SERS-pohjainen seerumin molekyylispektriseulonta hyvänlaatuisten ja pahanlaatuisten keuhkojen proliferatiivisten kyhmyjen varalta (SERS on lung)

Vuonna 2020 maailmassa todettiin noin 19,3 miljoonaa uutta syöpätapausta ja lähes 10 miljoonaa syöpäkuolemaa. Niistä uusia keuhkosyöpätapauksia oli noin 2,21 miljoonaa, mikä on 11,4 % uusien syöpätapausten kokonaismäärästä. Keuhkosyöpään kuoli noin 1,8 miljoonaa ihmistä, mikä on ensimmäinen syöpäkuolemien joukossa. Tuona vuonna uusien keuhkosyöpätapausten määrä Kiinassa oli 816 000, mikä on 37 prosenttia maailmanlaajuisesta kokonaismäärästä. Vuonna 2022 viimeisin keuhkosyöpätapausten määrä Kiinassa nousi 1 0606 miljoonaan ja keuhkosyöpäkuolemien määrä oli 733 000. Mitä tulee keuhkosyöpäpotilaiden viiden vuoden eloonjäämisasteeseen, Kiinassa vuonna 2018 julkaistut tiedot (2012-2015) olivat 19,7 %, mikä on edelleen suuri ero verrattuna 46,6 %:n syövän 5 vuoden eloonjäämisasteeseen vuoteen 2030 mennessä. ehdotetaan "Terve Kiinan toiminta-syövän ehkäisy- ja valvontatoimenpidesuunnitelmassa (2023-2030)". Keuhkosyövän ennuste eri vaiheissa on varsin erilainen. Vaiheen I keuhkosyövän 5 vuoden eloonjäämisaste on 77–92 prosenttia ja vaiheen IIIA–IVB keuhkosyövän 5 vuoden eloonjäämisaste on 0–36 prosenttia. Siksi keuhkosyövän varhainen diagnoosi ja hoito on avain keuhkosyövän viiden vuoden eloonjäämisasteen parantamiseen ja potilaiden ennusteen parantamiseen. Suurin osa keuhkosyöpäpotilaista on kuitenkin jo diagnosoituessaan keuhkosyövän myöhäisvaiheessa, ja he ovat menettäneet mahdollisuuden radikaaliin hoitoon. Pääsyynä on se, että primaarista ja toissijaista ehkäisytyötä ei tehdä riittävästi. On tarpeen kehittää edistyksellistä teknologiaa ja integroida ne laajan edistämisen konsensusohjeisiin.

