Plasmametabolomics som ett verktyg för att skilja PET-positivt malignt från husdjurspositiva godartade knölar

PET-CT är en oundgänglig teknik i iscensättning av lungcancer, där nästan ingen lungskada är oupptäckt eftersom dess känslighet når 96%. Emellertid misslyckas PET-CT ofta att skilja mellan maligna och icke-maligna PET-positiva SPN: er med en specificitet på endast 23%. 40-50% av dessa patienter uppmanas att upprepa sin CT efter tre till sex månader för att följa upp sina lesionernas utveckling, vilket försenar en tydlig och korrekt cancerdiagnos och efterföljande terapi. Mer än 10% av patienterna med en icke-metastaserad SPN på PET-CT-skanningen får en onödig operation på grund av denna diagnostiska osäkerhet.

På grund av dessa nuvarande utmaningar kommer utredarna att söka efter metabolitbiomarkörer som möjliggör diskriminering mellan godartade och maligna SPN: er. Biomarkörer definieras som "egenskaper som mäts och utvärderas objektivt som indikatorer på normala biologiska processer, patologiska processer eller farmakologiska svar på terapeutiska ingrepp". Denna forskning kommer att fokusera på metabolomikbaserade/metabolitbiomarkörer, eftersom metabolisk omprogrammering är ett av kännetecknen för cancerceller. Så snart sjukdomen uppstår kommer cancerceller att omprogrammera sin ämnesomsättning för att möta den ökade spridningsgraden och energiförbrukningen. Förändringar i metabolism resulterar i förändringar i koncentrationen av metaboliska slutprodukter, metaboliter, både intra- och extracellulära. Denna princip möjliggör detektion av maligna SPN: er genom att mäta metabolitkoncentrationer i plasma.

Den kliniska användbarheten av metabolitbiomarkörer blev tydliga från tidigare publicerat arbete. Med användning av protonkärnmagnetisk resonans (1H-NMR) baserad metabolomik visade en tidigare studie av vår forskningsgrupp att en enda plasma-glutamatanalys kan öka PET-CT-skanens diskriminerande specificitet från 23% till 81% i en PET-positiv patientpopulation. Ytterligare utveckling och optimering behövs dock fortfarande för att nå en klinisk fas.

Denna prospektiva studie kommer inte bara att studera plasmaglutamatnivåer, utan också plasmanivåerna med 61 ytterligare metaboliter. Dessa 61 ytterligare metaboliter identifierades i plasma i en tidigare studie utförd av vår forskningsgrupp med användning av 1H-NMR. Iseveral av dessa metaboliter, inklusive laktat, acetat, cystein och asparagin, har redan visat sig bidra signifikant till maligna processer. Förutom att inkludera fler metaboliter jämfört med den tidigare utförda studien, kommer en annan teknik annan än 1H-NMR att användas. Även om 1H-NMR kännetecknas av dess icke-förstörande och snabba provberedning och kvantitativ karaktär, är det en mycket kostsam teknik som vanligtvis inte är tillgänglig på de flesta sjukhus. Eftersom denna studie syftar till att hitta plasmametaboliter som kan tjäna som kliniska biomarkörer för skillnaden mellan godartade och maligna SPN: er, kommer en mer allmänt tillgänglig teknik att användas, kallad högpresterande vätskekromatografi (HPLC).

Eftersom de 61 metaboliterna av intresse kan kategoriseras i flera kemiska klasser, såsom aminosyror och organiska syror, kommer olika HPLC -metoder att krävas. Efter utvecklingen av en lämplig metod för metabolitidentifiering och kvantifiering kommer plasmaprover att mätas och metaboliter kommer att kvantifieras. Genom att jämföra metabolitkoncentrationer i plasmaprover härrörande från patienter med en godartad SPN och en malign SPN syftar utredarna att hitta betydande skillnader i metabolitkoncentrationer mellan dessa två grupper. Betydande förändrade metaboliter kan sedan potentiellt tjäna som plasmabiomarkörer för skillnaden mellan godartade och maligna SPN: er och därmed förbättra diagnostisk noggrannhet.