Αφηρημένο

Μια πιθανή στρατηγική για τη διάγνωση του καρκίνου του πνεύμονα, την κύρια αιτία καρκινογόνες που σχετίζονται με το θάνατο, είναι να προσδιορίσει το μεταβολικό υπογραφές (βιοδείκτες) της νόσου. Παρά το γεγονός ότι τα δεδομένα υποστηρίζουν την υπόθεση ότι οι πτητικές ενώσεις μπορούν να ανιχνευθούν στην αναπνοή των ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα από την αίσθηση της όσφρησης ή μέσω βιοαναλυτικών τεχνικών, ανάλυση των δειγμάτων αναπνοής είναι δυσκίνητη και τεχνικά προκλητικό, περιορίζοντας έτσι την εφαρμοσιμότητά της. Η υπόθεση διερεύνησε εδώ είναι ότι οι διακυμάνσεις μικρού μοριακού βάρους πτητικές οργανικές ενώσεις ( «ουσίες για») στα ούρα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτες για τον καρκίνο του πνεύμονα. Για να καταδειχθεί η παρουσία και χημικές δομές των πτητικών βιοδεικτών, μελετήσαμε ποντίκι οσφρητικό καθοδηγούμενη συμπεριφορά και μεταβολισμική πτητικών συστατικών των ούρων. ποντίκια αισθητήρα θα μπορούσε να εκπαιδευτεί να διακρίνουν μεταξύ των οσμών των ποντικών με και χωρίς πειραματικούς όγκους αποδεικνύει ότι πτητικές ουσίες για επαρκούν για τον προσδιορισμό ποντίκια που φέρουν όγκο. Συνεπής με αυτό το αποτέλεσμα, χημικές αναλύσεις του ουροποιητικού πτητικών απέδειξαν ότι οι ποσότητες των διαφόρων ενώσεων ήταν δραματικά διαφορετική μεταξύ ποντικών όγκου και ελέγχου. Χρησιμοποιώντας ανάλυση σε κύριες συνιστώσες και εποπτευόμενης μηχανικής μάθησης, μπορούμε με ακρίβεια διακρίσεις μεταξύ των ομάδων όγκου και ελέγχου, ένα αποτέλεσμα που είχε σταυρό επικυρωθεί με νέες ομάδες δοκιμής. Αν και υπήρχαν διαφορές μοιράζονται μεταξύ των πειραματικών και ελέγχου ζώων στα δύο μοντέλα όγκου, βρήκαμε επίσης χημικές διαφορές μεταξύ αυτών των μοντέλων, καταδεικνύοντας εξειδίκευση όγκου που βασίζεται. Η επιτυχία αυτών των μελετών παρέχει μία νέα απόδειξη της αρχής επίδειξη της διάγνωσης όγκου πνεύμονα μέσω του ουροποιητικού πτητικές οσμηρές ουσίες. Το έργο αυτό θα πρέπει να δώσει ώθηση για παρόμοιες αναζητήσεις για πτητικές διαγνωστική βιοδείκτες στα ούρα των ασθενών ανθρώπινου καρκίνου του πνεύμονα

Παράθεση:. Matsumura K, Opiekun Μ, Oka Η, Vachani Α, Albelda SM, Yamazaki K, et al . (2010) του ουροποιητικού Πτητικές Ενώσεις ως βιοδείκτες για τον Καρκίνο του Πνεύμονα: μια απόδειξη της αρχής Μελέτη Χρησιμοποιώντας Οσμή υπογραφές σε μοντέλα ποντικών με καρκίνο του πνεύμονα. PLoS ONE 5 (1): e8819. doi: 10.1371 /journal.pone.0008819

Επιμέλεια: Xiaoping Pan, Καρολίνα Πανεπιστήμιο East, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής

Ελήφθη: 15 Αυγούστου 2009? Αποδεκτές: 16η Δεκεμβρίου 2009? Δημοσιεύθηκε: 27, Ιανουαρίου 2010

Copyright: © 2009 Matsumura et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Χρηματοδότηση:. Αυτή η μελέτη υποστηρίχθηκε από την Panasonic Corporation. Όπως αναφέρεται στο τμήμα ανταγωνιστικών συμφερόντων, ένας υπάλληλος της Panasonic, Δρ H. Oka, βοήθησε να συλλάβει την αρχική ιδέα και επανεξέτασε το χειρόγραφο. Κανένα άλλο ρόλο σε αυτή την έρευνα παίχτηκε από τον Δρ Oka και η Panasonic

Αντικρουόμενα συμφέροντα:. Η έρευνα αυτή υποστηρίζεται από μια επιχορήγηση από την Panasonic Corporation. Οι συγγραφείς δηλώνουν καμία άλλη ανταγωνιστικών συμφερόντων. Δεν υπάρχουν διπλώματα ευρεσιτεχνίας ή διπλώματα ευρεσιτεχνίας που εκκρεμούν με βάση την εργασία και δεν υπάρχουν προϊόντα που προκύπτουν από το έργο υπό ανάπτυξη. Κανένας από τους συγγραφείς, εκτός από ένα συν-συγγραφέας που απασχολείται από την Panasonic (Δρ Oka), έχει οικονομικές σχέσεις που θα μπορούσε να εκληφθεί ως σχετική συμπεριλαμβανομένης της ιδιοκτησίας μετοχών, συμβάσεις παροχής συμβουλών ή ταξιδιωτικών επιδοτήσεων ή αμοιβές. Ο Δρ Oka βοήθησε να συλλάβει την αρχική ιδέα για το έργο αυτό και να αναθεωρηθεί το χειρόγραφο, αλλά οι άλλοι οι συνεργάτες σχεδίασε τη μελέτη, που πραγματοποιήθηκε αυτό, ανέλυσε τα δεδομένα και έγραψε το χειρόγραφο.

