రోగి సీరం యొక్క అధిక-రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రిక్ విశ్లేషణను ఉపయోగించి అధిక నిర్దిష్టతతో నిరపాయకరమైన మరియు హానికరమైన పల్మనరీ నాడ్యూల్స్‌ను వేరుచేసే మెటాబోలోమిక్స్.

కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీ (CT) ద్వారా గుర్తించబడిన ఊపిరితిత్తుల కణుపుల భేదాత్మక నిర్ధారణ వైద్య ఆచరణలో ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది. ఇక్కడ, మేము ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలు, నిరపాయమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపులు మరియు మొదటి దశ ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాతో సహా 480 సీరం నమూనాల మొత్తం జీవక్రియాశీలతను వివరిస్తున్నాము. అడెనోకార్సినోమాలు ప్రత్యేకమైన జీవక్రియాశీల ప్రొఫైల్‌లను ప్రదర్శిస్తాయి, అయితే నిరపాయమైన కణుపులు మరియు ఆరోగ్యకరమైన వ్యక్తులు జీవక్రియాశీల ప్రొఫైల్‌లలో అధిక సారూప్యతను కలిగి ఉంటారు. డిస్కవరీ గ్రూప్‌లో (n = 306), నిరపాయమైన మరియు ప్రాణాంతక కణుపుల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి 27 జీవక్రియాశీలక పదార్థాల సమితిని గుర్తించారు. అంతర్గత ధ్రువీకరణ (n = 104) మరియు బాహ్య ధ్రువీకరణ (n = 111) గ్రూపులలో విచక్షణ నమూనా యొక్క AUC వరుసగా 0.915 మరియు 0.945గా ఉంది. మార్గ విశ్లేషణలో, నిరపాయమైన కణుపులు మరియు ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలతో పోలిస్తే ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా సీరంలో తగ్గిన ట్రిప్టోఫాన్‌తో సంబంధం ఉన్న గ్లైకోలిటిక్ జీవక్రియాశీలక పదార్థాలు పెరిగాయని వెల్లడైంది, మరియు ట్రిప్టోఫాన్ గ్రహణం ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కణాలలో గ్లైకోలిసిస్‌ను ప్రోత్సహిస్తుందని సూచించింది. CT ద్వారా గుర్తించబడిన ఊపిరితిత్తుల కణుపుల ప్రమాదాన్ని అంచనా వేయడంలో సీరం మెటబొలైట్ బయోమార్కర్ల విలువను మా అధ్యయనం నొక్కి చెబుతోంది.
క్యాన్సర్ రోగులలో మనుగడ రేట్లను మెరుగుపరచడానికి వ్యాధిని ముందుగానే గుర్తించడం చాలా ముఖ్యం. యుఎస్ నేషనల్ లంగ్ క్యాన్సర్ స్క్రీనింగ్ ట్రయల్ (NLST) మరియు యూరోపియన్ నెల్సన్ స్టడీ నుండి వచ్చిన ఫలితాలు, తక్కువ-మోతాదు కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీ (LDCT)తో స్క్రీనింగ్ చేయడం వల్ల అధిక-ప్రమాద సమూహాలలో ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ మరణాలను గణనీయంగా తగ్గించవచ్చని చూపించాయి¹,²,³. ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ స్క్రీనింగ్ కోసం LDCT విస్తృతంగా ఉపయోగంలోకి వచ్చినప్పటి నుండి, లక్షణాలు లేని పల్మనరీ నాడ్యూల్స్ యాదృచ్ఛికంగా రేడియోగ్రాఫిక్‌గా కనుగొనబడే సంఘటనల సంఖ్య నిరంతరం పెరుగుతూనే ఉంది⁴. పల్మనరీ నాడ్యూల్స్‌ను 3 సెం.మీ వ్యాసం వరకు ఉండే ఫోకల్ అపారదర్శకతలుగా నిర్వచించారు⁵. క్యాన్సర్ సంభావ్యతను అంచనా వేయడంలో మరియు LDCTలో యాదృచ్ఛికంగా కనుగొనబడిన పెద్ద సంఖ్యలో పల్మనరీ నాడ్యూల్స్‌తో వ్యవహరించడంలో మనం ఇబ్బందులను ఎదుర్కొంటున్నాము. CT యొక్క పరిమితులు తరచుగా తదుపరి పరీక్షలకు మరియు తప్పుడు-సానుకూల ఫలితాలకు దారితీయవచ్చు, ఇది అనవసరమైన జోక్యానికి మరియు అధిక చికిత్సకు దారితీస్తుంది⁶. అందువల్ల, ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌ను ప్రారంభ దశలలో సరిగ్గా గుర్తించడానికి మరియు ప్రారంభ గుర్తింపులోనే చాలా నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్‌ను వేరు చేయడానికి నమ్మకమైన మరియు ఉపయోగకరమైన బయోమార్కర్‌లను అభివృద్ధి చేయాల్సిన అవసరం ఉంది⁷.
జీనోమిక్స్, ప్రోటియోమిక్స్ లేదా DNA మిథైలేషన్8,9,10తో సహా రక్తం (సీరం, ప్లాస్మా, పెరిఫెరల్ బ్లడ్ మోనోన్యూక్లియర్ కణాలు) యొక్క సమగ్ర అణు విశ్లేషణ, ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌కు సంబంధించిన రోగనిర్ధారణ బయోమార్కర్‌ల ఆవిష్కరణపై పెరుగుతున్న ఆసక్తికి దారితీసింది. అదే సమయంలో, మెటాబోలోమిక్స్ విధానాలు అంతర్గత మరియు బాహ్య చర్యల ద్వారా ప్రభావితమయ్యే సెల్యులార్ అంతిమ ఉత్పత్తులను కొలుస్తాయి మరియు అందువల్ల వ్యాధి ప్రారంభం మరియు ఫలితాన్ని అంచనా వేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి. లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-టాండమ్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (LC-MS) అనేది మెటాబోలోమిక్స్ అధ్యయనాల కోసం విస్తృతంగా ఉపయోగించే పద్ధతి. దీనికి కారణం దాని అధిక సున్నితత్వం మరియు పెద్ద డైనమిక్ రేంజ్, ఇది విభిన్న భౌతిక రసాయన లక్షణాలతో కూడిన మెటబోలైట్‌లను కవర్ చేయగలదు11,12,13. ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ నిర్ధారణ14,15,16,17 మరియు చికిత్స సామర్థ్యం18తో సంబంధం ఉన్న బయోమార్కర్‌లను గుర్తించడానికి ప్లాస్మా/సీరం యొక్క గ్లోబల్ మెటాబోలోమిక్ విశ్లేషణ ఉపయోగించబడినప్పటికీ, నిరపాయమైన మరియు హానికరమైన ఊపిరితిత్తుల నాడ్యూల్స్ మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి సీరం మెటబోలైట్ వర్గీకరణలపై ఇంకా చాలా అధ్యయనం చేయాల్సి ఉంది. - భారీ పరిశోధన.
అడెనోకార్సినోమా మరియు స్క్వామస్ సెల్ కార్సినోమా అనేవి నాన్-స్మాల్ సెల్ లంగ్ క్యాన్సర్ (NSCLC) యొక్క రెండు ప్రధాన ఉప రకాలు. వివిధ CT స్క్రీనింగ్ పరీక్షలు ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌లో అడెనోకార్సినోమా అత్యంత సాధారణమైన హిస్టోలాజికల్ రకం అని సూచిస్తున్నాయి¹,¹⁹,²⁰,²¹. ఈ అధ్యయనంలో, మేము ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలు, నిరపాయమైన పల్మనరీ నాడ్యూల్స్ మరియు CT-ద్వారా గుర్తించబడిన ≤3 సెం.మీ.తో సహా మొత్తం 695 సీరం నమూనాలపై మెటాబోలోమిక్స్ విశ్లేషణను నిర్వహించడానికి అల్ట్రా-పెర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-హై-రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (UPLC-HRMS)ని ఉపయోగించాము. స్టేజ్ I ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా కోసం స్క్రీనింగ్. నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్ మరియు ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణల నుండి ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాను వేరుచేసే సీరం మెటాబోలైట్‌ల ప్యానెల్‌ను మేము గుర్తించాము. పాత్‌వే ఎన్‌రిచ్‌మెంట్ విశ్లేషణలో, నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్ మరియు ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలతో పోలిస్తే ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాలో అసాధారణ ట్రిప్టోఫాన్ మరియు గ్లూకోజ్ జీవక్రియ సాధారణ మార్పులుగా వెల్లడయ్యాయి. చివరగా, LDCT ద్వారా గుర్తించబడిన ప్రాణాంతక మరియు నిరపాయమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపుల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి, అధిక నిర్దిష్టత మరియు సున్నితత్వంతో కూడిన సీరం మెటబాలిక్ క్లాసిఫైయర్‌ను మేము స్థాపించి, ధృవీకరించాము. ఇది ప్రారంభ భేదాత్మక నిర్ధారణ మరియు ప్రమాద అంచనాలో సహాయపడవచ్చు.
ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, 174 మంది ఆరోగ్యవంతులైన నియంత్రణ సమూహ సభ్యులు, 292 మంది నిరపాయమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపులు ఉన్న రోగులు, మరియు 229 మంది మొదటి దశ ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా ఉన్న రోగుల నుండి లింగం మరియు వయస్సు ఆధారంగా సరిపోలిన సీరం నమూనాలను పునరాలోచన పద్ధతిలో సేకరించారు. ఈ 695 మంది వ్యక్తుల జనాభా సంబంధిత లక్షణాలు అనుబంధ పట్టిక 1లో చూపబడ్డాయి.
పటం 1aలో చూపిన విధంగా, సన్ యట్-సెన్ యూనివర్సిటీ క్యాన్సర్ సెంటర్‌లో మొత్తం 480 సీరం నమూనాలను సేకరించారు. వీటిలో 174 ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణ (HC), 170 నిరపాయమైన కణుపులు (BN), మరియు 136 మొదటి దశ ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా (LA) నమూనాలు ఉన్నాయి. అల్ట్రా-పెర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-హై-రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (UPLC-HRMS)ని ఉపయోగించి లక్ష్యరహిత మెటాబోలోమిక్ ప్రొఫైలింగ్ కోసం డిస్కవరీ కోహార్ట్‌ను ఉపయోగించారు. అనుబంధ పటం 1లో చూపిన విధంగా, ఒక వర్గీకరణ నమూనాను స్థాపించడానికి మరియు విభిన్న మార్గ విశ్లేషణను మరింతగా అన్వేషించడానికి, LA మరియు HC, LA మరియు BNల మధ్య విభిన్న మెటాబోలైట్‌లను గుర్తించారు. సన్ యట్-సెన్ యూనివర్సిటీ క్యాన్సర్ సెంటర్ సేకరించిన 104 నమూనాలను మరియు ఇతర రెండు ఆసుపత్రులు సేకరించిన 111 నమూనాలను వరుసగా అంతర్గత మరియు బాహ్య ధ్రువీకరణకు గురిచేశారు.
a అల్ట్రా-పెర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-హై-రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (UPLC-HRMS) ఉపయోగించి గ్లోబల్ సీరం మెటాబోలోమిక్స్ విశ్లేషణకు గురైన డిస్కవరీ కోహోర్ట్‌లోని అధ్యయన జనాభా. b ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలు (HC, n = 174), నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్ (BN, n = 170), మరియు స్టేజ్ I ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా (లాస్ ఏంజిల్స్, n = 136)తో సహా, అధ్యయన కోహోర్ట్ నుండి 480 సీరం నమూనాల మొత్తం మెటాబోలోమ్ యొక్క పాక్షిక కనిష్ట వర్గాల విచక్షణ విశ్లేషణ (PLS-DA). +ESI, పాజిటివ్ ఎలక్ట్రోస్ప్రే అయనైజేషన్ మోడ్, -ESI, నెగటివ్ ఎలక్ట్రోస్ప్రే అయనైజేషన్ మోడ్. c–e ఇచ్చిన రెండు సమూహాలలో గణనీయంగా విభిన్నమైన సమృద్ధిని కలిగి ఉన్న మెటాబోలైట్‌లు (టూ-టెయిల్డ్ విల్కాక్సన్ సైన్డ్ ర్యాంక్ టెస్ట్, ఫాల్స్ డిస్కవరీ రేట్ సర్దుబాటు చేసిన p విలువ, FDR <0.05) ఎరుపు (ఫోల్డ్ చేంజ్ > 1.2) మరియు నీలం (ఫోల్డ్ చేంజ్ < 0.83) రంగులలో చూపబడ్డాయి. ) వోల్కనో గ్రాఫిక్‌పై చూపబడింది. LA మరియు BN మధ్య గుర్తించబడిన జీవక్రియల సంఖ్యలో గణనీయమైన తేడాలను చూపే క్రమానుగత క్లస్టరింగ్ హీట్ మ్యాప్. మూల డేటా మూల డేటా ఫైల్‌ల రూపంలో అందించబడింది.
