Uloshengityshengityksen biomarkkerit keuhkosyövässä

Tieteellinen tausta:

Keuhkosyöpä on tappavin syöpä, joka aiheuttaa 28 % syöpäkuolemista ja tappaa noin 1,3 miljoonaa ihmistä vuosittain maailmanlaajuisesti. Keuhkosyövän diagnosointi ja hoito sen alkuvaiheessa voisi nostaa 5 vuoden eloonjäämisasteen 3-4-kertaiseksi ja parantumispotentiaali4, 7. Siksi tämän tutkimuksen päätavoitteena on keuhkosyövän varhainen havaitseminen ja erityisesti keskittyminen keuhkosyövän haihtuvat biomarkkerit, jotka auttavat tekemään aiempien löydöstemme perusteella helppoa ja halpaa diagnoosia.

Tällä hetkellä saatavilla olevat keuhkosyövän diagnostiset testit eivät sovellu seulomiseen, ovat erittäin kalliita ja sisältävät invasiivisia toimenpiteitä (esim. bronkoskopia), jotka eivät ole komplikaatioita. Syöpäseulonnan tavoitteena on havaita kasvaimet varhaisessa vaiheessa, jotta hoito onnistuu paremmin. Äskettäin suurin keuhkosyövän seulontatutkimus (NLST) on osoittanut, että kuolleisuushyöty on 21 % viisivuotista tutkimusta kohden suosien pieniannoksisen TT-seulontaprotokollaa verrattuna rintakehän röntgensäteisiin1. Siksi tarvitaan kiireesti työkalua, joka mahdollistaa korkean riskin kohortin paremman määritelmän. Tällainen työkalu voi olla biomarkkereiden paneeli.

Keskityen keuhkosyövän haihtuviin biomarkkereihin ryhmämme on äskettäin määritellyt haihtuvien VOC-yhdisteiden tunnusmerkin, joka voi erottaa keuhkosyöpäpotilaiden hengityksen terveiden yksilöiden hengityksestä ja syöpäsoluista 2, 9. Nämä merkittävät havainnot ovat saaneet meidät ymmärtämään, että haihtuvat biomarkkerit sopivat keuhkosyövän varhaiseen havaitsemiseen ja keuhkosyövän alatyyppien väliseen erotteluun. Tällaisella syrjinnällä on merkittäviä vaikutuksia kliinisiin päätöksiin ja potilaiden hyötyihin.

Uloshengityshengitysanalyysi diagnostisena työkaluna ja alustavat tulokset:

Haihtuvien orgaanisten yhdisteiden (VOC) analyysi on uusi houkutteleva ei-invasiivinen ala lääketieteellisessä diagnostiikassa. Tämän lähestymistavan taustalla oleva periaate perustuu siihen tosiasiaan, että syöpäsolut eroavat normaaleista soluista aineenvaihdunnan nopeuden, solujen apoptoosireittien ja proteiinien ilmentymismallien osalta ja siten emittoivat ja/tai kuluttavat erilaisia ​​VOC-yhdisteitä. Nämä VOC-yhdisteet voidaan havaita joko suoraan syöpäsolujen ylätilasta tai uloshengityksen kautta.

Yhdessä Technion Instin (Israel) Prof Haickin ryhmän kanssa tietomme osoittavat, että NSCLC:n ja kontrollisolulinjojen VOC-mallien ja vastaavien tilojen välillä uloshengitetyssä hengityksessä on yhteys. Osoitimme, että keuhkosyövän ja terveiden klustereiden välillä on selvä ero. Analysoimme myös NSCLC- ja SCLC-solulinjojen ylätilaa ja pystyimme erottamaan merkittävästi SCLC:n ja NSCLC:n välillä niiden VOC-kuvioiden perusteella. Tämä analyysi antoi meille mahdollisuuden tunnistaa syöpäsolujen kuluttamat tai jättämät pois VOC-yhdisteet. Tällä löydöllä on kliinisiä sovelluksia, koska SCLC eroaa NSCLC:stä sen herkkyyden kemoterapialle ja sädehoidolle sekä muilla ominaisuuksilla. Siksi ei-invasiivinen ja erittäin herkkä testi olisi erittäin arvokas keuhkosyövän luokittelussa ja varhaisessa seulonnassa sekä kohdennetussa terapiassa.

Breath Collection ja keinotekoinen NOSE

Tyypillisessä kokoelmassa normaalin uloshengityksen jälkeen kohde hengittää suukappaleen kautta suodatettua ilmaa poistaakseen kaikki VOC:t kaikista ympäristön epäpuhtauksista. Yksilöt hengittävät ulos vakiovirtausnopeudella. Uloshengitysilma suljetaan suukappaleen läpi Mayler-pussien avulla ja/tai se johdetaan säiliön läpi. Kerätyistä hengitysilmanäytteistä analysoidaan VOC kaasukromatografian massaspektrometrialla (GC-MS), erittäin herkillä nanosensoreilla (nanomateriaalipohjaiset laitteet, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel) tai online-massaspektrometrialla. (Ionimed, Itävalta). Lisäksi signaalit analysoidaan hahmontunnistusalgoritmeilla, kuten pääkomponenttianalyysillä (PCA), tuetuilla vektorikoneilla (SVM) tai neuronaalisten verkkojen analyysillä, jota voidaan sitten soveltaa koko signaalisarjaan identiteetin saamiseksi. anturiryhmälle 5, 10 altistetun höyryn ominaisuudet ja kemiallinen koostumus.

Tutkimustavoitteet:

Tavoitteenamme on eristää ja määritellä haihtuva tunnus, joka mahdollistaa keuhkosyövän erottamisen normaalitilasta. Se voi toimia ainutlaatuisena biomarkkerina keuhkosyövälle.