Εισαγωγή

Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η κύρια αιτία των θανάτων από καρκίνο σχετίζονται καθ ‘όλη μεγαλύτερο μέρος του κόσμου [1]. Η μόνη θεραπεία που να επιτυγχάνει ένα υψηλό ποσοστό θεραπείας είναι η χειρουργική εκτομή της πρώιμης νόσου (πριν συμβεί μεταστατική εξάπλωση). Δεδομένου ότι μόνο το 25% περίπου των περιπτώσεων διαγιγνώσκονται σε αυτό το πρώιμο στάδιο, η αποτελεσματική νωρίς διαγνωστικές τεχνικές απαιτούνται επειγόντως.

Επιθετική και νωρίς το στήθος απεικόνιση των ασθενών υψηλού κινδύνου αναδύεται ως η κυρίαρχη προσέγγιση για την έγκαιρη διάγνωση, αν και μεγάλες μελέτες για την επικύρωση αυτής της προσέγγισης είναι ακόμη σε εξέλιξη [2], [3], [4]. Δυστυχώς, αν και απεικόνισης είναι αρκετά ευαίσθητη, είναι επίσης σχετικά μη-ειδική. Πρόσφατες μελέτες έχουν δείξει ότι μεταξύ 5-26% των ασθενών υψηλού κινδύνου καπνίσματος έχουν ανιχνεύσιμα οζίδια πνεύμονα με CT διαλογής, ωστόσο μόνο κατά μέσο όρο περίπου 4% (με ένα εύρος από 2-11%) από αυτά τα οζίδια είναι κακοήθεις [5]. Σαφώς χειρουργική εκτομή όλων αυτών των οζιδίων είναι ούτε πρακτικό ούτε επιθυμητή. Προσεγγίσεις για να καθορίσει το οποίο πρέπει να αφαιρεθεί οζίδια έτσι χρειάζονται. Μία ελκυστική στρατηγική θα ήταν να συνδυάσει μια ευαίσθητη τεχνική απεικόνισης με βιοδεικτών του καρκίνου του πνεύμονα για να αυξηθεί η ειδικότητα [6], [7], [8]. Επειδή η συχνότητα εμφάνισης του καρκίνου του πνεύμονα σε αυτόν τον «πληθυσμό όζος» είναι σημαντικά υψηλότερο σε σχέση με την τρέχουσα ή πρώην πληθυσμούς του καπνίσματος, βιοδείκτες στο πλαίσιο αυτό δεν θα απαιτήσει από τις εξαιρετικά υψηλές ευαισθησίες και ιδιαιτερότητες που απαιτούνται για τον έλεγχο του πληθυσμού. Μια άλλη χρήση για μια τέτοια βιοδείκτη θα μπορούσε να είναι να ακολουθήσει την πορεία του όγκου μετά τη θεραπεία.

Με την ανάπτυξη των τεχνικών υψηλής απόδοσης για την ανακάλυψη βιοδεικτών [9], το πεδίο των βιοδεικτών του καρκίνου του πνεύμονα έχει πρόσφατα επεκταθεί σημαντικά. Τρέχουσες υποψηφίων βιοδεικτών από το αίμα, πτύελα, ούρα περιλαμβάνουν πολλές κατηγορίες μορίων, συμπεριλαμβανομένων πρωτεϊνών, καρκινικά αντιγόνα, αντισώματα κατά των όγκων, ειδικά για τον τύπο πεπτίδια κυττάρων, διάφορα μεταβολικά προϊόντα, και επιγενετικές φαινόμενα όπως υπερ-μεθυλιωμένη DNA, RNA, και των ειδικών γονιδιακή έκφραση [10]. Ωστόσο, δεν βιοδείκτη ταυτοποιηθεί μέχρι σήμερα έχει αποδειχθεί ότι διαθέτουν επαρκή ευαισθησία, ειδικότητα και αναπαραγωγιμότητα για να θεωρείται επαρκής για χρήση για την ανίχνευση και την παρακολούθηση της ανάπτυξης του καρκίνου του πνεύμονα.

Μια άλλη κατηγορία βιοδεικτών για τον καρκίνο του πνεύμονα θα μπορούσε να είναι μικρό μοριακό βάρος πτητικές οργανικές ενώσεις. Αυτά τα μόρια, τα οποία μπορεί να εκληφθεί ως οσμές (ειδικά από τα ζώα), έχει αποδειχθεί ότι λειτουργούν ως «υπογραφές» που μεταφέρουν την κοινωνική, συναισθηματική και υγεία πληροφορίες σε άλλα μέλη του είδους [11]. Μπορεί να υπάρχουν δύο πηγές πτητικών δεικτών σε ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα. Μελέτες έχουν δείξει ότι ο καρκίνος του πνεύμονα κυτταρικές σειρές μπορεί να απελευθερώσει συγκεκριμένες πτητικές οργανικές ενώσεις

in vitro

[12]. Η παρουσία ενός αυξανόμενου όγκου θα μπορούσε επίσης να προκαλέσει ειδική μεταβολικές ή διατροφικές αλλαγές που θα μπορούσαν να μεταβάλλουν την παραγωγή ή την απελευθέρωση αυτών των ενώσεων [6].