డిస్కవరీ గ్రూప్‌లోని 174 HC, 170 BN మరియు 136 LA యొక్క మొత్తం సీరం మెటబోలోమ్‌ను UPLC-HRMS విశ్లేషణను ఉపయోగించి విశ్లేషించడం జరిగింది. నాణ్యత నియంత్రణ (QC) నమూనాలు పర్యవేక్షించబడని ప్రధాన భాగ విశ్లేషణ (PCA) నమూనా మధ్యలో గట్టిగా సమూహంగా ఏర్పడతాయని మేము మొదట చూపిస్తాము, ఇది ప్రస్తుత అధ్యయనం యొక్క పనితీరు స్థిరత్వాన్ని నిర్ధారిస్తుంది (అనుబంధ చిత్రం 2).
పటం 1 బి లోని పాక్షిక కనిష్ట వర్గాల-విచక్షణ విశ్లేషణ (PLS-DA)లో చూపినట్లుగా, ధనాత్మక (+ESI) మరియు రుణాత్మక (−ESI) ఎలక్ట్రోస్ప్రే అయనీకరణ పద్ధతులలో LA మరియు BN, LA మరియు HC ల మధ్య స్పష్టమైన తేడాలు ఉన్నాయని మేము కనుగొన్నాము. అయితే, +ESI మరియు -ESI పరిస్థితులలో BN మరియు HC ల మధ్య ఎటువంటి ముఖ్యమైన తేడాలు కనుగొనబడలేదు.
మేము LA మరియు HC మధ్య 382 భేదాత్మక లక్షణాలను, LA మరియు BN మధ్య 231 భేదాత్మక లక్షణాలను, మరియు BN మరియు HC మధ్య 95 భేదాత్మక లక్షణాలను కనుగొన్నాము (విల్కాక్సన్ సైన్డ్ ర్యాంక్ టెస్ట్, FDR <0.05 మరియు మల్టిపుల్ చేంజ్ >1.2 లేదా <0.83) (చిత్రం 1c-e). m/z విలువ, రిటెన్షన్ టైమ్ మరియు ఫ్రాగ్మెంటేషన్ మాస్ స్పెక్ట్రమ్ సెర్చ్ ద్వారా ఒక డేటాబేస్ (mzCloud/HMDB/Chemspider లైబ్రరీ)కు వ్యతిరేకంగా పీక్స్ మరింతగా వ్యాఖ్యానించబడ్డాయి (సప్లిమెంటరీ డేటా 3) (వివరాలు మెథడ్స్ విభాగంలో వివరించబడ్డాయి) 22. చివరగా, LA వర్సెస్ BN (చిత్రం 1f మరియు సప్లిమెంటరీ టేబుల్ 2) మరియు LA వర్సెస్ HC (సప్లిమెంటరీ చిత్రం 3 మరియు సప్లిమెంటరీ టేబుల్ 2) కోసం వరుసగా సమృద్ధిలో గణనీయమైన తేడాలు ఉన్న 33 మరియు 38 వ్యాఖ్యానించబడిన మెటబొలైట్‌లు గుర్తించబడ్డాయి. దీనికి విరుద్ధంగా, BN మరియు HCలో సమృద్ధిలో గణనీయమైన తేడాలు ఉన్న కేవలం 3 మెటబొలైట్‌లు మాత్రమే గుర్తించబడ్డాయి (సప్లిమెంటరీ టేబుల్ 2), ఇది PLS-DAలో BN మరియు HC మధ్య అతివ్యాప్తికి అనుగుణంగా ఉంది. ఈ విభిన్న జీవక్రియ ఉత్పన్నాలు విస్తృత శ్రేణి జీవరసాయనాలను కలిగి ఉంటాయి (అనుబంధ చిత్రం 4). మొత్తంగా చూస్తే, ఈ ఫలితాలు నిరపాయమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపులు లేదా ఆరోగ్యకరమైన వ్యక్తులతో పోలిస్తే, ప్రారంభ దశ ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ యొక్క ప్రాణాంతక పరివర్తనను ప్రతిబింబించే సీరం జీవక్రియ ఉత్పన్నాలలో గణనీయమైన మార్పులను ప్రదర్శిస్తాయి. అదే సమయంలో, BN మరియు HC యొక్క సీరం జీవక్రియ ఉత్పన్నాల సారూప్యత, నిరపాయమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపులు ఆరోగ్యకరమైన వ్యక్తులతో అనేక జీవ లక్షణాలను పంచుకోవచ్చని సూచిస్తుంది. ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా ఉపరకం 23లో ఎపిడెర్మల్ గ్రోత్ ఫ్యాక్టర్ రిసెప్టర్ (EGFR) జన్యు ఉత్పరివర్తనలు సాధారణం కాబట్టి, సీరం జీవక్రియ ఉత్పన్నాలపై డ్రైవర్ ఉత్పరివర్తనల ప్రభావాన్ని నిర్ధారించడానికి మేము ప్రయత్నించాము. ఆ తర్వాత, ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా సమూహంలో EGFR స్థితి ఉన్న 72 కేసుల మొత్తం జీవక్రియ ఉత్పన్నాల ప్రొఫైల్‌ను మేము విశ్లేషించాము. ఆసక్తికరంగా, PCA విశ్లేషణలో EGFR మ్యూటెంట్ రోగులు (n = 41) మరియు EGFR వైల్డ్-టైప్ రోగుల (n = 31) మధ్య పోల్చదగిన ప్రొఫైల్‌లను మేము కనుగొన్నాము (అనుబంధ చిత్రం 5a). అయితే, వైల్డ్-టైప్ EGFR ఉన్న రోగులతో పోలిస్తే EGFR మ్యుటేషన్ ఉన్న రోగులలో సమృద్ధి గణనీయంగా మార్పు చెందిన 7 మెటబొలైట్‌లను మేము గుర్తించాము (t పరీక్ష, p < 0.05 మరియు ఫోల్డ్ చేంజ్ > 1.2 లేదా < 0.83) (అనుబంధ చిత్రం 5b). ఈ మెటబొలైట్‌లలో అధికభాగం (7లో 5) ఎసిల్‌కార్నిటైన్‌లు, ఇవి కొవ్వు ఆమ్ల ఆక్సీకరణ మార్గాలలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తాయి.
పటం 2aలో చూపిన వర్క్‌ఫ్లోలో వివరించినట్లుగా, LA (n = 136) మరియు BN (n = 170)లలో గుర్తించిన 33 డిఫరెన్షియల్ మెటబొలైట్‌ల ఆధారంగా లీస్ట్ అబ్సొల్యూట్ ష్రింకేజ్ ఆపరేటర్లు మరియు ఎంపికను ఉపయోగించి నాడ్యూల్ వర్గీకరణ కోసం బయోమార్కర్‌లు పొందబడ్డాయి. వేరియబుల్స్ యొక్క ఉత్తమ కలయిక (LASSO) – బైనరీ లాజిస్టిక్ రిగ్రెషన్ మోడల్. మోడల్ యొక్క విశ్వసనీయతను పరీక్షించడానికి టెన్-ఫోల్డ్ క్రాస్-వ్యాలిడేషన్ ఉపయోగించబడింది. వేరియబుల్ ఎంపిక మరియు పారామీటర్ రెగ్యులరైజేషన్ అనేవి λ24 పారామీటర్‌తో లైక్లిహుడ్ మాగ్జిమైజేషన్ పెనాల్టీ ద్వారా సర్దుబాటు చేయబడ్డాయి. డిస్క్రిమినెంట్ మోడల్ యొక్క వర్గీకరణ పనితీరును పరీక్షించడానికి గ్లోబల్ మెటబొలోమిక్స్ విశ్లేషణ అంతర్గత వ్యాలిడేషన్ (n = 104) మరియు బాహ్య వ్యాలిడేషన్ (n = 111) సమూహాలలో స్వతంత్రంగా నిర్వహించబడింది. ఫలితంగా, డిస్కవరీ సెట్‌లోని 27 మెటబొలైట్‌లు అతిపెద్ద సగటు AUC విలువతో ఉత్తమ డిస్క్రిమినెంట్ మోడల్‌గా గుర్తించబడ్డాయి (పటం 2b), వాటిలో BNతో పోలిస్తే LAలో 9 పెరిగిన కార్యాచరణను మరియు 18 తగ్గిన కార్యాచరణను కలిగి ఉన్నాయి (పటం 2c).
పల్మనరీ నాడ్యూల్ క్లాసిఫైయర్‌ను నిర్మించడానికి వర్క్‌ఫ్లో, ఇందులో టెన్-ఫోల్డ్ క్రాస్-వాలిడేషన్ ద్వారా బైనరీ లాజిస్టిక్ రిగ్రెషన్ మోడల్‌ను ఉపయోగించి డిస్కవరీ సెట్‌లో సీరం మెటబొలైట్‌ల యొక్క ఉత్తమ ప్యానెల్‌ను ఎంచుకోవడం మరియు అంతర్గత మరియు బాహ్య వాలిడేషన్ సెట్‌లలో ప్రిడిక్టివ్ పనితీరును మూల్యాంకనం చేయడం వంటివి ఉంటాయి. బి. మెటబాలిక్ బయోమార్కర్ ఎంపిక కోసం LASSO రిగ్రెషన్ మోడల్ యొక్క క్రాస్-వాలిడేషన్ గణాంకాలు. పైన ఇవ్వబడిన సంఖ్యలు ఒక నిర్దిష్ట λ వద్ద ఎంపిక చేయబడిన బయోమార్కర్‌ల సగటు సంఖ్యను సూచిస్తాయి. ఎరుపు చుక్కల గీత సంబంధిత లాంబ్డా వద్ద సగటు AUC విలువను సూచిస్తుంది. బూడిద రంగు ఎర్రర్ బార్‌లు కనిష్ట మరియు గరిష్ట AUC విలువలను సూచిస్తాయి. చుక్కల గీత 27 ఎంపిక చేయబడిన బయోమార్కర్‌లతో ఉత్తమ మోడల్‌ను సూచిస్తుంది. AUC, రిసీవర్ ఆపరేటింగ్ క్యారెక్టరిస్టిక్ (ROC) కర్వ్ కింద ఉన్న ప్రాంతం. సి. డిస్కవరీ గ్రూప్‌లోని BN గ్రూప్‌తో పోలిస్తే LA గ్రూప్‌లో 27 ఎంపిక చేయబడిన మెటబొలైట్‌ల ఫోల్డ్ మార్పులు. ఎరుపు కాలమ్ – యాక్టివేషన్. నీలం కాలమ్ క్షీణత. డి–ఎఫ్. డిస్కవరీ, అంతర్గత మరియు బాహ్య వాలిడేషన్ సెట్‌లలో 27 మెటబొలైట్ కలయికల ఆధారంగా డిస్క్రిమినెంట్ మోడల్ యొక్క శక్తిని చూపే రిసీవర్ ఆపరేటింగ్ క్యారెక్టరిస్టిక్ (ROC) కర్వ్‌లు. సోర్స్ డేటా, సోర్స్ డేటా ఫైల్‌ల రూపంలో అందించబడింది.