Tavoitteemme ovat:

• Testaa mahdollisuutta havaita varhaisen vaiheen keuhkosyöpä analysoimalla uloshengitettyä hengitystä osahistologiasta riippumatta.
• Testaa hengityksen biomarkkereiden soveltuvuutta keuhkosyövän hoitovasteen seurantaan (leikkaus, kemoterapia tai muut syöpähoidot)
• Vertaa hengitysanalyysin herkkyyttä ja selektiivisyyttä tavanomaisiin syöpämarkkereihin ja/tai diagnostiikkaan (CT, PET, kiertävät kasvainsolut, veren merkkiaineet jne.)
• Histologian ja/tai muiden kliinisten mittareiden korrelaatio hengityksen allekirjoitukseen.

Tutkimusväestö

Kliinisessä asetelmassa otamme näytteen kolmesta populaatiosta:

Ryhmä A - potilaat, joilla on keuhkosyöpä (NSCLC ja SCLC), missä tahansa vaiheessa; tämä ryhmä jaetaan myöhemmin seuraavasti:

1. SCLC (ennen ja jälkeen hoidon).

2. NSCLC:

   1. Kirurgisesti hoidettu (3 vuoden seuranta ennen ja jälkeen hoidon).
   2. Pitkälle edennyt sairaus (ennen ja jälkeen hoidon, seuranta 3 vuotta). Ryhmä B – suuren riskin potilaat, joille tehdään keuhkosyöpään tai keuhkokyhmyyn liittyvää tutkimusta.

Ryhmä C - ikä ja rinnakkaissairaus vastaavat kontrollit ilman todisteita syövästä/esisyöpää.

Kaikki kokoelmat noudattavat paikallisia IRB-ohjeita. Kaikilta koehenkilöiltä kerätään tietoja, mukaan lukien epidemiologiset tiedot, histologiset ominaisuudet, kasvaimen metabolinen aktiivisuus (SUV-aviditeetti PET-skannauksen avulla). Kliiniset tiedot sisältävät terveydentilan, keuhkosyövän alatyypin, patologian alaluokituksen ja erottelun, edistyneen analyysin ja värjäyksen, jos saatavilla, kuvantamistulokset (mukaan lukien CT, PET-skannaus ja sen SUV-aviditeetti), syövän sijainnin, kasvaimen kokonaistilavuuden , taudin vaihe, kasvaimen geneettinen luokittelu ja epidemiologiset tiedot, esim. ikä, sukupuoli, tupakointi ja sukuhistoria, sukuhistoria, hengityselinten sairaudet, altistuminen asbestille jne.

Jos kyseessä on syöpä, hoidon valinta tapahtuu hoidon standardien ja paikallisen instituutin henkilökunnan antaman rutiininomaisen hoidon mukaisesti. Tämän protokollan ei ole tarkoitus häiritä tai sanella tätä prosessia.

Tutkimusmenettely

Tutkimuksen kokonaiskesto kussakin koehenkilössä kestää 10-20 minuuttia, kun taas koehenkilöt pysyvät seurannassa jopa 3 vuotta.

Opiskelu jatkuu 5 vuotta.

Äskettäin diagnosoidut potilaat, joilla on ei-pienisoluinen keuhkosyöpä:

Hengitystestit:

1. Kaksi testiä välittömästi ennen terapiaa (leikkaus/muu; viikon välein toistettavuuden testaamiseksi).
2. Jos leikattiin parantuvana, niin 3,6,12,18,24,36 kuukauden kuluttua.
3. Jos säteilytettiin, niin säteilyn puolivälissä ja lopussa ja 3,6,12,18,24,36 kuukauden kohdalla.
4. Jos kemoterapiaa, niin 3 kuukauden välein syklien välillä.

Seurantavaihe:

Kolmen kuukauden välein samaan aikaan, kun potilaat seuraavat säännöllisesti hoitavaa lääkäriään. Hoitostandardien mukaisesti tässä vaiheessa jokaista potilasta seurataan rinnan ja vatsan CT-kuvauksella säännöllisin väliajoin. Tätä TT:tä käytetään taudin uusiutumisen määrittämiseen tai remission dokumentointiin.

Korrelatiiviset tutkimukset

1. Ysköksen sytologia (Indusoitu yskös kerätään sytologista tutkimusta varten).
2. Verinäytteitä otetaan kiertävien kasvainsolujen analyysiä ja muita systeemisiä markkereita varten.

Hengitysnäytteiden kokoelma

Tyypillisessä kokoelmassa normaalin uloshengityksen jälkeen kohde hengittää suukappaleen kautta suodatettua ilmaa poistaakseen kaikki VOC:t kaikista ympäristön epäpuhtauksista. Yksilöt hengittävät ulos vakiovirtausnopeudella. Uloshengitysilma suljetaan suukappaleen läpi Mayler-pussien avulla ja/tai se johdetaan säiliön läpi. Kerätyistä hengitysilmanäytteistä analysoidaan VOC kaasukromatografian massaspektrometrialla (GC-MS), erittäin herkillä nanosensoreilla (nanomateriaalipohjaiset laitteet, Technion – Israel Institute of Technology, Haifa, Israel) tai online-massaspektrometrialla. (Ionimed, Itävalta). Lisäksi signaalit analysoidaan hahmontunnistusalgoritmeilla, kuten pääkomponenttianalyysillä (PCA), tuetuilla vektorikoneilla (SVM) tai neuronaalisten verkkojen analyysillä, jota voidaan sitten soveltaa koko signaalisarjaan identiteetin saamiseksi. anturiryhmälle 5, 10 altistetun höyryn ominaisuudet ja kemiallinen koostumus.