Το «πτητικό υπόθεση» για τον καρκίνο του πνεύμονα έχει οδηγήσει σε μια σειρά από μελέτες που εξετάζουν η χρησιμότητα της ανάλυσης των εν λόγω ενώσεων σε εκπνεόμενο αναπνοή χρησιμοποιώντας είτε ζώα (όπως σκύλους) [13] ή εξελιγμένες βιοχημικές τεχνικές [14], [15]. Ορισμένες από αυτές τις μελέτες έχουν δείξει υπόσχεση. Για παράδειγμα, μια πρόσφατη μελέτη από την ομάδα Chen [16] χρησιμοποιώντας στερεάς φάσης μικρο-εκχύλιση που ακολουθείται από αέριο χρωματογραφία έδειξε ότι το 1-βουτανόλη και 3-υδροξυ-2-βουτανόνης βρέθηκαν σε σημαντικά υψηλότερες συγκεντρώσεις στην αναπνοή των ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα σε σύγκριση με τους ελέγχους. Dragonieri et al. χρησιμοποιείται μια «ηλεκτρονική μύτη» και ήταν σε θέση να διακρίνουν τους ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα σε σχέση με τα άτομα με χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια με σχετικά υψηλή ευαισθησία και ειδικότητα [17].

Δυστυχώς, τη συλλογή, το χειρισμό, την αποθήκευση, τη συγκέντρωση και την ανάλυση της αναπνοής δείγματα είναι δυσκίνητη, τεχνικά δύσκολο, και δεν μπορεί επομένως να είναι εύκολο να εφαρμοστεί ευρέως. Μια μερική λύση στα προβλήματα αυτά θα ήταν να χρησιμοποιηθεί μια πολύ πιο βολική πηγή των πτητικών, όπως δείγματα ούρων αν και ούρα, όπως αναπνοή, θα περιλαμβάνει όχι μόνο τα ενδογενή πτητικά, αλλά και εξωγενείς αυτές από πηγές όπως η διατροφή και το περιβάλλον. Από αυτή την άποψη, Willis et al. (2004) ανέφεραν ότι τα σκυλιά θα μπορούσαν να εκπαιδευθούν για να διακρίνουν τους ασθενείς με καρκίνο της ουροδόχου κύστης, με βάση την οσμή ούρων με μεγαλύτερη επιτυχία από ό, τι θα αναμενόταν από την τύχη και μόνο [18]. Δυστυχώς, μια μελέτη παρακολούθησης από τον Gordon ΕΤ1 al. [19] ήταν σε θέση να αναπαράγουν αυτά τα ευρήματα σε δείγματα ούρων από ασθενείς με καρκίνο του μαστού και του προστάτη.

Με βάση αυτές τις εκτιμήσεις, η υπόθεση διερευνάται σε αυτό το χαρτί είναι ότι οι διακυμάνσεις στις μικρές μοριακού βάρους πτητικές οργανικές ενώσεις ( «Αρωματικές ουσίες «) στα ούρα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί ως βιοδείκτες για τον καρκίνο του πνεύμονα. Μία από τις κύριες δυσκολίες στην προσπάθεια για τον εντοπισμό αρχικά πτητικά βιοδείκτες από ανθρώπους ασθενείς είναι η μεγάλη διακύμανση που μπορεί να οφείλεται σε ανεξέλεγκτες μεταβλητές όπως γενετικοί και διαιτητικοί διαφορές, τη χρήση του προϊόντος προσωπικής φροντίδας, και άλλες περιβαλλοντικές μεταβλητές που μπορούν να επηρεάσουν την πτητικά σώμα οσμή. Η παρατήρηση ότι τα σκυλιά μπορεί προφανώς να φιλτράρει αυτές τις πιθανές περισπασμούς και να επικεντρωθεί σχετικά με την υπογραφή της νόσου (βλέπε παραπάνω) προτείνει ότι μπορεί να υπάρχουν δυνητικά χρήσιμο βιοδείκτες.

Υπό το πρίσμα αυτών των προκλήσεων, έχουμε εκλεγεί για να ακολουθήσει μια πιο αυστηρά ελεγχόμενες ζώων προσέγγιση μοντέλο [20], [21], όπου πολλά από τις μεταβλητές που κάνουν την εργασία ασθενής τόσο δύσκολο μπορεί να ελέγχεται (Σχήμα 1Α). Η στρατηγική μας ήταν η πρώτη για να αποδείξει ότι τα ποντίκια μπορούν να εκπαιδευθούν να διακρίνει δείγματα ούρων από ποντίκια με όγκους από ποντικούς ελέγχου και μόνο από την οσμή. Μόλις είχε αποδείξει αυτό ήταν δυνατόν, τότε χρησιμοποιείται το μεταβολικό προφίλ (στερεάς φάσης-μικροεκχύλισης, ακολουθούμενη από αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας) για να δείξει θα μπορούσαμε να προσδιορίσει συγκεκριμένα μοτίβα των πτητικών στα ούρα που θα μπορούσαν να διακρίνουν τα ποντίκια που φέρουν όγκο από ζώα ελέγχου .

(Α) Επισκόπηση της πειραματικής διαδικασίας. Εμείς που απασχολούνται οσφρητικό ποντίκι με γνώμονα τη συμπεριφορά (αριστερά) και μεταβολομική (δεξιά) προσεγγίσεις. (Β) κύτταρα LKR και κύτταρα LLC εγχύθηκαν υποδόρια στις λαγόνες ενήλικα αρσενικά ποντίκια και το μέγεθος του όγκου μετρήθηκε εβδομαδιαίως στη συνέχεια. Κάθε χρονικό σημείο παριστά το μέσο ± SEM μεγέθους του όγκου. Συνεχής γραμμή: πραγματικά δεδομένα? Διακεκομμένη γραμμή: καμπύλη εξοπλισμένα με κυβικά λειτουργία? LKR: y = 0,092 * x