ఈ 27 జీవక్రియల యొక్క భారిత రిగ్రెషన్ గుణకాల ఆధారంగా ఒక అంచనా నమూనా సృష్టించబడింది (అనుబంధ పట్టిక 3). ఈ 27 జీవక్రియల ఆధారంగా చేసిన ROC విశ్లేషణలో కర్వ్ కింద వైశాల్యం (AUC) విలువ 0.933గా, డిస్కవరీ గ్రూప్ సెన్సిటివిటీ 0.868గా, మరియు స్పెసిఫిసిటీ 0.859గా వచ్చింది (పటం 2డి). అదే సమయంలో, LA మరియు HC మధ్య గుర్తించబడిన 38 భేదాత్మక జీవక్రియలలో, 16 జీవక్రియల సమితి LAను HC నుండి వేరు చేయడంలో 0.801 సెన్సిటివిటీ మరియు 0.856 స్పెసిఫిసిటీతో 0.902 AUCని సాధించింది (అనుబంధ పటం 6ఎ-సి). భేదాత్మక జీవక్రియల కోసం వేర్వేరు ఫోల్డ్ చేంజ్ థ్రెషోల్డ్‌ల ఆధారంగా వచ్చిన AUC విలువలను కూడా పోల్చారు. ఫోల్డ్ చేంజ్ స్థాయిని 1.5 లేదా 2.0తో పోలిస్తే 1.2గా సెట్ చేసినప్పుడు, LA మరియు BN (HC)ల మధ్య తేడాను గుర్తించడంలో వర్గీకరణ నమూనా ఉత్తమంగా పనిచేసిందని మేము కనుగొన్నాము (అనుబంధ పటం 7ఎ,బి). 27 మెటబొలైట్ సమూహాల ఆధారంగా రూపొందించిన వర్గీకరణ నమూనా, అంతర్గత మరియు బాహ్య సమూహాలలో మరింతగా ధృవీకరించబడింది. అంతర్గత ధృవీకరణకు AUC 0.915 (సెన్సిటివిటీ 0.867, స్పెసిఫిసిటీ 0.811) మరియు బాహ్య ధృవీకరణకు 0.945 (సెన్సిటివిటీ 0.810, స్పెసిఫిసిటీ 0.979) గా ఉంది (పటం 2e, f). ప్రయోగశాలల మధ్య సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయడానికి, పద్ధతుల విభాగంలో వివరించిన విధంగా బాహ్య సమూహం నుండి 40 నమూనాలను ఒక బాహ్య ప్రయోగశాలలో విశ్లేషించారు. వర్గీకరణ కచ్చితత్వం 0.925 AUCని సాధించింది (అనుబంధ పటం 8). ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా (LUAD) తర్వాత ఊపిరితిత్తుల స్క్వామస్ సెల్ కార్సినోమా (LUSC) అనేది నాన్-స్మాల్ సెల్ లంగ్ క్యాన్సర్ (NSCLC) యొక్క రెండవ అత్యంత సాధారణ ఉపరకం కాబట్టి, మేము ధృవీకరించబడిన మెటబాలిక్ ప్రొఫైల్స్ యొక్క సంభావ్య ప్రయోజనాన్ని కూడా పరీక్షించాము. BN మరియు 16 LUSC కేసులు. LUSC మరియు BN మధ్య వివక్షత యొక్క AUC 0.776గా ఉంది (అనుబంధ చిత్రం 9), ఇది LUAD మరియు BN మధ్య వివక్షతతో పోలిస్తే పేలవమైన సామర్థ్యాన్ని సూచిస్తుంది.
CT చిత్రాలలో కనిపించే కణుపుల పరిమాణం, క్యాన్సర్ వచ్చే అవకాశంతో సానుకూల సంబంధం కలిగి ఉంటుందని మరియు కణుపుల చికిత్సకు ఒక ప్రధాన నిర్ణాయకంగా మిగిలి ఉందని అధ్యయనాలు చూపించాయి25,26,27. నెల్సన్ స్క్రీనింగ్ అధ్యయనం యొక్క పెద్ద సమూహం నుండి సేకరించిన డేటా విశ్లేషణలో, 5 మిమీ కంటే తక్కువ కణుపులు ఉన్నవారిలో క్యాన్సర్ వచ్చే ప్రమాదం, కణుపులు లేనివారిలో ఉన్న ప్రమాదానికి సమానంగా ఉందని తేలింది28. అందువల్ల, బ్రిటిష్ థొరాసిక్ సొసైటీ (BTS) సిఫార్సు చేసిన ప్రకారం 5 మిమీ మరియు ఫ్లీష్నర్ సొసైటీ సిఫార్సు చేసిన ప్రకారం 6 మిమీ, క్రమం తప్పకుండా CT పర్యవేక్షణ అవసరమయ్యే కనీస పరిమాణంగా ఉన్నాయి29. అయితే, 6 మిమీ కంటే పెద్దవిగా ఉండి, స్పష్టమైన నిరపాయకర లక్షణాలు లేని కణుపులను అనిశ్చిత పల్మనరీ కణుపులు (IPN) అని పిలుస్తారు. ఇవి వైద్య విధానంలో మూల్యాంకనం మరియు నిర్వహణలో ఒక పెద్ద సవాలుగా మిగిలి ఉన్నాయి30,31. డిస్కవరీ మరియు ఇంటర్నల్ వాలిడేషన్ సమూహాల నుండి సేకరించిన నమూనాలను ఉపయోగించి, కణుపు పరిమాణం మెటాబోలోమిక్ సిగ్నేచర్‌లను ప్రభావితం చేస్తుందో లేదో మేము తదుపరి పరిశీలించాము. ధృవీకరించబడిన 27 బయోమార్కర్‌లపై దృష్టి సారిస్తూ, మేము మొదట HC మరియు BN యొక్క 6 మిమీ కంటే తక్కువ పరిమాణంలో ఉన్న మెటాబోలోమ్‌ల యొక్క PCA ప్రొఫైల్‌లను పోల్చాము. HC మరియు BN లకు సంబంధించిన చాలా డేటా పాయింట్లు ఒకదానితో ఒకటి అతివ్యాప్తి చెందాయని మేము కనుగొన్నాము, ఇది రెండు గ్రూపులలోనూ సీరం మెటబొలైట్ స్థాయిలు ఒకే విధంగా ఉన్నాయని చూపిస్తుంది (పటం 3a). వివిధ పరిమాణ శ్రేణులలోని ఫీచర్ మ్యాప్‌లు BN మరియు LA లలో స్థిరంగా ఉన్నాయి (పటం 3b, c), అయితే 6–20 mm పరిధిలో ప్రాణాంతక మరియు నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్ మధ్య ఒక విభజన గమనించబడింది (పటం 3d). 6 నుండి 20 mm కొలత గల నాడ్యూల్స్ యొక్క ప్రాణాంతకతను అంచనా వేయడానికి ఈ కోహార్ట్ 0.927 AUC, 0.868 స్పెసిఫిసిటీ మరియు 0.820 సెన్సిటివిటీని కలిగి ఉంది (పటం 3e, f). నాడ్యూల్ పరిమాణంతో సంబంధం లేకుండా, ప్రారంభ ప్రాణాంతక పరివర్తన వలన కలిగే జీవక్రియ మార్పులను ఈ క్లాసిఫైయర్ గుర్తించగలదని మా ఫలితాలు చూపిస్తున్నాయి.
ad 27 జీవక్రియల జీవక్రియ వర్గీకరణ ఆధారంగా నిర్దిష్ట సమూహాల మధ్య PCA ప్రొఫైల్‌ల పోలిక. CC మరియు BN < 6 mm. b BN < 6 mm vs BN 6–20 mm. LA 6–20 mm వర్సెస్ LA 20–30 mm లో. g BN 6–20 mm మరియు 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 6–20 mm కణుపుల కోసం విచక్షణ నమూనా పనితీరును చూపే రిసీవర్ ఆపరేటింగ్ క్యారెక్టరిస్టిక్ (ROC) వక్రరేఖ. f 6–20 mm కొలత గల కణుపుల కోసం లాజిస్టిక్ రిగ్రెషన్ నమూనా ఆధారంగా సంభావ్యత విలువలు లెక్కించబడ్డాయి. బూడిద రంగు చుక్కల గీత సరైన కటాఫ్ విలువను (0.455) సూచిస్తుంది. పైన ఉన్న సంఖ్యలు లాస్ ఏంజిల్స్ కోసం అంచనా వేయబడిన కేసుల శాతాన్ని సూచిస్తాయి. రెండు-తోకల స్టూడెంట్స్ t పరీక్షను ఉపయోగించండి. PCA, ప్రధాన భాగ విశ్లేషణ. AUC వక్రరేఖ కింద ఉన్న ప్రాంతం. మూల డేటా, మూల డేటా ఫైళ్ళ రూపంలో అందించబడింది.
ప్రతిపాదిత మాలిగ్నెన్సీ ప్రిడిక్షన్ మోడల్ యొక్క పనితీరును వివరించడానికి, సారూప్య పల్మనరీ నాడ్యూల్ పరిమాణాలు (7–9 మిమీ) కలిగిన నాలుగు నమూనాలను (వయస్సు 44–61 సంవత్సరాలు) మరింతగా ఎంపిక చేశారు (Fig. 4a, b). ప్రాథమిక స్క్రీనింగ్‌లో, కేస్ 1 కాల్షియం చేరడంతో కూడిన ఒక ఘన నాడ్యూల్‌గా కనిపించింది, ఇది నిరపాయమైన లక్షణంతో ముడిపడి ఉంటుంది. అయితే, కేస్ 2 ఎటువంటి స్పష్టమైన నిరపాయ లక్షణాలు లేకుండా, నిర్ధారించలేని పాక్షికంగా ఘన నాడ్యూల్‌గా కనిపించింది. మూడు రౌండ్ల ఫాలో-అప్ CT స్కాన్‌లు ఈ కేసులు 4 సంవత్సరాల కాలంలో స్థిరంగా ఉన్నాయని చూపించాయి, అందువల్ల వాటిని నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్‌గా పరిగణించారు (Fig. 4a). వరుస CT స్కాన్‌ల క్లినికల్ మూల్యాంకనంతో పోలిస్తే, ప్రస్తుత క్లాసిఫైయర్ మోడల్‌తో చేసిన సింగిల్-షాట్ సీరం మెటబొలైట్ విశ్లేషణ, సంభావ్యత పరిమితుల ఆధారంగా ఈ నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్‌ను వేగంగా మరియు సరిగ్గా గుర్తించింది (Table 1). కేస్ 3లోని Fig. 4b, ప్లూరల్ రిట్రాక్షన్ సంకేతాలతో కూడిన నాడ్యూల్‌ను చూపిస్తుంది, ఇది చాలా తరచుగా మాలిగ్నెన్సీతో ముడిపడి ఉంటుంది32. కేస్ 4, నిరపాయమైన కారణానికి ఎటువంటి ఆధారాలు లేకుండా, నిర్ధారించలేని పాక్షికంగా ఘన నాడ్యూల్‌గా కనిపించింది. క్లాసిఫైయర్ మోడల్ ప్రకారం ఈ కేసులన్నీ ప్రాణాంతకమైనవిగా అంచనా వేయబడ్డాయి (పట్టిక 1). ఊపిరితిత్తుల కోత శస్త్రచికిత్స తర్వాత హిస్టోపాథలాజికల్ పరీక్ష ద్వారా ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా నిర్ధారణ జరిగింది (పటం 4బి). బాహ్య ధ్రువీకరణ సమితి కోసం, మెటబాలిక్ క్లాసిఫైయర్ 6 మిమీ కంటే పెద్దవైన రెండు అనిశ్చిత ఊపిరితిత్తుల కణుపుల కేసులను ఖచ్చితంగా అంచనా వేసింది (అనుబంధ పటం 10).
రెండు నిరపాయమైన కణుపుల కేసుల ఊపిరితిత్తుల యాక్సియల్ విండో యొక్క CT చిత్రాలు. మొదటి కేసులో, 4 సంవత్సరాల తర్వాత చేసిన CT స్కాన్‌లో కుడి దిగువ లోబ్‌లో కాల్షియం చేరడంతో కూడిన 7 మి.మీ. కొలత గల స్థిరమైన ఘన కణుపు కనిపించింది. రెండవ కేసులో, 5 సంవత్సరాల తర్వాత చేసిన CT స్కాన్‌లో కుడి ఎగువ లోబ్‌లో 7 మి.మీ. వ్యాసం గల స్థిరమైన, పాక్షికంగా ఘనమైన కణుపు బయటపడింది. బి. ఊపిరితిత్తుల శస్త్రచికిత్సకు ముందు, స్టేజ్ I అడెనోకార్సినోమా ఉన్న రెండు కేసుల ఊపిరితిత్తుల యాక్సియల్ విండో CT చిత్రాలు మరియు వాటికి సంబంధించిన పాథలాజికల్ అధ్యయనాలు. మూడవ కేసులో, కుడి ఎగువ లోబ్‌లో ప్లూరల్ రిట్రాక్షన్‌తో కూడిన 8 మి.మీ. వ్యాసం గల కణుపు బయటపడింది. నాల్గవ కేసులో, ఎడమ ఎగువ లోబ్‌లో 9 మి.మీ. కొలత గల పాక్షికంగా ఘనమైన గ్రౌండ్-గ్లాస్ కణుపు బయటపడింది. శస్త్రచికిత్స ద్వారా తొలగించిన ఊపిరితిత్తుల కణజాలం యొక్క హెమటోక్సిలిన్ మరియు ఇయోసిన్ (H&E) స్టెయినింగ్ (స్కేల్ బార్ = 50 μm) ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా యొక్క ఎసినార్ పెరుగుదల సరళిని ప్రదర్శిస్తుంది. బాణాలు CT చిత్రాలలో గుర్తించిన కణుపులను సూచిస్తాయి. H&E చిత్రాలు అనేవి పాథాలజిస్ట్ పరిశీలించిన బహుళ (>3) సూక్ష్మదర్శిని క్షేత్రాల యొక్క ప్రాతినిధ్య చిత్రాలు.
