SERS-basert serum molekylær spektral screening for benigne og ondartede lungeproliferative knuter (SERS on lung)

I 2020 var det omtrent 19,3 millioner nye krefttilfeller og nesten 10 millioner kreftdødsfall over hele verden. Blant dem var antallet nye tilfeller av lungekreft omtrent 2,21 millioner, noe som utgjør 11,4 % av det totale antallet nye krefttilfeller. Det var omtrent 1,8 millioner dødsfall fra lungekreft, rangert først blant kreftdødsfall. I det året var antallet nye tilfeller av lungekreft i Kina 816 000, noe som utgjør 37 % av den globale totalen. I 2022 økte det siste antallet lungekrefttilfeller i Kina til 1,0606 millioner, og antallet lungekreftdødsfall var 733 000. Når det gjelder 5-års overlevelsesraten for lungekreftpasienter, var dataene som ble utgitt i 2018 i Kina (2012-2015) 19,7 %, som fortsatt er et stort gap fra den totale kreft 5-års overlevelsesraten på 46,6 % innen 2030 foreslått i "Healthy China Action-Cancer Prevention and Control Action Implementation Plan (2023-2030)". Prognosen for lungekreft i ulike stadier er ganske forskjellig. 5-års overlevelsesraten for stadium I lungekreft er 77%~92%, og 5-års overlevelsesraten for stadium IIIA~IVB lungekreft er 0~36%. Derfor er tidlig diagnose og behandling av lungekreft nøkkelen til å forbedre 5-års overlevelsesraten for lungekreft og forbedre prognosen til pasienter. Imidlertid er de fleste lungekreftpasienter allerede i det sene stadiet av lungekreft når de får diagnosen, og de har gått glipp av muligheten for radikal behandling. Hovedårsaken er at det primære og sekundære forebyggende arbeidet ikke gjøres nok. Det er nødvendig å utvikle avanserte teknologier og integrere dem i konsensusretningslinjene for bred markedsføring.

Lungeknuter er tidlige manifestasjoner av lungekreft. Med populariseringen av bryst-CT-screening i fysiske undersøkelsesartikler, blir flere og flere lungeknuter funnet i fysiske undersøkelser, inkludert ulike typer små knuter, som inflammatoriske lesjoner, godartede svulster og ondartede svulster. For å identifisere disse typene knuter, bedømmer klinikere ofte de todimensjonale bildefunksjonene til knuter basert på deres personlige erfaring, for eksempel plandiameter, om det er grader, lapper, forkalkning og andre trekk for å vurdere sannsynligheten for malignitet i lungene knuter, men nøyaktigheten av å bedømme de godartede og ondartede knutene på denne måten er nært knyttet til erfaringen og ansienniteten til klinikere, og forskjellige leger har forskjellige dommer på de samme knutene. For tiden er det ingen enhetlig konsensus om diagnose og behandlingsstrategier for lungeknuter anbefalt av flere internasjonale konsensusretningslinjer. I offentlige helsetjenester er utvikling og implementering av et omfattende screeningprogram for lungeknuter lungekreft en kompleks og utfordrende oppgave. Å forske på og foreslå høysensitivitet og høy spesifisitet, samt enkle, lett-å-populære og rimelige lungekreftscreeningsteknologier er en uunnværlig del av helsevesenet. I tillegg er fenomenet overdiagnostisering og behandling av lungeknuter vanlig i klinisk praksis, på grunn av inkonsekvensen av retningslinjer for diagnostisering og behandlingsstrategier for lungeknuter. Hvordan unngå overdiagnostisering og behandling trenger mer oppmerksomhet. Derfor er det vårt ansvar å aktivt forbedre nøyaktigheten av prediksjon av lungeknutekreft, redusere frekvensen av overdiagnostisering og behandling, og øke frekvensen av tidlig lungekreftintervensjon. Blant de eksisterende screeningmetodene for tidlig lungekreft er laboratorietester (spesielt bruk av blod, urin eller andre flytende biopsier) en rimelig, ikke-invasiv og lett repeterbar tidlig prediksjonsmetode sammenlignet med avbildning eller histopatologiske undersøkelser, ved å detektere spesifikke kreftbiomarkører som sirkulerende tumor-DNA, proteiner, kreftmetabolitter og til og med celleavledede eksosomer og sirkulerende tumorceller. Imidlertid er det fortsatt mange utfordringer, inkludert: 1) Det er ingen effektive og rikelige tumorbiomarkører for lungekreft; 2) Det er ingen enkel og gjennomførbar kreftdeteksjonsmetode, spesielt i det asymptomatiske stadiet; 3) Det finnes ingen omfattende analyseplattform for store datasett for å skille mellom friske og lungekreftpopulasjoner.

Raman-spektroskopi (RS) er en ikke-invasiv og svært spesifikk materialmolekylær deteksjonsteknologi som kan oppnås på molekylært nivå for sensitivt å oppdage endringer i biomolekyler sammensatt av proteiner, nukleinsyrer, lipider og sukker relatert til tumormetabolisme i biologiske prøver. Overflateforbedret Raman-spektroskopi (SERS) utviklet basert på denne teknologien er en av de mulige metodene for svært sensitiv biomolekylær analyseteknologi. Selv om SERS-teknologi har vist gode diagnostiske effekter i et stort antall prekliniske studier av flere svulster, er den begrenset av den generelt lille prøvestørrelsen og mangelen på ekstern verifisering. Derfor er det nødvendig med klinisk forskning på bruk av Raman-spektroskopi for tumordiagnostikk, som oppfyller følgende krav: 1. Objektive, raske og praktiske databehandlingsmetoder for Raman-spektroskopi er påkrevd, og maskin- og dyplæringsmetoder kan være de beste. klassifiseringsmetoder; 2. Kliniske prøver med flere senter, store utvalg er nødvendig for å trene diagnostiske modeller for dyp læring, og deres sanne effektivitet bekreftes av eksterne data fra prospektive studier.

I vår forrige studie samlet vi serum Raman-spektroskopidata fra en kohort på 191 pasienter med lungeknuter, og bygde et Raman intelligent diagnosesystem for benigne og ondartede lungeknuter basert på en maskinlæringsmodell. Nøyaktigheten til dette intelligente diagnosesystemet nådde 89,7 %. For å oppnå det høyeste nivået av klinisk bevis og virkelig oppnå klinisk transformasjon, har denne prospektive, multisenter kliniske studien som mål å verifisere bruken av dette intelligente diagnosesystemet for tidlig diagnose av ondartede lungeknuter.