3 – 2,8 * x

2 + 38 * x – 18, LLC: y = 0,16 * χ

3 – 0,83 * χ

2 + 3.5 * x – 4. ούρα ποντίκι συλλέχθηκαν ξεχωριστά μία φορά την ημέρα και χρησιμοποιήθηκε για τη χημική ανάλυση και βιολογική δοκιμασία κατά τη διάρκεια των περιόδων που αναφέρονται: για LKR – Ημέρες 15-24 και 25-37 για την κατάρτιση και Ημέρες 2-7, 9-14, 15-20 και 25-37 για γενίκευση? Για LLC – Ημέρες 17-26 για την κατάρτιση και Ημέρες 1-8, 9-16 και 17-26 για γενίκευση. οικόπεδο (Γ) Κουτί των βαθμολογιών γενίκευση για βιολογικής δοκιμασίας και τις συσχετίσεις μεταξύ των δοκιμών. Μπλε κουτιά αντιπροσωπεύουν τις άνω και κάτω τεταρτημόρια. Η κόκκινη οριζόντια γραμμή σε κάθε κουτί υποδεικνύει την μέση. Η διακεκομμένη γραμμή αντιπροσωπεύει το εύρος των παρατηρήσεων. Το συν (+) σηματοδοτεί ακραίες παρατηρήσεις ακραία. *?

P

& lt? 0,01, **?

P

& lt? 0.001, ***?

P

& lt? 0,0001 σε σύγκριση με την μηδενική υπόθεση του 50% βαθμολογία γενίκευση. Από αριστερά, LKR εκπαιδευμένο ποντίκι γενίκευση των ούρων για LKR ούρα ποντικού (Κατάρτισης 1, Σχήμα 1C-i)? LKR- εκπαιδευτεί το ποντίκι γενίκευση των ούρων για LKR ούρα ποντικού (Training 2, Σχήμα 1C-ii)? LLC εκπαιδευμένο ποντίκι ούρα γενίκευση να LLC ούρα ποντικού (Σχήμα 1C-iii)? LKR εκπαιδευμένο ποντίκι ούρα γενίκευση να LLC ούρα ποντικού (Σχήμα 1C-iv)? LLC εκπαιδευμένο ποντίκι ούρα γενίκευση να LKR ούρα ποντικού (Σχήμα 1C-v).

Η

Αποτελέσματα

Ποντίκι Μοντέλα από καρκίνο του πνεύμονα

όγκων του πνεύμονα που προέρχεται από κύτταρο ποντικού γραμμές έχουν ομοιότητες στη μορφολογία, ιστοπαθολογία, και μοριακά χαρακτηριστικά με τα ανθρώπινα αδενοκαρκινώματα πνεύμονα και μπορεί να χρησιμεύσει ως χρήσιμο πρώτα μοντέλα [22]. Χρησιμοποιήσαμε δύο κυτταρικές σειρές καρκίνου του πνεύμονα ποντικού, LKR που προέρχεται από ένα διαγονιδιακό ζώο που εκφράζει μεταλλαγμένη Kras και LLC, το καρκίνωμα πνεύμονα Lewis το οποίο προέκυψε αυθόρμητα. Οι όγκοι επάγονται με εμβολιασμό κάθε μία από αυτές τις κυτταρικές σειρές σε διαφορετικές ομάδες ποντικιών (ποντίκια ελέγχου ενέθηκαν με το όχημα, αλατούχο διάλυμα, με το ίδιο χρονοδιάγραμμα). Οι καμπύλες ανάπτυξης όγκου για τα δύο αυτά κυτταρικές γραμμές έδειξαν παρόμοια πρότυπα (Σχήμα 1Β). Με βάση τις καμπύλες ανάπτυξης του όγκου, συλλέξαμε δείγματα ούρων που κράτησε τα στάδια της ανάπτυξης του όγκου για βιολογική δοκιμασία και για αργότερα χημικές αναλύσεις.

Η οσφρητική ανίχνευση του ουροποιητικού Οσμή

Έχουμε εκπαιδευτεί ποντίκια αισθητήρα (βλέπε μεθόδους) για να διακρίσεις μεταξύ των οσμών των δειγμάτων ούρων του ποντικιού συλλέχθηκαν από LKR-ένεση ποντίκια με μεγάλους όγκους (Ημέρες ένεση 25-37 μετά κυττάρων) σε σύγκριση με γενετικά πανομοιότυπα ποντίκια ελέγχου χωρίς όγκους. Όταν αυτό ήταν επιτυχής, θα δοκιμαστεί για να προσδιοριστεί αν αυτή η μάθηση γενικευθεί σε προγενέστερα στάδια της ανάπτυξης του όγκου. Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1C-i, οι εκπαιδευμένοι ποντίκια διακρίνονται επιτυχώς μεταξύ ούρα που συλλέγονται από ποντικούς με όγκους στο 25-37, 15-20 και 9-14 ημέρες μετά την ένεση, αλλά δεν γενικεύει σε όγκους σε πολύ πρώιμα στάδια (Ημέρες 1-7 ). Στη συνέχεια, περαιτέρω εκπαιδευμένο αυτά τα ίδια ποντίκια αισθητήρα χρησιμοποιώντας ούρα που συλλέγονται κατά τις ημέρες 15-24 μετά την ένεση. Αν και αυτά τα ποντίκια γενικευμένη αυτή την εκπαίδευση σε νέα δείγματα που συλλέχθηκαν από τα ποντίκια με όγκους το ίδιο μέγεθος, δεν το κάνουν για τα ούρα που συλλέγονται κατά τις ημέρες 9-14 ή 1-7 (Σχήμα 1C-ΙΙ). πειράματα ελέγχου διαπιστώσει ότι εκπαιδευμένο ποντίκια δεν έκανε διάκριση μεταξύ ένεση και uninjected ποντίκια πριν από τις ενέσεις, αποδεικνύοντας ότι δεν υπήρχε μεροληψία στην αρχική ούρα ποντίκι ή τη συσκευή Υ-λαβύρινθο.