మొత్తంగా చూస్తే, CT స్క్రీనింగ్‌ను మూల్యాంకనం చేసేటప్పుడు సవాళ్లను ఎదుర్కొనే అవకాశం ఉన్న పల్మనరీ నాడ్యూల్స్ యొక్క భేదాత్మక నిర్ధారణలో సీరం మెటబొలైట్ బయోమార్కర్ల యొక్క సంభావ్య విలువను మా ఫలితాలు ప్రదర్శిస్తున్నాయి.
ధృవీకరించబడిన డిఫరెన్షియల్ మెటబొలైట్ ప్యానెల్ ఆధారంగా, మేము ప్రధాన జీవక్రియ మార్పుల యొక్క జీవ సంబంధ సహసంబంధాలను గుర్తించడానికి ప్రయత్నించాము. మెటాబోఅనలిస్ట్ ద్వారా KEGG పాత్‌వే ఎన్‌రిచ్‌మెంట్ విశ్లేషణ, ఇవ్వబడిన రెండు సమూహాల మధ్య (LA vs. HC మరియు LA vs. BN, సర్దుబాటు చేయబడిన p ≤ 0.001, ప్రభావం > 0.01) 6 ఉమ్మడి, గణనీయంగా మార్పు చెందిన పాత్‌వేలను గుర్తించింది. ఈ మార్పులు పైరువేట్ జీవక్రియ, ట్రిప్టోఫాన్ జీవక్రియ, నియాసిన్ మరియు నికోటినామైడ్ జీవక్రియ, గ్లైకోలిసిస్, TCA చక్రం మరియు ప్యూరిన్ జీవక్రియలలోని అవాంతరాల ద్వారా వర్గీకరించబడ్డాయి (పటం 5a). ఆ తర్వాత, సంపూర్ణ పరిమాణీకరణను ఉపయోగించి ప్రధాన మార్పులను ధృవీకరించడానికి మేము టార్గెటెడ్ మెటబొలోమిక్స్‌ను మరింతగా నిర్వహించాము. ప్రామాణిక మెటబొలైట్ ప్రమాణాలను ఉపయోగించి ట్రిపుల్ క్వాడ్రుపోల్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (QQQ) ద్వారా సాధారణంగా మార్పు చెందిన పాత్‌వేలలోని ఉమ్మడి మెటబొలైట్‌ల నిర్ధారణ. మెటబొలోమిక్స్ అధ్యయన లక్ష్య నమూనా యొక్క జనాభా లక్షణాలు అనుబంధ పట్టిక 4లో చేర్చబడ్డాయి. మా గ్లోబల్ మెటబొలోమిక్స్ ఫలితాలకు అనుగుణంగా, BN మరియు HCలతో పోలిస్తే LAలో హైపోక్సాంథైన్ మరియు క్సాంథైన్, పైరువేట్ మరియు లాక్టేట్ పెరిగాయని పరిమాణాత్మక విశ్లేషణ నిర్ధారించింది (Fig. 5b, c, p <0.05). అయితే, BN మరియు HCల మధ్య ఈ మెటబొలైట్‌లలో గణనీయమైన తేడాలు కనుగొనబడలేదు.
BN మరియు HC సమూహాలతో పోలిస్తే LA సమూహంలో గణనీయంగా విభిన్నమైన జీవక్రియల యొక్క KEGG మార్గ సుసంపన్నత విశ్లేషణ. రెండు-తోకల గ్లోబల్ పరీక్షను ఉపయోగించారు, మరియు p విలువలను హోల్మ్-బోన్‌ఫెరోని పద్ధతిని ఉపయోగించి సర్దుబాటు చేశారు (సర్దుబాటు చేసిన p ≤ 0.001 మరియు ప్రభావ పరిమాణం > 0.01). b–d LC-MS/MS ద్వారా నిర్ణయించబడిన HC, BN, మరియు LA సీరంలలోని హైపోక్సాంథైన్, క్సాంథైన్, లాక్టేట్, పైరువేట్, మరియు ట్రిప్టోఫాన్ స్థాయిలను చూపించే వయోలిన్ ప్లాట్లు (ప్రతి సమూహానికి n = 70). తెలుపు మరియు నలుపు చుక్కల గీతలు వరుసగా మధ్యస్థం మరియు క్వార్టైల్‌ను సూచిస్తాయి. e LUAD-TCGA డేటాసెట్‌లో సాధారణ ఊపిరితిత్తుల కణజాలంతో (n = 59) పోలిస్తే ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాలో (n = 513) SLC7A5 మరియు QPRT యొక్క సాధారణీకరించిన Log2TPM (మిలియన్‌కు ట్రాన్స్క్రిప్ట్‌లు) mRNA వ్యక్తీకరణను చూపించే వయోలిన్ ప్లాట్. తెల్లటి పెట్టె ఇంటర్‌క్వార్టైల్ పరిధిని, మధ్యలో ఉన్న అడ్డ నల్లటి గీత మధ్యస్థాన్ని, మరియు పెట్టె నుండి విస్తరించిన నిలువు నల్లటి గీత 95% విశ్వాస విరామాన్ని (CI) సూచిస్తాయి. f TCGA డేటాసెట్‌లోని ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా (n = 513) మరియు సాధారణ ఊపిరితిత్తుల కణజాలం (n = 59)లో SLC7A5 మరియు GAPDH వ్యక్తీకరణ యొక్క పియర్సన్ సహసంబంధ ప్లాట్. బూడిద రంగు ప్రాంతం 95% CIని సూచిస్తుంది. r, పియర్సన్ సహసంబంధ గుణకం. g LC-MS/MS ద్వారా నిర్ణయించబడిన, నాన్‌స్పెసిఫిక్ shRNA కంట్రోల్ (NC) మరియు shSLC7A5 (Sh1, Sh2)తో ట్రాన్స్‌ఫెక్ట్ చేయబడిన A549 కణాలలో సాధారణీకరించబడిన సెల్యులార్ ట్రిప్టోఫాన్ స్థాయిలు. ప్రతి సమూహంలో ఐదు జీవశాస్త్రపరంగా స్వతంత్ర నమూనాల గణాంక విశ్లేషణ ప్రదర్శించబడింది. h A549 కణాలు (NC) మరియు SLC7A5 నాక్‌డౌన్ A549 కణాలు (Sh1, Sh2)లో NADt (మొత్తం NAD, NAD+ మరియు NADHతో సహా) యొక్క సెల్యులార్ స్థాయిలు. ప్రతి సమూహంలో మూడు జీవశాస్త్రపరంగా స్వతంత్ర నమూనాల గణాంక విశ్లేషణ ప్రదర్శించబడింది. SLC7A5 నాక్‌డౌన్‌కు ముందు మరియు తరువాత A549 కణాల గ్లైకోలిటిక్ కార్యాచరణను ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులార్ యాసిడిఫికేషన్ రేట్ (ECAR) ద్వారా కొలవబడింది (ప్రతి సమూహానికి n = 4 జీవశాస్త్రపరంగా స్వతంత్ర నమూనాలు). 2-DG,2-డియోక్సీ-D-గ్లూకోజ్. (b–h)లో టూ-టెయిల్డ్ స్టూడెంట్స్ t పరీక్ష ఉపయోగించబడింది. (g–i)లో, ఎర్రర్ బార్‌లు మీన్ ± SDని సూచిస్తాయి, ప్రతి ప్రయోగం మూడుసార్లు స్వతంత్రంగా నిర్వహించబడింది మరియు ఫలితాలు ఒకే విధంగా ఉన్నాయి. మూల డేటా, సోర్స్ డేటా ఫైల్స్ రూపంలో అందించబడింది.
LA సమూహంలో మార్పు చెందిన ట్రిప్టోఫాన్ జీవక్రియ యొక్క గణనీయమైన ప్రభావాన్ని పరిగణనలోకి తీసుకుని, మేము QQQని ఉపయోగించి HC, BN, మరియు LA సమూహాలలో సీరం ట్రిప్టోఫాన్ స్థాయిలను కూడా అంచనా వేశాము. HC లేదా BNతో పోలిస్తే LAలో సీరం ట్రిప్టోఫాన్ తగ్గిందని మేము కనుగొన్నాము (p < 0.001, చిత్రం 5d), ఇది నియంత్రణ సమూహంలోని ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలతో పోలిస్తే ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ ఉన్న రోగులలో ప్రసరించే ట్రిప్టోఫాన్ స్థాయిలు తక్కువగా ఉంటాయనే మునుపటి పరిశోధనలకు అనుగుణంగా ఉంది33,34,35. PET/CT ట్రేసర్ 11C-మిథైల్-L-ట్రిప్టోఫాన్‌ను ఉపయోగించిన మరొక అధ్యయనంలో, నిరపాయమైన గాయాలు లేదా సాధారణ కణజాలంతో పోలిస్తే ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కణజాలంలో ట్రిప్టోఫాన్ సిగ్నల్ నిలుపుదల సమయం గణనీయంగా పెరిగిందని కనుగొన్నారు36. LA సీరంలో ట్రిప్టోఫాన్ తగ్గుదల ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కణాల ద్వారా చురుకైన ట్రిప్టోఫాన్ గ్రహణాన్ని ప్రతిబింబిస్తుందని మేము భావిస్తున్నాము.
ట్రిప్టోఫాన్ విచ్ఛిన్నంలోని కైనూరెనిన్ మార్గం యొక్క అంతిమ ఉత్పత్తి NAD+37,38 అని కూడా తెలుసు, ఇది గ్లైకోలిసిస్‌లో గ్లిసరాల్డిహైడ్-3-ఫాస్ఫేట్ మరియు 1,3-బిస్ఫాస్ఫోగ్లిసరేట్ మధ్య జరిగే చర్యకు ఒక ముఖ్యమైన ఆధారం39. గత అధ్యయనాలు రోగనిరోధక నియంత్రణలో ట్రిప్టోఫాన్ విచ్ఛిన్నం యొక్క పాత్రపై దృష్టి సారించగా, ప్రస్తుత అధ్యయనంలో గమనించిన ట్రిప్టోఫాన్ అస్తవ్యస్తత మరియు గ్లైకోలిటిక్ మార్గాల మధ్య పరస్పర చర్యను స్పష్టం చేయడానికి మేము ప్రయత్నించాము. సొల్యూట్ ట్రాన్స్‌పోర్టర్ ఫ్యామిలీ 7 మెంబర్ 5 (SLC7A5) ఒక ట్రిప్టోఫాన్ ట్రాన్స్‌పోర్టర్‌గా ప్రసిద్ధి చెందింది43,44,45. క్వినోలినిక్ యాసిడ్ ఫాస్ఫోరైబోసిల్‌ట్రాన్స్‌ఫెరేస్ (QPRT) అనేది కైనూరెనిన్ మార్గం యొక్క దిగువన ఉండే ఒక ఎంజైమ్, ఇది క్వినోలినిక్ యాసిడ్‌ను NAMN46 గా మారుస్తుంది. LUAD TCGA డేటాసెట్‌ను పరిశీలించగా, సాధారణ కణజాలంతో పోలిస్తే కణితి కణజాలంలో SLC7A5 మరియు QPRT రెండూ గణనీయంగా అధికంగా ఉన్నాయని వెల్లడైంది (పటం 5e). ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా యొక్క I మరియు II దశలతో పాటు III మరియు IV దశలలో కూడా ఈ పెరుగుదల గమనించబడింది (అనుబంధ చిత్రం 11), ఇది కణితి ఏర్పడటంతో సంబంధం ఉన్న ట్రిప్టోఫాన్ జీవక్రియలో ప్రారంభ అవాంతరాలను సూచిస్తుంది.
అదనంగా, LUAD-TCGA డేటాసెట్ క్యాన్సర్ రోగి నమూనాలలో SLC7A5 మరియు GAPDH mRNA వ్యక్తీకరణ మధ్య సానుకూల సహసంబంధాన్ని చూపించింది (r = 0.45, p = 1.55E-26, చిత్రం 5f). దీనికి విరుద్ధంగా, సాధారణ ఊపిరితిత్తుల కణజాలంలో అటువంటి జన్యు సంకేతాల మధ్య ఎటువంటి ముఖ్యమైన సహసంబంధం కనుగొనబడలేదు (r = 0.25, p = 0.06, చిత్రం 5f). A549 కణాలలో SLC7A5 యొక్క నాక్‌డౌన్ (అనుబంధ చిత్రం 12) సెల్యులార్ ట్రిప్టోఫాన్ మరియు NAD(H) స్థాయిలను గణనీయంగా తగ్గించింది (చిత్రం 5g,h), దీని ఫలితంగా ఎక్స్‌ట్రాసెల్యులార్ యాసిడిఫికేషన్ రేట్ (ECAR) (చిత్రం 1) ద్వారా కొలవబడిన గ్లైకోలిటిక్ చర్య బలహీనపడింది. 5i). అందువల్ల, సీరమ్‌లోని జీవక్రియ మార్పులు మరియు ఇన్ విట్రో డిటెక్షన్ ఆధారంగా, ట్రిప్టోఫాన్ జీవక్రియ కైనూరెనిన్ మార్గం ద్వారా NAD+ను ఉత్పత్తి చేస్తుందని మరియు ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌లో గ్లైకోలిసిస్‌ను ప్రోత్సహించడంలో ముఖ్యమైన పాత్ర పోషిస్తుందని మేము ఊహిస్తున్నాము.
