणादरम्यान तपासकर्त्यांना गट असाइनमेंटसाठी आंधळे केले गेले.मेटाबोलॉमिक्स डेटा आणि सेल प्रयोगांचे सांख्यिकीय विश्लेषण संबंधित परिणाम, आकृती आख्यायिका आणि पद्धती विभागांमध्ये वर्णन केले आहे.सेल्युलर ट्रिप्टोफॅन, एनएडीटी आणि ग्लायकोलिटिक क्रियाकलापांचे प्रमाणीकरण समान परिणामांसह तीन वेळा स्वतंत्रपणे केले गेले.
अभ्यासाच्या रचनेबद्दल अधिक माहितीसाठी, या लेखाशी संबंधित नॅचरल पोर्टफोलिओ अहवाल गोषवारा पहा.
काढलेल्या वैशिष्ट्यांचा कच्चा एमएस डेटा आणि संदर्भ सीरमचा सामान्यीकृत एमएस डेटा अनुक्रमे पूरक डेटा 1 आणि पूरक डेटा 2 मध्ये दर्शविला आहे.भिन्न वैशिष्ट्यांसाठी पीक भाष्ये पुरवणी डेटा 3 मध्ये सादर केली आहेत. LUAD TCGA डेटासेट https://portal.gdc.cancer.gov/ वरून डाउनलोड केला जाऊ शकतो.आलेख प्लॉट करण्यासाठी इनपुट डेटा स्त्रोत डेटामध्ये प्रदान केला जातो.या लेखासाठी स्त्रोत डेटा प्रदान केला आहे.
नॅशनल लंग स्क्रीनिंग स्टडी ग्रुप, इ. कमी-डोस कॉम्प्युटेड टोमोग्राफीसह फुफ्फुसाच्या कर्करोगाचा मृत्यू कमी करणे.उत्तर इंग्लंड.जे. मेड.३६५, ३९५–४०९ (२०११).
Kramer, BS, Berg, KD, Aberle, DR आणि प्रोफेट, PC फुफ्फुसाचा कर्करोग स्क्रीनिंग कमी-डोस हेलिकल सीटी वापरून: नॅशनल लंग स्क्रीनिंग स्टडी (NLST) चे परिणाम.जे. मेड.स्क्रीन 18, 109–111 (2011).
De Koning, HJ, et al.यादृच्छिक चाचणीमध्ये व्हॉल्यूमेट्रिक सीटी स्क्रीनिंगसह फुफ्फुसाच्या कर्करोगाचा मृत्यू कमी करणे.उत्तर इंग्लंड.जे. मेड.३८२, ५०३–५१३ (२०२०).