Για να διερευνηθεί η γενικότητα αυτού του αποτελέσματος, έχουμε εκπαιδεύσει μια ξεχωριστή ομάδα των ποντικών αισθητήρας να διακρίνει τα ούρα των ποντικών ανακαλέσει και χωρίς LLC προκαλείται από όγκους. Το σχέδιο των αποτελεσμάτων ήταν σχεδόν ταυτόσημη με εκείνη με LKR επαγόμενη όγκους (Σχήμα 1C-III).

επόμενο ερώτημα αν οι οσμές που συνδέονται με τους όγκους και LKR LLC ήταν αντιληπτά παρόμοια, με εξέταση των εκπαιδευμένων ποντικών την δείγματα ούρων συλλέγονται από φέροντα όγκο έναντι ποντικών ελέγχου από το ζωικό μοντέλο διαφορετικό από εκείνο που είχαν εκπαιδευτεί επί. Δηλαδή, ρωτήσαμε αν τα ποντίκια εκπαιδεύονται να διακρίνουν τα ούρα των ποντικών με και χωρίς LKR που προκαλείται από όγκους θα αναγνωρίσει (γενικεύσει αυτή την απάντηση σε αυτά) LLC ποντίκια που φέρουν όγκο και το αντίστροφο. Η απάντηση ήταν καταφατική (Σχήμα 1 C-VI και -v). Αυτά τα αποτελέσματα δείχνουν ότι οι όγκοι που προκαλούνται από αυτά καρκινικές κυτταρικές σειρές παράγουν κοινά. (Αν και δεν είναι ταυτόσημα? Βλέπε παρακάτω) πτητικές βιοδείκτες που μπορεί να αναγνωριστεί από τα οσφρητικά συστήματα ποντικών

Χαρακτηρισμός Ουροποιητικού Πτητικών Ενώσεων

Εμείς επόμενο χαρακτηριζόμενη τη φύση της χημικής μεταβολής διακρίνει ποντίκια με όγκους από αυτούς χωρίς αναλύοντας ουροποιητικού πτητικές ενώσεις με στερεάς φάσης-μικροεκχύλισης, ακολουθούμενη από αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας. Από τα τυπικά συνολική χρωματογραφήματα ιόντων (ΤΠΕ στο ολιγοθέσιο σχολείο) ένα μεγάλο διαφορετικό σύνολο των κορυφών θα μπορούσαν να διακριθούν (Σχήμα S1). Σαράντα επτά κορυφές επιλέχθηκαν για αναγνώριση από τα TICs βασίζεται τους έχοντας επαρκώς μεγάλα ύψη των κορυφών και μη επικαλυπτόμενες TICs όπως προσδιορίζεται με οπτική επιθεώρηση. Όπως μπορεί να φανεί στον Πίνακα 1 και S1, οι κορυφές αποτελούνται από μία ποικιλία χημικών δομών και δυνητικά εμπλέκονται σε διάφορες βιολογικές λειτουργίες, για παράδειγμα στην φερομονική επικοινωνίας (2-επτανόνη, 3,4-δεϋδρο

exo

-brevicomin και 2-

δευτ

-βουτυλο-4,5-διυδροθειαζόλιο, 6-υδροξυ-6-μεθυλ-3-επτανόνη,

β

-farnesene [23]). Επίσης, εντοπίστηκαν ήταν ενώσεις έχουν αναφερθεί στο παρελθόν σε ανθρώπινα ούρα (νιτρομεθάνιο, διμεθυλο σουλφόνη,

o

τολουϊδίνης, 2-αιθυλεξανοϊκό οξύ [24]).

Η

επόμενο χρησιμοποιούνται ποσοτικές αναλύσεις από αυτά 47 κορυφές για να καθορίσει εάν θα μπορούσαν να διακριθούν ποντικών με και χωρίς πειραματικά προκαλούμενη όγκους. Μεταβολή στις πρώτες ύψη κορυφών έδειξε σαφώς διαφορές στις σχετικές ποσότητες των διαφόρων ενώσεων με βάση την παρουσία ή απουσία τύπων όγκων και του καρκίνου (Σχήμα 2Α και Σχήμα S2). Παρατηρήσαμε σχετικά σταθερές αλλαγές για πολλές αιχμές και για τις δύο ομάδες του όγκου με το πιο κοινό μοτίβο είναι μια μειωμένη παραγωγή (κάτω ρύθμιση) στις ομάδες του όγκου και είτε μια αυξημένη παραγωγή (up-ρύθμιση) ή αμελητέα μεταβολή στις ομάδες του εικονικού φαρμάκου (Σχήμα S3). Για παράδειγμα, οι μέγιστες 13 (5-hepeten-2-όνη) ρυθμίζεται προς τα κάτω δραματικά ως συνέπεια της παρουσίας του όγκου (Σχήμα 2Β). Έτσι, μια γενική ρύθμιση προς τα κάτω των πτητικών ενώσεων μπορεί να είναι ένα κοινό χαρακτηριστικό της ανάπτυξης του όγκου. Ωστόσο, υπήρχαν και άλλα μοντέλα της αλλαγής για μια μειοψηφία των πτητικών ενώσεων. Για παράδειγμα, η παραγωγή της κορυφής 37 (2-αιθυλ εξανοϊκό οξύ) ανυψώθηκε σε αμφότερες τις ομάδες του όγκου. Αλλαγές σε άλλες κορυφές εξαρτάται από τους τύπους καρκίνου (και /ή στέλεχος ποντικού). Peak 29 (ακετοφαινόνη) ήταν κάτω ρύθμιση στην ομάδα LKR-όγκου και up-ρύθμιση στην ομάδα LLC-όγκου, ενώ αιχμή 33 ήταν κάτω ρύθμιση μόνο στην ομάδα του όγκου LKR. Το οικόπεδο συστοιχία εικόνα (Σχήμα 2C) δείχνει με σαφήνεια τα συνολικά διαφορικό επιπτώσεις της ανάπτυξης του όγκου.

