Sérový molekulární spektrální screening na bázi SERS pro benigní a maligní plicní proliferativní uzliny (SERS on lung)

V roce 2020 bylo na celém světě přibližně 19,3 milionů nových případů rakoviny a téměř 10 milionů úmrtí na rakovinu. Mezi nimi byl počet nových případů rakoviny plic přibližně 2,21 milionu, což představuje 11,4 % z celkového počtu nových případů rakoviny. Na rakovinu plic zemřelo přibližně 1,8 milionu, což je první místo mezi úmrtími na rakovinu. V tomto roce byl počet nových případů rakoviny plic v Číně 816 000, což představuje 37 % z celosvětového počtu. V roce 2022 se poslední počet případů rakoviny plic v Číně zvýšil na 1,0606 milionu a počet úmrtí na rakovinu plic byl 733 000. Pokud jde o 5letou míru přežití pacientů s rakovinou plic, data zveřejněná v roce 2018 v Číně (2012–2015) byla 19,7 %, což je stále velký rozdíl oproti celkové míře 5letého přežití s ​​rakovinou, která do roku 2030 činila 46,6 %. navržený v „Prováděcím plánu pro akční opatření pro prevenci a kontrolu rakoviny ve zdravé Číně (2023–2030)“. Prognóza rakoviny plic v různých stádiích je zcela odlišná. Pětileté přežití u karcinomu plic stadia I je 77 %~92 % a pětileté přežití u karcinomu plic stadia IIIA~IVB je 0-36 %. Proto je včasná diagnostika a léčba rakoviny plic klíčem ke zlepšení pětiletého přežití rakoviny plic a zlepšení prognózy pacientů. Většina pacientů s rakovinou plic je však již v době diagnózy v pozdním stádiu rakoviny plic a propásli příležitost k radikální léčbě. Hlavním důvodem je nedostatečně prováděná primární a sekundární prevence. Je nutné vyvinout pokročilé technologie a začlenit je do obecných zásad pro širokou propagaci.

Plicní uzliny jsou časnými projevy rakoviny plic. S popularizací CT screeningu hrudníku ve fyzikálních vyšetřeních se při fyzikálních vyšetřeních nachází stále více plicních uzlů, včetně různých typů malých uzlů, jako jsou zánětlivé léze, benigní nádorové léze a maligní nádorové léze. Aby lékaři identifikovali tyto typy uzlů, často posuzují dvourozměrné zobrazovací rysy uzlů na základě svých osobních zkušeností, jako je průměr roviny, zda existují otřepy, laloky, kalcifikace a další rysy, aby mohli posoudit pravděpodobnost malignity plic. uzliny, ale přesnost posouzení benigních a maligních uzlin tímto způsobem úzce souvisí se zkušenostmi a senioritou klinických lékařů a různí lékaři mají různé úsudky na stejné uzliny. V současné době neexistuje jednotný konsenzus o diagnóze a léčebných strategiích plicních uzlů doporučených mnoha mezinárodními konsenzuálními doporučeními. Ve veřejných zdravotnických zařízeních je vývoj a implementace komplexního programu screeningu plicních nodulů rakoviny plic složitým a náročným úkolem. Výzkum a navrhování vysoce citlivých a vysoce specifických, stejně jako jednoduchých, snadno populárních a levných technologií screeningu rakoviny plic, je nepostradatelnou součástí systému zdravotní péče. Navíc vzhledem k nejednotnosti guidelines pro diagnostiku a léčebné strategie plicních nodulů je fenomén overdiagnosis a léčby plicních nodulů běžný i v klinické praxi. Jak se vyhnout nadměrné diagnóze a léčbě vyžaduje více pozornosti. Je proto naší odpovědností aktivně zlepšovat přesnost predikce karcinomu plicních uzlin, snižovat míru nadměrné diagnostiky a léčby a zvyšovat míru časné intervence rakoviny plic. Mezi existujícími screeningovými metodami pro časnou rakovinu plic jsou laboratorní testy (zejména použití krve, moči nebo jiných tekutých biopsií) levnou, neinvazivní a snadno opakovatelnou metodou časné predikce ve srovnání se zobrazovacími nebo histopatologickými vyšetřeními tím, že detekují specifické biomarkery rakoviny, jako je cirkulující nádorová DNA, proteiny, metabolity rakoviny a dokonce exozomy odvozené z buněk a cirkulující nádorové buňky. Stále však existuje mnoho problémů, včetně: 1) Neexistují žádné účinné a hojné nádorové biomarkery pro rakovinu plic; 2) Neexistuje žádná jednoduchá a proveditelná metoda detekce rakoviny, zejména v asymptomatickém stadiu; 3) Neexistuje žádná komplexní analytická platforma pro velké soubory dat, která by rozlišovala mezi zdravou populací a rakovinou plic.

Ramanova spektroskopie (RS) je neinvazivní a vysoce specifická technologie molekulární detekce materiálu, kterou lze získat na molekulární úrovni pro citlivou detekci změn v biomolekulách složených z proteinů, nukleových kyselin, lipidů a cukrů souvisejících s metabolismem nádorů v biologických vzorcích. Surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) vyvinutá na základě této technologie je jednou z proveditelných metod pro vysoce citlivou technologii biomolekulární analýzy. Přestože technologie SERS prokázala dobré diagnostické účinky ve velkém počtu preklinických studií mnohočetných nádorů, je omezena obecně malou velikostí vzorku a nedostatkem externího ověření. Proto je nutné provést klinický výzkum využití Ramanovy spektroskopie pro diagnostiku nádorů, který splňuje následující požadavky: 1. Jsou vyžadovány objektivní, rychlé a praktické metody zpracování dat Ramanovy spektroskopie, přičemž nejlepší mohou být metody strojového a hlubokého učení. klasifikační metody; 2. K trénování diagnostických modelů hlubokého učení jsou potřeba multicentrické klinické vzorky s velkým počtem vzorků a jejich skutečná účinnost je ověřena externími daty z prospektivních studií.

V naší předchozí studii jsme shromáždili data z Ramanovy spektroskopie v séru od kohorty 191 pacientů s plicními uzly a vybudovali jsme Ramanův inteligentní diagnostický systém pro benigní a maligní plicní uzliny na základě modelu strojového učení. Přesnost tohoto inteligentního diagnostického systému dosáhla 89,7 %. Aby bylo možné získat co nejvyšší úroveň klinických důkazů a skutečně dosáhnout klinické transformace, tato prospektivní multicentrická klinická studie si klade za cíl ověřit použití tohoto inteligentního diagnostického systému pro včasnou diagnostiku maligních plicních uzlin.