LDCT ద్వారా గుర్తించబడిన పెద్ద సంఖ్యలో అనిశ్చిత పల్మనరీ నాడ్యూల్స్, ప్రాణాంతకత యొక్క తప్పుడు-సానుకూల నిర్ధారణ కారణంగా PET-CT, ఊపిరితిత్తుల బయాప్సీ వంటి అదనపు పరీక్షలు మరియు అధిక చికిత్స అవసరానికి దారితీయవచ్చని అధ్యయనాలు చూపించాయి.31 పటం 6లో చూపినట్లుగా, మా అధ్యయనం CT ద్వారా గుర్తించబడిన పల్మనరీ నాడ్యూల్స్ యొక్క ప్రమాద వర్గీకరణ మరియు తదుపరి నిర్వహణను మెరుగుపరచగల సంభావ్య రోగనిర్ధారణ విలువ కలిగిన సీరం మెటబొలైట్‌ల ప్యానెల్‌ను గుర్తించింది.
ఊపిరితిత్తుల కణుపులను తక్కువ-మోతాదు కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీ (LDCT) ఉపయోగించి మూల్యాంకనం చేస్తారు, దీని ఇమేజింగ్ లక్షణాలు నిరపాయమైన లేదా ప్రాణాంతక కారణాలను సూచిస్తాయి. కణుపుల అనిశ్చిత ఫలితం తరచుగా తదుపరి సందర్శనలకు, అనవసరమైన జోక్యాలకు మరియు అధిక చికిత్సకు దారితీయవచ్చు. రోగనిర్ధారణ విలువ కలిగిన సీరం మెటబాలిక్ వర్గీకరణలను చేర్చడం వలన ఊపిరితిత్తుల కణుపుల ప్రమాద అంచనా మరియు తదుపరి నిర్వహణ మెరుగుపడవచ్చు. PET పాజిట్రాన్ ఎమిషన్ టోమోగ్రఫీ.
US NLST అధ్యయనం మరియు యూరోపియన్ నెల్సన్ అధ్యయనం నుండి వచ్చిన డేటా ప్రకారం, తక్కువ-మోతాదు కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీ (LDCT)తో అధిక-ప్రమాద సమూహాలను స్క్రీనింగ్ చేయడం వల్ల ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ మరణాలను తగ్గించవచ్చని సూచిస్తున్నాయి¹,³. అయితే, LDCT ద్వారా యాదృచ్ఛికంగా కనుగొనబడిన పెద్ద సంఖ్యలో పల్మనరీ నాడ్యూల్స్‌కు సంబంధించిన ప్రమాద అంచనా మరియు తదుపరి క్లినికల్ నిర్వహణ అత్యంత సవాలుగా మిగిలిపోయింది. విశ్వసనీయమైన బయోమార్కర్‌లను చేర్చడం ద్వారా ఇప్పటికే ఉన్న LDCT-ఆధారిత ప్రోటోకాల్‌ల సరైన వర్గీకరణను మెరుగుపరచడమే ప్రధాన లక్ష్యం.
ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌ను ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణలతో పోల్చడం ద్వారా రక్త జీవక్రియల వంటి కొన్ని అణు జీవ సూచికలు గుర్తించబడ్డాయి¹⁵,¹⁷. ప్రస్తుత అధ్యయనంలో, LDCT ద్వారా యాదృచ్ఛికంగా కనుగొనబడిన నిరపాయకరమైన మరియు హానికరమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపుల మధ్య తేడాను గుర్తించడానికి సీరం మెటాబోలోమిక్స్ విశ్లేషణ యొక్క అనువర్తనంపై మేము దృష్టి సారించాము. మేము UPLC-HRMS విశ్లేషణను ఉపయోగించి ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణ (HC), నిరపాయకరమైన ఊపిరితిత్తుల కణుపులు (BN), మరియు స్టేజ్ I ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా (LA) నమూనాల యొక్క మొత్తం సీరం మెటాబోలోమ్‌ను పోల్చాము. HC మరియు BN సారూప్య జీవక్రియ ప్రొఫైల్‌లను కలిగి ఉన్నాయని, అయితే HC మరియు BN లతో పోలిస్తే LA గణనీయమైన మార్పులను చూపించిందని మేము కనుగొన్నాము. HC మరియు BN ల నుండి LA ను వేరుచేసే రెండు రకాల సీరం జీవక్రియలను మేము గుర్తించాము.
నిరపాయకరమైన మరియు హానికరమైన కణుపులను గుర్తించడానికి ప్రస్తుత LDCT-ఆధారిత విధానం ప్రధానంగా కణుపుల పరిమాణం, సాంద్రత, స్వరూపం మరియు కాలక్రమేణా వాటి పెరుగుదల రేటుపై ఆధారపడి ఉంటుంది.30 కణుపుల పరిమాణానికి మరియు ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ సంభావ్యతకు మధ్య దగ్గరి సంబంధం ఉందని మునుపటి అధ్యయనాలు చూపించాయి. అధిక ప్రమాదం ఉన్న రోగులలో కూడా, <6 మిమీ పరిమాణంలో ఉన్న కణుపులలో క్యాన్సర్ వచ్చే ప్రమాదం <1% ఉంటుంది. 6 నుండి 20 మిమీ పరిమాణంలో ఉన్న కణుపులలో క్యాన్సర్ వచ్చే ప్రమాదం 8% నుండి 64% వరకు ఉంటుంది.30 అందువల్ల, ఫ్లీష్నర్ సొసైటీ సాధారణ CT ఫాలో-అప్ కోసం 6 మిమీ కటాఫ్ వ్యాసాన్ని సిఫార్సు చేస్తుంది. 29 అయితే, 6 మిమీ కంటే పెద్దవైన అనిశ్చిత పల్మనరీ కణుపుల (IPN) ప్రమాద అంచనా మరియు నిర్వహణ తగినంతగా నిర్వహించబడలేదు. 31 పుట్టుకతో వచ్చే గుండె జబ్బుల ప్రస్తుత నిర్వహణ సాధారణంగా తరచుగా CT పర్యవేక్షణతో కూడిన జాగ్రత్తపూర్వక నిరీక్షణపై ఆధారపడి ఉంటుంది.
ధృవీకరించబడిన మెటబొలోమ్ ఆధారంగా, ఆరోగ్యకరమైన వ్యక్తులు మరియు 6 మిమీ కంటే తక్కువ పరిమాణం గల నిరపాయమైన కణుపుల మధ్య మెటబొలోమిక్ సంకేతాల అతివ్యాప్తిని మేము మొదటిసారిగా ప్రదర్శించాము. ఈ జీవసంబంధమైన సారూప్యత, కణుపులు లేని వ్యక్తులలో ఉన్నంత తక్కువగానే 6 మిమీ కంటే తక్కువ పరిమాణం గల కణుపులకు కూడా క్యాన్సర్ ప్రమాదం ఉంటుందనే మునుపటి CT పరిశోధనలతో ఏకీభవిస్తుంది.30 గమనించదగ్గ విషయం ఏమిటంటే, మా ఫలితాలు 6 మిమీ కంటే తక్కువ మరియు ≥6 మిమీ పరిమాణం గల నిరపాయమైన కణుపులు మెటబొలోమిక్ ప్రొఫైల్‌లలో అధిక సారూప్యతను కలిగి ఉన్నాయని కూడా చూపిస్తున్నాయి, ఇది కణుపు పరిమాణంతో సంబంధం లేకుండా నిరపాయమైన కారణం యొక్క క్రియాత్మక నిర్వచనం స్థిరంగా ఉంటుందని సూచిస్తుంది. అందువల్ల, CT స్కాన్‌లో కణుపులు మొదటగా కనుగొనబడినప్పుడు, ఆధునిక రోగనిర్ధారణ సీరం మెటబొలైట్ ప్యానెల్‌లు వాటిని తోసిపుచ్చడానికి ఒకే పరీక్షను అందించగలవు మరియు వరుస పర్యవేక్షణను తగ్గించగలవు. అదే సమయంలో, ఇదే మెటబాలిక్ బయోమార్కర్ల ప్యానెల్, 6 మిమీ లేదా అంతకంటే ఎక్కువ పరిమాణం గల క్యాన్సర్ కణుపులను నిరపాయమైన కణుపుల నుండి వేరు చేసింది మరియు CT చిత్రాలలో సారూప్య పరిమాణం మరియు అస్పష్టమైన రూపాత్మక లక్షణాలు గల IPNల కోసం కచ్చితమైన అంచనాలను అందించింది. ఈ సీరం జీవక్రియ వర్గీకరణ సాధనం 0.927 AUC తో ≥6 mm కణుపుల క్యాన్సర్‌ను అంచనా వేయడంలో బాగా పనిచేసింది. మొత్తంగా చూస్తే, మా ఫలితాలు ప్రత్యేకమైన సీరం మెటబొలోమిక్ సంకేతాలు, కణుపు పరిమాణంతో సంబంధం లేకుండా, ప్రారంభ కణితి-ప్రేరిత జీవక్రియ మార్పులను ప్రత్యేకంగా ప్రతిబింబించగలవని మరియు ప్రమాద సూచికలుగా సంభావ్య విలువను కలిగి ఉంటాయని సూచిస్తున్నాయి.
ముఖ్యంగా, లంగ్ అడెనోకార్సినోమా (LUAD) మరియు స్క్వామస్ సెల్ కార్సినోమా (LUSC) అనేవి నాన్-స్మాల్ సెల్ లంగ్ క్యాన్సర్ (NSCLC) యొక్క ప్రధాన రకాలు. LUSC పొగాకు వాడకంతో బలంగా సంబంధం కలిగి ఉన్నందున47 మరియు CT స్క్రీనింగ్‌లో యాదృచ్ఛికంగా కనుగొనబడిన ఊపిరితిత్తుల కణుపులలో LUAD అత్యంత సాధారణ హిస్టాలజీ అయినందున48, మా క్లాసిఫైయర్ మోడల్ ప్రత్యేకంగా స్టేజ్ I అడెనోకార్సినోమా నమూనాల కోసం నిర్మించబడింది. వాంగ్ మరియు అతని సహచరులు కూడా LUAD పై దృష్టి సారించి, ఆరోగ్యవంతుల నుండి ప్రారంభ-దశ ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్‌ను వేరు చేయడానికి లిపిడోమిక్స్ ఉపయోగించి తొమ్మిది లిపిడ్ సిగ్నేచర్‌లను గుర్తించారు17. మేము ప్రస్తుత క్లాసిఫైయర్ మోడల్‌ను 16 స్టేజ్ I LUSC కేసులు మరియు 74 నిరపాయమైన కణుపులపై పరీక్షించాము మరియు తక్కువ LUSC అంచనా కచ్చితత్వాన్ని (AUC 0.776) గమనించాము, ఇది LUAD మరియు LUSC వాటి స్వంత మెటబొలోమిక్ సిగ్నేచర్‌లను కలిగి ఉండవచ్చని సూచిస్తుంది. నిజానికి, LUAD మరియు LUSC వాటి వ్యాధి కారణం, జీవ మూలం మరియు జన్యుపరమైన లోపాలలో విభిన్నంగా ఉంటాయని నిరూపించబడింది49. అందువల్ల, స్క్రీనింగ్ కార్యక్రమాలలో జనాభా ఆధారిత ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ గుర్తింపు కోసం శిక్షణా నమూనాలలో ఇతర రకాల హిస్టాలజీని చేర్చాలి.