(Α) Σύγκριση μεταξύ πρώιμο στάδιο και προχωρημένο στάδιο της 4ης ενδεικτικά κορυφές που επιλέγονται από 47 κορυφές που αναλύθηκαν. Κάθετος άξονας δείχνει ένταση (ποσότητα) των TIC? κάθετες γραμμές γύρω από μέση δείχνουν SEM σε κάθε σημείο δειγματοληψίας. Το μπλε αντιπροσωπεύει το πρώιμο στάδιο, ενώ το κόκκινο αντιπροσωπεύει το προχωρημένο στάδιο. Οριζόντιος άξονας υποδεικνύει χρόνο συγκράτησης. (Β) Μπαρ οικόπεδο ένταση 4 ενδεικτικά κορυφές που επιλέγονται από τις 47 κορυφές που αναλύθηκαν. Η μέση ένταση κορυφής χαράσσεται σε κάθε κορυφή. Κόκκινο μπάρες αντιπροσωπεύουν ομάδες όγκου? μπλε μπάρες αντιπροσωπεύουν τις ομάδες ελέγχου. Ένα ανοιχτό μπλε φόντο υποδεικνύει μια σημαντική διαφορά σε

P

& lt? 0.0001 μεταξύ των ομάδων όγκου και ελέγχου. (C) Πρώτες ένταση των 47 που αναλύθηκαν κορυφές που λαμβάνεται αφαιρώντας την πρώιμη περίοδο από την μεταγενέστερη περίοδο (n = 25 για κάθε μία από τις 4 ομάδες). Πιο σκούρο γκρι σημαίνει την κορυφή αυξήθηκε μετά την ανάπτυξη του όγκου, ενώ ο αναπτήρας γκρι σημαίνει ότι η κορυφή μειώθηκε μετά από την ανάπτυξη του όγκου.

Η

Διακρίσεις των όγκων και των Placebo Ομάδες

Είμαστε δίπλα προχώρησε σε μεταβολομική προφίλ σε στατιστικά διακρίσεις μεταξύ των ομάδων και να προσδιορίσει χαρακτηριστικές κορυφές. Για το σκοπό αυτό, συνδυάσαμε δύο διαφορετικές προσεγγίσεις: ανάλυση κύριων συνιστωσών (PCA) και η μηχανή διανυσμάτων υποστήριξης (SVM). Η πρώτη, η PCA, επιτρέπει τη δομή σε ένα σύνολο δεδομένων για να υπαγορεύσει το διαχωρισμό των δειγμάτων σε ομάδες με βάση την συνολική ομοιότητα σε τιμές αιχμής, χωρίς προηγούμενη γνώση της ταυτότητας του δείγματος. Αγροτεμάχια του PCA βαθμολογίες υπολογίζονται από τις κανονικοποιημένες τιμές των 47 κορυφών έδειξε μια χαρακτηριστική διαχωρισμό του χημικού προφίλ μεταξύ των ομάδων των όγκων και των ομάδων του εικονικού φαρμάκου και στις δύο κυτταρικές γραμμές καρκίνου (Σχήμα 3Α και 3Β). Δεύτερον, μια εποπτευόμενη μηχανή-learning προσέγγιση που βασίζεται στην SVM χρησιμοποιήθηκε για να καθοριστεί το όριο μεταξύ των ομάδων όγκου και ομάδες του εικονικού φαρμάκου. Ο αλγόριθμος αυτός θεωρείται η πρώτη δύο κύριες συνιστώσες, PC1 και PC2, να δημιουργήσει περιγραφές των δειγμάτων σε αυτό το υψηλό-διαστάσεων χώρο, και στη συνέχεια ορίζεται ένα υπερεπίπεδο που διαχωρίζει καλύτερα δείγματα από τις δύο κατηγορίες. Ο ταξινομητής SVM διαχωριστεί με επιτυχία τα δείγματα σε όγκο και το εικονικό φάρμακο κατηγορίες (εμφανίζεται το πρόστιμο περίγραμμα με το χρώμα του μπλε σε κόκκινο στο σχήμα 3Α και 3Β). Το SVM ταξινομηθεί με επιτυχία τα περισσότερα άτομα δίνοντας μια ακρίβεια ταξινόμησης από 94% με ευαισθησία 88% και ειδικότητα 100% (LKR) και ακρίβεια 94% με ευαισθησία 100% και ειδικότητα 88% (LLC). Αξίζει να σημειωθεί ότι, μόνο 3 από τα 50 επιμέρους ποντίκια στο σύνολο της δοκιμής μας δεν κατηγοριοποιήθηκαν σωστά. Έτσι, οι επιλεγμένες κορυφές περιέχουν χημικά χαρακτηριστικά διακρίνουν όγκου από τα ποντίκια έλαβαν εικονικό φάρμακο.

Ο διαχωρισμός των ομάδων όγκου και του εικονικού φαρμάκου από την αρχή Ανάλυση στοιχείων (PCA) και όριο προσδιορισμού του από Support Vector Machine (SVM) παρουσιάζονται στο Α (LKR ) και Β (LLC). Κύκλοι αντιπροσωπεύουν τα άτομα των ομάδων όγκου και τρίγωνα αντιπροσωπεύουν τα άτομα των ομάδων εικονικού φαρμάκου (φορείς υποστήριξης: μαύροι κύκλοι και τρίγωνα). Το χρώμα του φόντου περιγράμματος, που κυμαίνονται από κόκκινο σε μπλε, δείχνει την πιθανότητα τάξη για διαφορετικές περιοχές του αεροπλάνου.

