Metabolomika v plazmě jako nástroj k rozlišení maligního z pozitivního z PET

PET-CT je nepostradatelná technika ve stagingu rakoviny plic, kde se téměř žádná plicní léze nezjišťuje, protože jeho citlivost dosáhne 96%. Pet-CT však často nedokáže rozlišit mezi maligní a neligní SPN-pozitivní PET se specifičností pouze 23%. 40-50% těchto pacientů se doporučuje opakovat své CT po třech až šesti měsících, aby sledovaly progresi jejich lézí, což zpozdilo jasnou a správnou diagnózu rakoviny a následnou terapii. Více než 10% pacientů s metastazizovaným SPN při skenování PET-CT podstoupí kvůli této diagnostické nejistotě zbytečnou chirurgický zákrok.

Kvůli těmto současným výzvám budou vyšetřovatelé hledat metabolitové biomarkery, které umožňují diskriminaci mezi benigní a maligní SPN. Biomarkery jsou definovány jako „charakteristiky, které jsou objektivně měřeny a hodnoceny jako ukazatele normálních biologických procesů, patologických procesů nebo farmakologických reakcí na terapeutické intervence“. Tento výzkum se zaměří na metabolomické/metabolitové biomarkery, protože metabolické přeprogramování je jednou z charakteristických znaků rakovinných buněk. Jakmile se onemocnění objeví, rakovinné buňky přeprogramují svůj metabolismus, aby se splnila zvýšená míra proliferace a spotřeby energie. Změny v metabolismu mají za následek změny v koncentraci metabolických konečných produktů, metabolitů, intra- i extracelulárních. Tento princip umožňuje detekci maligních SPN měřením koncentrací metabolitů v plazmě.

Klinická použitelnost metabolitových biomarkerů se z dříve publikované práce objevila. Použití metabolomiky založené na jaderné rezonanci protonové jaderné rezonance (1H-NMR), předchozí studie naší výzkumné skupiny prokázala, že jediná plazmatická analýza glutamátu by mohla zvýšit diskriminační specificitu PET-CT z 23% na 81% u populace pacientů pozitivní na PET. K dosažení klinické fáze je však stále zapotřebí dalšího vývoje a optimalizace.

Tato prospektivní studie bude nejen studovat plazmatický glutamát, ale také plazmatické hladiny 61 dalších metabolitů. Těchto 61 dalších metabolitů bylo identifikováno v plazmě v předchozí studii provedené naší výzkumnou skupinou s použitím 1H-NMR. Ukázalo se, že iseveral těchto metabolitů, včetně laktátu, acetátu, cysteinu a asparaginu, již významně přispívá k maligním procesům. Kromě zahrnutí více metabolitů ve srovnání s dříve provedenou studií bude použita jiná technika jiná než 1H-NMR. Přestože je 1H-NMR charakterizován svou nedestruktivní a rychlou přípravou vzorku a kvantitativní povahou, ve většině nemocnic je to velmi nákladná technika, která je obvykle nedostupná. Vzhledem k tomu, že tato studie si klade za cíl najít metabolity v plazmě, které mohou sloužit jako klinické biomarkery pro rozlišení mezi benigními a maligními SPN, bude použita široce dostupná technika, která se nazývá vysoce výkonná kapalinová chromatografie (HPLC).

Vzhledem k tomu, že 61 metabolitů zájmu lze rozdělit do více chemických tříd, jako jsou aminokyseliny a organické kyseliny, budou vyžadovány různé metody HPLC. Po vývoji vhodné metody pro identifikaci a kvantifikaci metabolitu se měří vzorky plazmy a budou kvantifikovány metabolity. Porovnáním koncentrací metabolitu ve vzorcích plazmy odvozené od pacientů s benigní SPN a maligního SPN se vyšetřovatelé snaží najít významné rozdíly v koncentracích metabolitů mezi těmito dvěma skupinami. Významně změněné metabolity by pak mohly potenciálně sloužit jako plazmatické biomarkery pro rozlišení benigních a maligních SPN, čímž se zlepšila diagnostická přesnost.