ఇక్కడ, ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణ సమూహాలు మరియు నిరపాయమైన కణుపులతో పోల్చినప్పుడు ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాలో అత్యంత తరచుగా మార్పులకు గురయ్యే ఆరు మార్గాలను మేము గుర్తించాము. క్సాంథైన్ మరియు హైపోక్సాంథైన్ అనేవి ప్యూరిన్ జీవక్రియ మార్గం యొక్క సాధారణ జీవక్రియ ఉత్పన్నాలు. మా ఫలితాలకు అనుగుణంగా, ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణ సమూహాలు లేదా ప్రీఇన్వాసివ్ దశలో ఉన్న రోగులతో పోల్చినప్పుడు, ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా ఉన్న రోగుల సీరం లేదా కణజాలాలలో ప్యూరిన్ జీవక్రియకు సంబంధించిన మధ్యస్థాలు గణనీయంగా పెరిగాయి¹⁵,⁵⁰. పెరిగిన సీరం క్సాంథైన్ మరియు హైపోక్సాంథైన్ స్థాయిలు వేగంగా వృద్ధి చెందుతున్న క్యాన్సర్ కణాలకు అవసరమైన అనాబోలిజంను ప్రతిబింబించవచ్చు. గ్లూకోజ్ జీవక్రియ యొక్క అస్తవ్యస్తత క్యాన్సర్ జీవక్రియ యొక్క ఒక సుప్రసిద్ధ లక్షణం⁵¹. ఇక్కడ, HC మరియు BN సమూహాలతో పోల్చినప్పుడు LA సమూహంలో పైరువేట్ మరియు లాక్టేట్‌లలో గణనీయమైన పెరుగుదలను మేము గమనించాము, ఇది నాన్-స్మాల్ సెల్ లంగ్ క్యాన్సర్ (NSCLC) రోగులు మరియు ఆరోగ్యకరమైన నియంత్రణ సమూహాల సీరం మెటాబోలోమ్ ప్రొఫైల్‌లలో గ్లైకోలిటిక్ మార్గం అసాధారణతలపై మునుపటి నివేదికలకు అనుగుణంగా ఉంది. ఫలితాలు స్థిరంగా ఉన్నాయి⁵²,⁵³.
ముఖ్యంగా, ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాల సీరమ్‌లో పైరువేట్ మరియు ట్రిప్టోఫాన్ జీవక్రియల మధ్య విలోమ సంబంధాన్ని మేము గమనించాము. HC లేదా BN సమూహంతో పోలిస్తే LA సమూహంలో సీరమ్ ట్రిప్టోఫాన్ స్థాయిలు తగ్గాయి. ఆసక్తికరంగా, ప్రాస్పెక్టివ్ కోహోర్ట్‌ను ఉపయోగించి గతంలో చేసిన ఒక పెద్ద-స్థాయి అధ్యయనంలో, రక్తంలో ప్రసరించే ట్రిప్టోఫాన్ తక్కువ స్థాయిలో ఉండటం ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ ప్రమాదం పెరగడంతో సంబంధం కలిగి ఉందని కనుగొన్నారు 54. ట్రిప్టోఫాన్ అనేది ఒక ఆవశ్యక అమైనో ఆమ్లం, దీనిని మనం పూర్తిగా ఆహారం నుండి పొందుతాము. ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాలో సీరమ్ ట్రిప్టోఫాన్ క్షీణత ఈ మెటబొలైట్ యొక్క వేగవంతమైన క్షీణతను ప్రతిబింబిస్తుందని మేము నిర్ధారించాము. కైనూరెనిన్ మార్గం ద్వారా ట్రిప్టోఫాన్ విచ్ఛిన్నం యొక్క అంతిమ ఉత్పత్తియే డి నోవో NAD+ సంశ్లేషణకు మూలం అని అందరికీ తెలిసిందే. NAD+ ప్రధానంగా సాల్వేజ్ మార్గం ద్వారా ఉత్పత్తి అవుతుంది కాబట్టి, ఆరోగ్యం మరియు వ్యాధిలో ట్రిప్టోఫాన్ జీవక్రియలో NAD+ యొక్క ప్రాముఖ్యత ఇంకా నిర్ధారించబడలేదు46. TCGA డేటాబేస్ యొక్క మా విశ్లేషణలో, సాధారణ నియంత్రణలతో పోలిస్తే ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాలో ట్రిప్టోఫాన్ ట్రాన్స్‌పోర్టర్ సొల్యూట్ ట్రాన్స్‌పోర్టర్ 7A5 (SLC7A5) యొక్క వ్యక్తీకరణ గణనీయంగా పెరిగిందని మరియు ఇది గ్లైకోలిటిక్ ఎంజైమ్ GAPDH యొక్క వ్యక్తీకరణతో సానుకూలంగా సంబంధం కలిగి ఉందని తేలింది. గత అధ్యయనాలు ప్రధానంగా యాంటీట్యూమర్ రోగనిరోధక ప్రతిస్పందనను అణచివేయడంలో ట్రిప్టోఫాన్ క్యాటాబోలిజం పాత్రపై దృష్టి సారించాయి40,41,42. ఇక్కడ మేము ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కణాలలో SLC7A5 యొక్క నాక్‌డౌన్ ద్వారా ట్రిప్టోఫాన్ గ్రహణాన్ని నిరోధించడం వలన, తదనంతరం సెల్యులార్ NAD స్థాయిలు తగ్గడం మరియు దానితో పాటు గ్లైకోలిటిక్ చర్య బలహీనపడటం జరుగుతుందని ప్రదర్శిస్తున్నాము. సారాంశంలో, మా అధ్యయనం ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా యొక్క ప్రాణాంతక పరివర్తనతో సంబంధం ఉన్న సీరం జీవక్రియలోని మార్పులకు జీవశాస్త్రపరమైన ఆధారాన్ని అందిస్తుంది.
NSCLC ఉన్న రోగులలో EGFR ఉత్పరివర్తనలు అత్యంత సాధారణ డ్రైవర్ ఉత్పరివర్తనలు. మా అధ్యయనంలో, EGFR ఉత్పరివర్తన ఉన్న రోగుల (n = 41) మొత్తం మెటాబోలోమిక్ ప్రొఫైల్‌లు వైల్డ్-టైప్ EGFR ఉన్న రోగుల (n = 31) మాదిరిగానే ఉన్నాయని మేము కనుగొన్నాము, అయినప్పటికీ అసిల్‌కార్నిటైన్ రోగులలో కొంతమంది EGFR మ్యూటెంట్ రోగులలో సీరం స్థాయిలు తగ్గినట్లు మేము కనుగొన్నాము. అసిల్‌కార్నిటైన్‌ల యొక్క స్థాపించబడిన పని ఏమిటంటే, అసిల్ సమూహాలను సైటోప్లాజం నుండి మైటోకాండ్రియల్ మ్యాట్రిక్స్‌లోకి రవాణా చేయడం, ఇది కొవ్వు ఆమ్లాల ఆక్సీకరణకు దారితీసి శక్తిని ఉత్పత్తి చేస్తుంది 55. మా పరిశోధనలకు అనుగుణంగా, ఇటీవలి ఒక అధ్యయనం కూడా 102 ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా కణజాల నమూనాల యొక్క గ్లోబల్ మెటాబోలోమ్‌ను విశ్లేషించడం ద్వారా EGFR మ్యూటెంట్ మరియు EGFR వైల్డ్-టైప్ కణితుల మధ్య సారూప్య మెటాబోలోమ్ ప్రొఫైల్‌లను గుర్తించింది 50. ఆసక్తికరంగా, EGFR మ్యూటెంట్ సమూహంలో కూడా అసిల్‌కార్నిటైన్ కంటెంట్ కనుగొనబడింది. అందువల్ల, అసిల్‌కార్నిటైన్ స్థాయిలలో మార్పులు EGFR-ప్రేరిత జీవక్రియ మార్పులను మరియు అంతర్లీన పరమాణు మార్గాలను ప్రతిబింబిస్తాయా అనే దానిపై మరింత అధ్యయనం అవసరం కావచ్చు.
ముగింపుగా, మా అధ్యయనం ఊపిరితిత్తుల కణుపుల భేదాత్మక నిర్ధారణ కోసం ఒక సీరం జీవక్రియ వర్గీకరణను ఏర్పాటు చేస్తుంది మరియు CT స్కాన్ స్క్రీనింగ్ ఆధారంగా ప్రమాద అంచనాను మెరుగుపరచడానికి మరియు వైద్య నిర్వహణను సులభతరం చేయడానికి ఒక కార్యప్రవాహాన్ని ప్రతిపాదిస్తుంది.
ఈ అధ్యయనం సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయ క్యాన్సర్ ఆసుపత్రి, సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయ మొదటి అనుబంధ ఆసుపత్రి, మరియు జెంగ్‌జౌ విశ్వవిద్యాలయ క్యాన్సర్ ఆసుపత్రి యొక్క నైతిక కమిటీలచే ఆమోదించబడింది. డిస్కవరీ మరియు అంతర్గత ధ్రువీకరణ సమూహాలలో, సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయ క్యాన్సర్ సెంటర్‌లోని క్యాన్సర్ నియంత్రణ మరియు నివారణ విభాగంలో వార్షిక వైద్య పరీక్షలు చేయించుకుంటున్న వ్యక్తుల నుండి 174 ఆరోగ్యకరమైన సీరం నమూనాలు, 244 నిరపాయమైన కణుపుల సీరం నమూనాలు మరియు 166 నిరపాయమైన కణుపుల సీరం నమూనాలు సేకరించబడ్డాయి. స్టేజ్ I ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమాలను సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయ క్యాన్సర్ సెంటర్ నుండి సేకరించారు. బాహ్య ధ్రువీకరణ సమూహంలో, సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయ మొదటి అనుబంధ ఆసుపత్రి నుండి 48 నిరపాయమైన కణుపుల కేసులు, 39 స్టేజ్ I ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా కేసులు మరియు జెంగ్‌జౌ క్యాన్సర్ ఆసుపత్రి నుండి 24 స్టేజ్ I ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా కేసులు ఉన్నాయి. స్థాపించబడిన మెటబాలిక్ క్లాసిఫైయర్ యొక్క రోగనిర్ధారణ సామర్థ్యాన్ని పరీక్షించడానికి, సన్ యట్-సెన్ యూనివర్శిటీ క్యాన్సర్ సెంటర్ 16 స్టేజ్ I స్క్వామస్ సెల్ ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ కేసులను కూడా సేకరించింది (రోగి లక్షణాలు అనుబంధ పట్టిక 5లో చూపబడ్డాయి). డిస్కవరీ కోహార్ట్ మరియు ఇంటర్నల్ వాలిడేషన్ కోహార్ట్ నుండి నమూనాలను జనవరి 2018 మరియు మే 2020 మధ్య సేకరించారు. ఎక్స్టర్నల్ వాలిడేషన్ కోహార్ట్ కోసం నమూనాలను ఆగస్టు 2021 మరియు అక్టోబర్ 2022 మధ్య సేకరించారు. లింగ పక్షపాతాన్ని తగ్గించడానికి, ప్రతి కోహార్ట్‌కు సుమారుగా సమాన సంఖ్యలో పురుష మరియు స్త్రీ కేసులను కేటాయించారు. డిస్కవరీ టీమ్ మరియు ఇంటర్నల్ రివ్యూ టీమ్. పాల్గొనేవారి లింగం స్వీయ-నివేదిక ఆధారంగా నిర్ణయించబడింది. పాల్గొన్న వారందరి నుండి సమాచార సమ్మతి పొందబడింది మరియు ఎటువంటి పరిహారం అందించబడలేదు. విశ్లేషణ సమయంలో 2 నుండి 5 సంవత్సరాల వరకు స్థిరమైన CT స్కాన్ స్కోరు ఉన్న వారిని నిరపాయమైన నాడ్యూల్స్ ఉన్నవారిగా పరిగణించారు, అయితే శస్త్రచికిత్సకు ముందు సేకరించి, హిస్టోపాథాలజీ ద్వారా నిర్ధారణ చేయబడిన ఎక్స్టర్నల్ వాలిడేషన్ నమూనాలోని ఒక కేసు దీనికి మినహాయింపు. దీర్ఘకాలిక బ్రాంకైటిస్ మినహా. ఊపిరితిత్తుల అడెనోకార్సినోమా కేసులను ఊపిరితిత్తుల కోతకు ముందు సేకరించి, పాథలాజికల్ డయాగ్నసిస్ ద్వారా ధృవీకరించారు. ఉపవాస రక్త నమూనాలను ఎలాంటి ప్రతిస్కందకాలు లేని సీరం వేరుచేసే ట్యూబులలో సేకరించారు. రక్త నమూనాలను గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1 గంట పాటు గడ్డకట్టించి, ఆపై సీరం సూపర్నాటెంట్‌ను సేకరించడానికి 4°C వద్ద 10 నిమిషాల పాటు 2851 × g వద్ద సెంట్రిఫ్యూజ్ చేశారు. మెటబొలైట్ సంగ్రహణ వరకు సీరం అలిక్వోట్‌లను -80°C వద్ద ఘనీభవింపజేశారు. సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయం క్యాన్సర్ సెంటర్‌లోని క్యాన్సర్ నివారణ మరియు వైద్య పరీక్షల విభాగం, 40 నుండి 55 సంవత్సరాల వయస్సు గల పురుషులు మరియు మహిళలు సమాన సంఖ్యలో ఉండేలా, 100 మంది ఆరోగ్యవంతమైన దాతల నుండి సీరం పూల్‌ను సేకరించింది. ప్రతి దాత నమూనా యొక్క సమాన పరిమాణాలను కలిపి, ఫలితంగా వచ్చిన పూల్‌ను అలిక్వోట్ చేసి -80°C వద్ద నిల్వ చేశారు. నాణ్యత నియంత్రణ మరియు డేటా ప్రామాణీకరణ కోసం సీరం మిశ్రమాన్ని రిఫరెన్స్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించారు.