Η

Σταυρός Επικύρωση και Αιθέρια Συνδυασμός Peaks

Για την επικύρωση των αναλύσεων αυτών, θα απασχολείται ένα 10-πλάσια μέθοδο cross επικύρωση χρησιμοποιώντας όλα τα 25 δείγματα. Για περαιτέρω ανάλυση, επιλέξαμε 11 κορυφές από τις αρχικές 47 κορυφές που διέφεραν μεταξύ των ομάδων όγκου και του εικονικού φαρμάκου με ένα

P

& lt? 0.0001 (Πίνακας 1). Έχουμε εκπαιδευτεί του ταξινομητή SVM με την εφαρμογή όλων λογικά δυνατούς συνδυασμούς χωρίς επαναλήψεις από αυτές τις 11 κορυφές για καθένα από τα δύο συστήματα μοντέλο (LKR και LLC). Η απόδοση γενίκευση των ταξινομητές SVM χρησιμοποιώντας διαφορετικά σύνολα συστάδων κορυφής απεικονίζεται στο χαρακτηριστικό λειτουργίας λήπτη (ROC) χώρο. Καμία μεμονωμένη κορυφή ταξινομούνται επιτυχώς με ακρίβεια μεγαλύτερη από 95%. Ωστόσο, η ταξινόμηση με αρκετά ζεύγη κορυφών οδήγησε σε μια ακρίβεια έως και 98 ± 2% για LKR και 100% για LLC (Πίνακας 2-i, -II και στον Πίνακα S2, S4 Σχήμα), επιβεβαιώνοντας ότι η βελτίωση γενίκευση βασίζεται σε ένα συνδυασμό των κορυφών. Σε περαιτέρω αναλύσεις (τα δεδομένα δεν παρουσιάζονται) βρήκαμε ότι SVM είχαν καλύτερες επιδόσεις από Fisher Διαχωριστική Ανάλυση, η οποία χρησιμοποιείται χωρίς επίβλεψη μεθόδους μάθησης. Έτσι, χαρακτηριστικό συμπλέγματα αιχμής μπορεί να διακρίνει αξιόπιστα ομάδες όγκου από ομάδες του εικονικού φαρμάκου και μπορεί να έχουν διαγνωστικές δυνατότητες.

Η

Για να αξιολογεί την ισχύ γενίκευση των clusters αιχμής σε μια νέα ομάδα, έχουμε δημιουργήσει ανεξάρτητα σύνολα εκπαίδευσης (13 από τα 25 δείγματα) και σύνολα δοκιμών (παρέμεινε 12 δείγματα). Οι ταξινομητές SVM εκπαιδευτεί με τα 11 επιλεγμένα clusters κορυφή του σετ εκπαίδευσης δημιουργείται ένα καλύτερο συνδυασμό των κορυφών που έχουν ακρίβεια 95% για LKR και του 100% για το LLC για να ελέγξετε σετ (Πίνακας 2-iii, -v και τον Πίνακα S3, Εικόνα S5 ).

Αν και κυτταρικές σειρές LKR και LLC είναι διαφορετικά συστήματα μοντέλου και ενέθηκαν σε διαφορετικά στελέχη αμιγή ποντικού (που οι ίδιες πιθανότητες διέφεραν σε οσμές του σώματος), οι μελέτες μας συμπεριφοράς πρότεινε ότι κοινές οσμές ενδεικτικό της παρουσίας ή απουσία όγκων. Αυτό επίσης βρέθηκε να είναι η περίπτωση στις μεταβολομική αναλύσεις. Η ομάδα των κορυφών (η συστάδα) που είχε προβλέψει καλύτερα την κατάσταση LLC από τα δεδομένα LKR όπως καθορίζεται από SVM (Πίνακας 2-iv) είχε ακρίβεια 98%. Αντίθετα, η ομάδα των κορυφών που είχε προβλέψει καλύτερα LKR από LLC (Πίνακας 2-vi) είχε ακρίβεια 91%. Μόνο μία κορυφή (# 22? Βλέπε Πίνακα 2-IV, -VI) ήταν κοινό σε αυτά τα δύο σύνολα προγνωστική συστάδες. Ταξινόμηση με άλλα συμπλέγματα αιχμής που παράγεται επίσης υψηλή διαγνωστική ακρίβεια (95%) με σημαντικές διαγνωστικές δυναμικό (Σχήμα S6).

Interactive Επίδραση των όγκων και κυτταρικών γραμμών

Ακόμα κι αν υπήρχαν κοινά σημεία μεταξύ των δύο μοντέλα όγκου, περαιτέρω στατιστικές αναλύσεις έδειξαν επίσης ότι τα αποτελέσματα των δύο μοντέλων όγκου την μεταβολικά προφίλ δεν ήταν ταυτόσημα. Οι αλληλεπιδράσεις ανάμεσα σε δύο διαφορετικές κυτταρικές σειρές (LKR και LLC) και του όγκου έναντι του εικονικού φαρμάκου αναλύθηκε με 2-οδών αναλύσεις διακύμανσης (ομάδων όγκου και του εικονικού φαρμάκου για κάθε μία από τις δύο μοντέλα όγκου) για κάθε μία από τις 47 κορυφές (Σχήμα 4 και S7 ). Μια σημαντική αλληλεπίδραση δείχνει την ειδικότητα του όγκου. Από τις 47 ξεχωριστές αναλύσεις, η αλληλεπίδραση w’as σημαντική (

P

& lt? 0,05) σε 11 περιπτώσεις (Πίνακας S3). Για να ελέγξετε για ψευδή θετικά λόγω δοκιμή 47 κορυφές, που περιορίζεται υπόψη 4 κορυφές (Νο 1, 7, 29, και 33) με

P

& lt? 0.002. Αυτές οι αλληλεπιδράσεις που απεικονίζεται στο σχήμα 4, όπου, για παράδειγμα, η μέγιστη 29 δείχνει καμία διαφορά μεταξύ του όγκου και του εικονικού φαρμάκου (

P

= 0,0387), αλλά μια μεγάλη διαφορά μεταξύ των μοντέλων όγκου (

P

= 0,0002) . Υπάρχει επαρκή ειδικότητα για να γίνει διάκριση μεταξύ των πτητικών προφίλ των δύο τύπων όγκου.