Keuhkopyhmyt ovat keuhkosyövän varhaisia ​​ilmentymiä. Rintakehän CT-seulonnan yleistymisen myötä fyysisessä tutkimuksessa löydetään yhä enemmän keuhkokyhmyjä, mukaan lukien erilaisia ​​pieniä kyhmyjä, kuten tulehdusleesioita, hyvänlaatuisia kasvainleesioita ja pahanlaatuisia kasvainleesioita. Tällaisten kyhmyjen tunnistamiseksi kliinikot usein arvioivat kyhmyjen kaksiulotteisia kuvantamispiirteitä henkilökohtaisen kokemuksensa perusteella, kuten tason halkaisijan, onko niissä purseita, lohkoja, kalkkeutumista ja muita ominaisuuksia keuhkojen pahanlaatuisuuden todennäköisyyden arvioimiseksi. kyhmyt, mutta hyvänlaatuisten ja pahanlaatuisten kyhmyjen arvioinnin tarkkuus tällä tavalla liittyy läheisesti kliinikon kokemukseen ja ikään, ja eri lääkäreillä on erilainen arvio samoista kyhmyistä. Tällä hetkellä ei ole yhtenäistä yksimielisyyttä useiden kansainvälisten konsensusohjeiden suosittelemista keuhkokyhmyjen diagnosoinnista ja hoitostrategioista. Terveydenhuollon laitoksissa kattavan keuhkokyhmykeuhkosyövän seulontaohjelman kehittäminen ja toteuttaminen on monimutkainen ja haastava tehtävä. Herkkien ja spesifisten sekä yksinkertaisten, helposti suosittujen ja edullisien keuhkosyövän seulontatekniikoiden tutkiminen ja ehdottaminen on välttämätön osa terveydenhuoltojärjestelmää. Lisäksi keuhkojen kyhmyjen diagnosointiin ja hoitostrategioihin liittyvien ohjeiden epäjohdonmukaisuuden vuoksi keuhkojen kyhmyjen ylidiagnosointi ja hoito on yleistä myös kliinisessä käytännössä. Ylidiagnoosin välttäminen ja hoito vaatii enemmän huomiota. Siksi meidän vastuullamme on aktiivisesti parantaa keuhkokyhmysyövän ennusteen tarkkuutta, vähentää ylidiagnosointia ja hoitoa sekä lisätä varhaisten keuhkosyövän interventioiden määrää. Varhaisen keuhkosyövän olemassa olevista seulontamenetelmistä laboratoriokokeet (erityisesti veren, virtsan tai muiden nestemäisten biopsioiden käyttö) ovat kuvantamiseen tai histopatologisiin tutkimuksiin verrattuna edullinen, ei-invasiivinen ja helposti toistettavissa oleva varhainen ennustemenetelmä, jossa havaitaan spesifisiä syövän biomarkkerit, kuten kiertävä kasvain-DNA, proteiinit, syövän metaboliitit ja jopa soluperäiset eksosomit ja kiertävät kasvainsolut. Haasteita on kuitenkin edelleen monia, mukaan lukien: 1) Keuhkosyövälle ei ole olemassa tehokkaita ja runsaita kasvaimen biomarkkereita; 2) Ei ole olemassa yksinkertaista ja käyttökelpoista syövän havaitsemismenetelmää, etenkään oireettomassa vaiheessa; 3) Ei ole olemassa kattavaa analyysialustaa suurille tietojoukoille, joiden avulla voitaisiin erottaa terveet ja keuhkosyöpäpopulaatiot.

Raman-spektroskopia (RS) on ei-invasiivinen ja erittäin spesifinen materiaalimolekyylien havaitsemistekniikka, joka voidaan saada molekyylitasolla havaitsemaan herkästi proteiineista, nukleiinihapoista, lipideistä ja sokereista koostuvissa biomolekyyleissä tapahtuvia muutoksia, jotka liittyvät kasvaimen aineenvaihduntaan biologisissa näytteissä. Tämän tekniikan pohjalta kehitetty Surface-Enhanced Raman-spektroskopia (SERS) on yksi erittäin herkän biomolekyylianalyysitekniikan käyttökelpoisista menetelmistä. Vaikka SERS-teknologia on osoittanut hyviä diagnostisia vaikutuksia useissa prekliinisissä tutkimuksissa useista kasvaimista, sitä rajoittaa yleensä pieni näytekoko ja ulkoisen varmuuden puute. Siksi on välttämätöntä tehdä kliinistä tutkimusta Raman-spektroskopian käytöstä kasvaindiagnoosissa, joka täyttää seuraavat vaatimukset: 1. Tarvitaan objektiivisia, nopeita ja käytännöllisiä Raman-spektroskopian tiedonkäsittelymenetelmiä ja kone- ja syväoppimismenetelmät voivat olla parhaita luokittelumenetelmät; 2. Syväoppimisen diagnostisten mallien kouluttamiseen tarvitaan monikeskus-, suuren otoksen kliinisiä näytteitä, joiden todellinen tehokkuus varmistetaan prospektiivisten tutkimusten ulkoisilla tiedoilla.

Aiemmassa tutkimuksessamme keräsimme seerumin Raman-spektroskopiatietoja 191 potilaasta, joilla oli keuhkokyhmyjä, ja rakensimme koneoppimismalliin perustuvan Ramanin älykkään diagnoosijärjestelmän hyvänlaatuisille ja pahanlaatuisille keuhkokyhmyille. Tämän älykkään diagnoosijärjestelmän tarkkuus oli 89,7 %. Saadakseen korkeimman tason kliinistä näyttöä ja saavuttaakseen todellisen kliinisen transformaation, tämän tulevan monikeskustutkimuksen tavoitteena on varmistaa tämän älykkään diagnoosijärjestelmän käyttö pahanlaatuisten keuhkojen kyhmyjen varhaisessa diagnosoinnissa.