రిఫరెన్స్ సీరం మరియు పరీక్ష నమూనాలను కరిగించి, సంయుక్త వెలికితీత పద్ధతి (MTBE/మిథనాల్/నీరు) 56 ఉపయోగించి మెటబొలైట్‌లను వెలికితీశారు. క్లుప్తంగా, 50 μl సీరంను 225 μl అతి శీతల మిథనాల్ మరియు 750 μl అతి శీతల మిథైల్ టెర్ట్-బ్యూటైల్ ఈథర్ (MTBE)తో కలిపారు. మిశ్రమాన్ని కలిపి, 1 గంట పాటు ఐస్‌పై ఇంక్యుబేట్ చేశారు. ఆ తర్వాత నమూనాలను, కేంబ్రిడ్జ్ ఐసోటోప్ లాబొరేటరీస్ నుండి కొనుగోలు చేసిన ఇంటర్నల్ స్టాండర్డ్స్ (13C-లాక్టేట్, 13C3-పైరువేట్, 13C-మెథియోనిన్, మరియు 13C6-ఐసోల్యూసిన్) కలిగిన 188 μl MS-గ్రేడ్ నీటితో కలిపి, వోర్టెక్స్ మిక్స్ చేశారు. ఆ తర్వాత ఆ మిశ్రమాన్ని 4 °C వద్ద 10 నిమిషాల పాటు 15,000 × g వద్ద సెంట్రిఫ్యూజ్ చేసి, పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ మోడ్‌లలో LC-MS విశ్లేషణ కోసం దిగువ భాగాన్ని రెండు ట్యూబ్‌లలోకి (ఒక్కొక్కటి 125 μL) బదిలీ చేశారు. చివరగా, ఆ నమూనాను హై-స్పీడ్ వాక్యూమ్ కాన్సెంట్రేటర్‌లో పూర్తిగా ఆవిరి చేశారు.
ఎండబెట్టిన మెటబొలైట్‌లను 120 μl 80% అసిటోనైట్రిల్‌లో పునఃసంయోజనం చేసి, 5 నిమిషాల పాటు వోర్టెక్స్ చేసి, 4°C వద్ద 10 నిమిషాల పాటు 15,000 × g వద్ద సెంట్రిఫ్యూజ్ చేశారు. మెటబొలోమిక్స్ అధ్యయనాల కోసం సూపర్నాటెంట్‌లను మైక్రోఇన్‌సర్ట్‌లతో కూడిన అంబర్ గ్లాస్ వయల్స్‌లోకి బదిలీ చేశారు. అల్ట్రా-పెర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-హై-రిజల్యూషన్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (UPLC-HRMS) ప్లాట్‌ఫామ్‌పై లక్ష్యరహిత మెటబొలోమిక్స్ విశ్లేషణ జరిగింది. మెటబొలైట్‌లను డయోనెక్స్ అల్టిమేట్ 3000 UPLC సిస్టమ్ మరియు ACQUITY BEH అమైడ్ కాలమ్ (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, వాటర్స్) ఉపయోగించి వేరు చేశారు. పాజిటివ్ అయాన్ మోడ్‌లో, మొబైల్ ఫేజ్‌లు 95% (A) మరియు 50% అసిటోనైట్రిల్ (B)గా ఉన్నాయి, ప్రతి దానిలో 10 mmol/L అమ్మోనియం అసిటేట్ మరియు 0.1% ఫార్మిక్ యాసిడ్ ఉన్నాయి. నెగటివ్ మోడ్‌లో, మొబైల్ ఫేజ్‌లు A మరియు B వరుసగా 95% మరియు 50% అసిటోనైట్రైల్‌ను కలిగి ఉన్నాయి, రెండు ఫేజ్‌లు 10 mmol/L అమ్మోనియం అసిటేట్‌ను కలిగి ఉన్నాయి, pH = 9. గ్రేడియంట్ ప్రోగ్రామ్ ఈ క్రింది విధంగా ఉంది: 0–0.5 నిమిషాలు, 2% B; 0.5–12 నిమిషాలు, 2–50% B; 12–14 నిమిషాలు, 50–98% B; 14–16 నిమిషాలు, 98% B; 16–16.1 నిమిషాలు, 98% B; 16.1–20 నిమిషాలు, 2% B. ఆటోశాంప్లర్‌లో కాలమ్‌ను 40°C వద్ద మరియు నమూనాను 10°C వద్ద ఉంచారు. ప్రవాహ రేటు 0.3 ml/min, ఇంజెక్షన్ పరిమాణం 3 μl. అధిక పరిమాణంలో డేటాను సేకరించడానికి, ఎలక్ట్రోస్ప్రే అయనైజేషన్ (ESI) సోర్స్‌తో కూడిన Q-ఎక్సాక్టివ్ ఆర్బిట్రాప్ మాస్ స్పెక్ట్రోమీటర్ (థర్మో ఫిషర్ సైంటిఫిక్)ను ఫుల్ స్కాన్ మోడ్‌లో ఆపరేట్ చేసి, ddMS2 మానిటరింగ్ మోడ్‌తో అనుసంధానించారు. MS పారామీటర్లను ఈ క్రింది విధంగా సెట్ చేశారు: స్ప్రే వోల్టేజ్ +3.8 kV/- 3.2 kV, కేశనాళిక ఉష్ణోగ్రత 320°C, షీల్డింగ్ గ్యాస్ 40 arb, సహాయక గ్యాస్ 10 arb, ప్రోబ్ హీటర్ ఉష్ణోగ్రత 350°C, స్కానింగ్ పరిధి 70–1050 m/h, రిజల్యూషన్ 70 000. డేటాను Xcalibur 4.1 (థర్మో ఫిషర్ సైంటిఫిక్) ఉపయోగించి సేకరించారు.
డేటా నాణ్యతను అంచనా వేయడానికి, ప్రతి నమూనా నుండి సూపర్నాటెంట్ యొక్క 10 μL అలిక్వోట్‌లను తీసివేయడం ద్వారా పూల్డ్ క్వాలిటీ కంట్రోల్ (QC) నమూనాలను రూపొందించారు. UPLC-MS సిస్టమ్ యొక్క స్థిరత్వాన్ని అంచనా వేయడానికి విశ్లేషణాత్మక క్రమం ప్రారంభంలో ఆరు క్వాలిటీ కంట్రోల్ నమూనా ఇంజెక్షన్‌లను విశ్లేషించారు. ఆ తర్వాత క్వాలిటీ కంట్రోల్ నమూనాలను క్రమానుగతంగా బ్యాచ్‌లోకి ప్రవేశపెడతారు. ఈ అధ్యయనంలోని సీరం నమూనాల యొక్క మొత్తం 11 బ్యాచ్‌లను LC-MS ద్వారా విశ్లేషించారు. వెలికితీత ప్రక్రియను పర్యవేక్షించడానికి మరియు బ్యాచ్-టు-బ్యాచ్ ప్రభావాలను సర్దుబాటు చేయడానికి, ఆయా బ్యాచ్‌లలో 100 మంది ఆరోగ్యవంతమైన దాతల నుండి సేకరించిన సీరం పూల్ మిశ్రమం యొక్క అలిక్వోట్‌లను రిఫరెన్స్ మెటీరియల్‌గా ఉపయోగించారు. డిస్కవరీ కోహార్ట్, ఇంటర్నల్ వాలిడేషన్ కోహార్ట్ మరియు ఎక్స్‌టర్నల్ వాలిడేషన్ కోహార్ట్‌ల యొక్క అన్‌టార్గెటెడ్ మెటాబోలోమిక్స్ విశ్లేషణను సన్ యట్-సెన్ విశ్వవిద్యాలయం యొక్క మెటాబోలోమిక్స్ సెంటర్‌లో నిర్వహించారు. క్లాసిఫైయర్ మోడల్ యొక్క పనితీరును పరీక్షించడానికి, గ్వాంగ్‌డాంగ్ యూనివర్శిటీ ఆఫ్ టెక్నాలజీ అనాలిసిస్ అండ్ టెస్టింగ్ సెంటర్ యొక్క బాహ్య ప్రయోగశాల కూడా ఎక్స్‌టర్నల్ కోహార్ట్ నుండి 40 నమూనాలను విశ్లేషించింది.
వెలికితీత మరియు పునఃసంయోజనం తర్వాత, సీరం జీవక్రియల సంపూర్ణ పరిమాణాన్ని మల్టిపుల్ రియాక్షన్ మానిటరింగ్ (MRM) మోడ్‌లో ఎలక్ట్రోస్ప్రే అయనైజేషన్ (ESI) సోర్స్‌తో అల్ట్రా-హై పర్ఫార్మెన్స్ లిక్విడ్ క్రోమాటోగ్రఫీ-టాండమ్ మాస్ స్పెక్ట్రోమెట్రీ (అజిలెంట్ 6495 ట్రిపుల్ క్వాడ్రుపోల్) ఉపయోగించి కొలవబడింది. జీవక్రియలను వేరు చేయడానికి ACQUITY BEH అమైడ్ కాలమ్ (2.1 × 100 mm, 1.7 μm, వాటర్స్) ఉపయోగించబడింది. మొబైల్ ఫేజ్‌లో 10 mmol/L అమ్మోనియం అసిటేట్ మరియు 0.1% అమ్మోనియా ద్రావణంతో 90% (A) మరియు 5% అసిటోనైట్రైల్ (B) ఉన్నాయి. గ్రేడియంట్ ప్రోగ్రామ్ ఈ క్రింది విధంగా ఉంది: 0–1.5 నిమిషాలు, 0% B; 1.5–6.5 నిమిషాలు, 0–15% B; 6.5–8 నిమిషాలు, 15% B; 8–8.5 నిమిషాలు, 15%–0% B; 8.5–11.5 నిమిషాలు, 0%B. ఆటోశాంప్లర్‌లో కాలమ్‌ను 40 °C వద్ద మరియు నమూనాను 10 °C వద్ద ఉంచారు. ప్రవాహ రేటు 0.3 mL/min మరియు ఇంజెక్షన్ పరిమాణం 1 μL. MS పారామితులను ఈ క్రింది విధంగా సెట్ చేశారు: కేశనాళిక వోల్టేజ్ ±3.5 kV, నెబ్యులైజర్ పీడనం 35 psi, షీత్ గ్యాస్ ప్రవాహం 12 L/min, షీత్ గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రత 350°C, డ్రైయింగ్ గ్యాస్ ఉష్ణోగ్రత 250°C, మరియు డ్రైయింగ్ గ్యాస్ ప్రవాహం 14 l/min. ట్రిప్టోఫాన్, పైరువేట్, లాక్టేట్, హైపోక్సాంథైన్ మరియు క్సాంథైన్‌ల MRM మార్పిడులు వరుసగా 205.0–187.9, 87.0–43.4, 89.0–43.3, 135.0–92.3 మరియు 151.0–107.9 గా ఉన్నాయి. మాస్ హంటర్ B.07.00 (అజిలెంట్ టెక్నాలజీస్) ఉపయోగించి డేటా సేకరించబడింది. సీరం నమూనాల కోసం, ప్రామాణిక మిశ్రమ ద్రావణాల క్రమాంకన వక్రరేఖలను ఉపయోగించి ట్రిప్టోఫాన్, పైరువేట్, లాక్టేట్, హైపోక్సాంథిన్ మరియు క్సాంథిన్ పరిమాణీకరించబడ్డాయి. కణ నమూనాల కోసం, ట్రిప్టోఫాన్ కంటెంట్ అంతర్గత ప్రామాణికం మరియు కణ ప్రోటీన్ ద్రవ్యరాశికి అనుగుణంగా సాధారణీకరించబడింది.
కాంపౌండ్ డిస్కవరీ 3.1 మరియు ట్రేస్‌ఫైండర్ 4.0 (థర్మో ఫిషర్ సైంటిఫిక్) ఉపయోగించి పీక్ ఎక్స్‌ట్రాక్షన్ (m/z మరియు రిటెన్షన్ టైమ్ (RT)) నిర్వహించబడింది. బ్యాచ్‌ల మధ్య సంభావ్య వ్యత్యాసాలను తొలగించడానికి, సాపేక్ష సమృద్ధిని పొందడానికి పరీక్ష నమూనా యొక్క ప్రతి లక్షణ శిఖరాన్ని అదే బ్యాచ్ నుండి వచ్చిన రిఫరెన్స్ మెటీరియల్ యొక్క లక్షణ శిఖరంతో భాగించబడింది. ప్రామాణీకరణకు ముందు మరియు తర్వాత అంతర్గత ప్రమాణాల సాపేక్ష ప్రామాణిక విచలనాలు అనుబంధ పట్టిక 6లో చూపబడ్డాయి. రెండు సమూహాల మధ్య వ్యత్యాసాలు ఫాల్స్ డిస్కవరీ రేట్ (FDR<0.05, విల్కాక్సన్ సైన్డ్ ర్యాంక్ టెస్ట్) మరియు ఫోల్డ్ చేంజ్ (>1.2 లేదా <0.83) ద్వారా వర్గీకరించబడ్డాయి. సంగ్రహించిన ఫీచర్ల యొక్క రా MS డేటా మరియు రిఫరెన్స్ సీరం-సరిచేసిన MS డేటా వరుసగా అనుబంధ డేటా 1 మరియు అనుబంధ డేటా 2లో చూపబడ్డాయి. గుర్తించబడిన మెటబొలైట్‌లు, ఊహాజనితంగా వ్యాఖ్యానించబడిన సమ్మేళనాలు, ఊహాజనితంగా వర్గీకరించబడిన సమ్మేళన తరగతులు మరియు తెలియని సమ్మేళనాలతో సహా నాలుగు నిర్వచించిన గుర్తింపు స్థాయిల ఆధారంగా పీక్ అనోటేషన్ నిర్వహించబడింది 22. కాంపౌండ్ డిస్కవరీ 3.1 (mzCloud, HMDB, Chemspider) లోని డేటాబేస్ శోధనల ఆధారంగా, MS/MS ద్వారా ధృవీకరించబడిన ప్రమాణాలతో సరిపోలిన లేదా mzCloud (స్కోర్ > 85) లేదా Chemspider లో ఖచ్చితమైన సరిపోలిక వ్యాఖ్యానాలు ఉన్న జీవసంబంధ సమ్మేళనాలను చివరకు డిఫరెన్షియల్ మెటాబోలోమ్ మధ్య ఇంటర్మీడియట్‌లుగా ఎంపిక చేశారు. ప్రతి ఫీచర్ కోసం పీక్ వ్యాఖ్యానాలు సప్లిమెంటరీ డేటా 3లో చేర్చబడ్డాయి. సమ్-నార్మలైజ్డ్ మెటాబోలైట్ సమృద్ధి యొక్క ఏకచర విశ్లేషణ కోసం మెటాబోఅనలిస్ట్ 5.0 ఉపయోగించబడింది. మెటాబోఅనలిస్ట్ 5.0 గణనీయంగా విభిన్నమైన మెటాబోలైట్‌ల ఆధారంగా KEGG పాత్‌వే ఎన్‌రిచ్‌మెంట్ విశ్లేషణను కూడా మూల్యాంకనం చేసింది. ప్రిన్సిపల్ కాంపోనెంట్ అనాలిసిస్ (PCA) మరియు పార్షియల్ లీస్ట్ స్క్వేర్స్ డిస్క్రిమినెంట్ అనాలిసిస్ (PLS-DA) లను స్టాక్ నార్మలైజేషన్ మరియు ఆటోస్కేలింగ్‌తో ropls సాఫ్ట్‌వేర్ ప్యాకేజీ (v.1.26.4) ఉపయోగించి విశ్లేషించారు. నాడ్యూల్ మాలిగ్నెన్సీని అంచనా వేయడానికి సరైన మెటాబోలైట్ బయోమార్కర్ మోడల్‌ను లీస్ట్ అబ్సొల్యూట్ ష్రింకేజ్ అండ్ సెలెక్షన్ ఆపరేటర్ (LASSO, R ప్యాకేజీ v.4.1-3)తో బైనరీ లాజిస్టిక్ రిగ్రెషన్ ఉపయోగించి రూపొందించారు. pROC ప్యాకేజీ (v.1.18.0.) ప్రకారం ROC విశ్లేషణ ఆధారంగా AUCని అంచనా వేయడం ద్వారా డిటెక్షన్ మరియు వాలిడేషన్ సెట్‌లలో డిస్క్రిమినెంట్ మోడల్ యొక్క పనితీరును నిర్ధారించడం జరిగింది. మోడల్ యొక్క గరిష్ట యూడెన్ ఇండెక్స్ (సెన్సిటివిటీ + స్పెసిఫిసిటీ – 1) ఆధారంగా సరైన ప్రాబబిలిటీ కటాఫ్‌ను పొందడం జరిగింది. థ్రెషోల్డ్ కంటే తక్కువ లేదా ఎక్కువ విలువలు ఉన్న నమూనాలను వరుసగా బెనైన్ నాడ్యూల్స్ మరియు లంగ్ అడెనోకార్సినోమాగా అంచనా వేయడం జరుగుతుంది.
A549 కణాలను (#CCL-185, అమెరికన్ టైప్ కల్చర్ కలెక్షన్) 10% FBS కలిగిన F-12K మాధ్యమంలో పెంచారు. SLC7A5ను లక్ష్యంగా చేసుకున్న షార్ట్ హెయిర్‌పిన్ RNA (shRNA) శ్రేణులు మరియు ఒక లక్ష్యరహిత నియంత్రణ (NC)ను pLKO.1-puro అనే లెంటివైరల్ వెక్టర్‌లోకి చొప్పించారు. shSLC7A5 యొక్క యాంటీసెన్స్ శ్రేణులు ఈ క్రింది విధంగా ఉన్నాయి: Sh1 (5′-GGAGAAACCTGATGAACAGTT-3′), Sh2 (5′-GCCGTGGACTTCGGGAACTAT-3′). SLC7A5 (#5347) మరియు ట్యూబులిన్ (#2148)లకు సంబంధించిన యాంటీబాడీలను సెల్ సిగ్నలింగ్ టెక్నాలజీ నుండి కొనుగోలు చేశారు. వెస్ట్రన్ బ్లాట్ విశ్లేషణ కోసం SLC7A5 మరియు ట్యూబులిన్‌లకు సంబంధించిన యాంటీబాడీలను 1:1000 పలుచనలో ఉపయోగించారు.
సీహార్స్ XF గ్లైకోలిటిక్ స్ట్రెస్ టెస్ట్ బాహ్య కణ ఆమ్లీకరణ (ECAR) స్థాయిలను కొలుస్తుంది. ఈ పరీక్షలో, ECAR ద్వారా కొలవబడిన కణ గ్లైకోలిటిక్ సామర్థ్యాన్ని పరీక్షించడానికి గ్లూకోజ్, ఒలిగోమైసిన్ A, మరియు 2-DG లను వరుసగా అందించారు.
నాన్-టార్గెటింగ్ కంట్రోల్ (NC) మరియు shSLC7A5 (Sh1, Sh2) తో ట్రాన్స్‌ఫెక్ట్ చేయబడిన A549 కణాలను 10 సెం.మీ వ్యాసం గల డిష్‌లలో రాత్రిపూట ప్లేట్ చేశారు. కణ జీవక్రియలను 1 మి.లీ అతి శీతల 80% జల మిథనాల్‌తో సంగ్రహించారు. మిథనాల్ ద్రావణంలోని కణాలను గీకి తీసి, ఒక కొత్త ట్యూబ్‌లోకి సేకరించి, 4°C వద్ద 15 నిమిషాల పాటు 15,000 × g వద్ద సెంట్రిఫ్యూజ్ చేశారు. 800 µl సూపర్నాటెంట్‌ను సేకరించి, హై-స్పీడ్ వాక్యూమ్ కాన్సంట్రేటర్‌ను ఉపయోగించి ఆరబెట్టారు. ఆరబెట్టిన జీవక్రియల పెల్లెట్‌లను పైన వివరించిన విధంగా LC-MS/MS ఉపయోగించి ట్రిప్టోఫాన్ స్థాయిల కోసం విశ్లేషించారు. A549 కణాలలో (NC మరియు shSLC7A5) సెల్యులార్ NAD(H) స్థాయిలను తయారీదారు సూచనల ప్రకారం క్వాంటిటేటివ్ NAD+/NADH కలరిమెట్రిక్ కిట్ (#K337, బయోవిజన్) ఉపయోగించి కొలిచారు. జీవక్రియల పరిమాణాన్ని సాధారణీకరించడానికి ప్రతి నమూనాకు ప్రోటీన్ స్థాయిలను కొలిచారు.
నమూనా పరిమాణాన్ని ప్రాథమికంగా నిర్ధారించడానికి ఎటువంటి గణాంక పద్ధతులను ఉపయోగించలేదు. బయోమార్కర్ ఆవిష్కరణను లక్ష్యంగా చేసుకున్న మునుపటి మెటాబోలోమిక్స్ అధ్యయనాలు15,18 పరిమాణ నిర్ధారణకు బెంచ్‌మార్క్‌లుగా పరిగణించబడ్డాయి మరియు ఈ నివేదికలతో పోలిస్తే, మా నమూనా తగినంతగా ఉంది. అధ్యయన సమూహం నుండి ఏ నమూనాలూ మినహాయించబడలేదు. లక్ష్యరహిత మెటాబోలోమిక్స్ అధ్యయనాల కోసం సీరం నమూనాలను యాదృచ్ఛికంగా ఒక ఆవిష్కరణ సమూహానికి (306 కేసులు, 74.6%) మరియు ఒక అంతర్గత ధ్రువీకరణ సమూహానికి (104 కేసులు, 25.4%) కేటాయించారు. లక్షిత మెటాబోలోమిక్స్ అధ్యయనాల కోసం మేము ఆవిష్కరణ సమూహం నుండి ప్రతి సమూహం నుండి 70 కేసులను యాదృచ్ఛికంగా ఎంచుకున్నాము. LC-MS డేటా సేకరణ మరియు విశ్లేషణ సమయంలో పరిశోధకులకు సమూహ కేటాయింపు గురించి తెలియకుండా ఉంచారు. మెటాబోలోమిక్స్ డేటా మరియు కణ ప్రయోగాల గణాంక విశ్లేషణలు సంబంధిత ఫలితాలు, చిత్రాల వివరణలు మరియు పద్ధతుల విభాగాలలో వివరించబడ్డాయి. సెల్యులార్ ట్రిప్టోఫాన్, NADT మరియు గ్లైకోలిటిక్ కార్యాచరణ యొక్క పరిమాణీకరణ ఒకే విధమైన ఫలితాలతో మూడుసార్లు స్వతంత్రంగా నిర్వహించబడింది.
అధ్యయన రూపకల్పన గురించి మరింత సమాచారం కోసం, ఈ వ్యాసానికి సంబంధించిన నేచురల్ పోర్ట్‌ఫోలియో రిపోర్ట్ అబ్‌స్ట్రాక్ట్‌ను చూడండి.
సంగ్రహించిన ఫీచర్ల యొక్క ముడి MS డేటా మరియు రిఫరెన్స్ సీరం యొక్క సాధారణీకరించిన MS డేటా వరుసగా సప్లిమెంటరీ డేటా 1 మరియు సప్లిమెంటరీ డేటా 2లో చూపబడ్డాయి. డిఫరెన్షియల్ ఫీచర్ల కోసం పీక్ అనోటేషన్లు సప్లిమెంటరీ డేటా 3లో అందించబడ్డాయి. LUAD TCGA డేటాసెట్‌ను https://portal.gdc.cancer.gov/ నుండి డౌన్‌లోడ్ చేసుకోవచ్చు. గ్రాఫ్ గీయడానికి అవసరమైన ఇన్‌పుట్ డేటా సోర్స్ డేటాలో అందించబడింది. ఈ ఆర్టికల్ కోసం సోర్స్ డేటా అందించబడింది.
నేషనల్ లంగ్ స్క్రీనింగ్ స్టడీ గ్రూప్, మొదలైనవి. తక్కువ-మోతాదు కంప్యూటెడ్ టోమోగ్రఫీతో ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ మరణాలను తగ్గించడం. నార్తర్న్ ఇంగ్లాండ్. జె. మెడ్. 365, 395–409 (2011).
క్రేమర్, బిఎస్, బెర్గ్, కెడి, అబెర్లే, డిఆర్ మరియు ప్రొఫెట్, పిసి తక్కువ-మోతాదు హెలికల్ సిటిని ఉపయోగించి ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ స్క్రీనింగ్: నేషనల్ లంగ్ స్క్రీనింగ్ స్టడీ (ఎన్ఎల్ఎస్టి) నుండి ఫలితాలు. జె. మెడ్. స్క్రీన్ 18, 109–111 (2011).
డి కోనింగ్, హెచ్‌జె, మరియు ఇతరులు. యాదృచ్ఛిక ట్రయల్‌లో వాల్యూమెట్రిక్ CT స్క్రీనింగ్‌తో ఊపిరితిత్తుల క్యాన్సర్ మరణాలను తగ్గించడం. నార్తర్న్ ఇంగ్లాండ్. జె. మెడ్. 382, ​​503–513 (2020).