κανονικοποιημένη ένταση (στον κάθετο άξονα) από τις τέσσερις κορυφές (Α-Δ), στο οποίο μία αμφίδρομη ΑΝΟνΑ υποδεικνύεται σημαντική (

P

& lt? 0.002) αλληλεπιδράσεις που δείχνει τη διαφοροποίηση μεταξύ των δύο μοντέλων όγκου. Ο οριζόντιος άξονας του κάθε ένα από τα 4 πάνελ (Α-Δ) δείχνει τις δύο φάσεις, νωρίς – πριν από την σημαντική ανάπτυξη του όγκου στην αριστερή και αργότερα – μετά την ανάπτυξη σημαντικού μεγέθους του όγκου. Κόκκινο: όγκων, Μπλε: το εικονικό φάρμακο, Κύκλος: LKR, Star:. LLC

Η

Συζήτηση

Προσδιορισμός των πτητικών βιοδεικτών στα ούρα για τη διάγνωση της νόσου είναι μια περιοχή με μεγάλη υπόσχεση, ωστόσο, βασίζεται σε περιορισμένη πριν από την έρευνα σε ανθρώπινα. Τα δεδομένα σε αυτό το έγγραφο είναι συνεπή με την υπόθεση ότι τα διαγνωστικά χρήσιμο πτητικών ενώσεων που παράγονται σε ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα και εκκρίνεται στα ούρα, παρέχοντας έτσι υποστήριξη για αυτή την διαγνωστική προσέγγιση στο πλαίσιο του καρκίνου του πνεύμονα.

Ειδικότερα, Οι μελέτες μας έδειξαν ότι όσφρηση των ζώων σε είδη όπως το ποντίκι (που διαθέτει ένα ευαίσθητο οσφρητικό σύστημα [25], [26]), μπορεί να έχει διαγνωστική επιτυχία στην ανίχνευση του καρκίνου του πνεύμονα υπογραφές στα ούρα. Το πιο σημαντικό, ήμασταν σε θέση να μιμηθούν αυτή τη δυνατότητα χρησιμοποιώντας bioanalytic τεχνικές. Αυτό δείχνει ότι θα είναι δυνατόν να δημιουργηθεί ένα βιομιμητική αισθητήρα με βάση τη γνώση του οσφρητικού συστήματος για τη διαλογή διαγνωστικές ουσίες για που θα μπορούσε να είναι πρακτικό για διαδεδομένες εφαρμογές [27], [28], [29], [30]. Πράγματι, γενετικά ζύμης που εκφράζουν ένα οσφρητικό υποδοχέα και του συστήματος μεταγωγής σήματος της έχουν δειχθεί ότι είναι ικανό να ανιχνεύσει 2,4-δινιτροτολουόλιο, μια ένωση διαγνωστική εκρηκτικών [31]. Τεχνητή όσφρηση με ένα πολυμερές επιθήλιο και το μοντέλο σπειράματα θα μπορούσε να ανιχνεύσει ουσίες για μιμούνται τον τρόπο αυτό ένα βιολογικό οσφρητικό σύστημα [32]. Τελικά, όπως αισθητήρες θα μπορούσαν να οδηγήσουν στην ανάπτυξη των εμπορικώς διαθέσιμα τεστ. Ωστόσο, φαίνεται επίσης ότι το μεταβολικό προφίλ (στερεάς φάσης-Μικροεκχύλιση, ακολουθούμενη από αέρια χρωματογραφία σε συνδυασμό με φασματομετρία μάζας) είναι μια βιώσιμη εναλλακτική λύση που θα πρέπει να διερευνηθούν περαιτέρω.

Η μεταβολική προέλευση πολλών από τις διαγνωστικές βιοδεικτών μας εντοπίστηκαν δεν είναι γνωστή και δεν θα μπορούσε να εντοπίσει κοινά χημικά χαρακτηριστικά. Αντ ‘αυτού, είχε τις ρίζες τους σε είτε μία ποικιλία ενδογενών βιοχημικών οδών ή από περιβαλλοντικές συνθήκες (εξωγενούς) πηγές. Αυτές οι τελευταίες ενώσεις (π.χ.

o

-τολουϊδίνης, και 2-αιθυλεξανοϊκό οξύ) είναι απίθανο να είναι διαγνωστικά χρήσιμο. Μεταξύ των ενδογενών μεταβολιτών, 2-επτανόνη, μια φερομόνη, έχει αναφερθεί ότι αυξάνει σε συγκέντρωση σε ακραίες αρουραίους, και έχει παρατηρηθεί σε ανθρώπινα ούρα [33]. 6-υδροξυ-6-μεθυλ-3-επτανόνη έχει επίσης προηγουμένως ταυτοποιηθεί στα ούρα ποντικού αν και μπορούμε να βρούμε καμία αναφορά αυτής της ένωσης σε ανθρώπινα ούρα. Η παρατηρούμενη μεταβολή των κετονών ως συνάρτηση της ανάπτυξης του όγκου δείχνουν ότι ketogenesic οδοί μπορεί να εμπλέκεται σε αυτά τα μοντέλα του καρκίνου του πνεύμονα. Περαιτέρω έρευνα θα πρέπει να καθοριστεί ποια από αυτές τις διαγνωστικές μεταβολίτες είναι προέλευσης των όγκων και τα οποία προέρχονται από την κανονική μεταβολικές διαδικασίες και είναι είτε κατάντη ή πάνω-ρυθμίζονται από τους όγκους.

Η κοινή ρύθμιση προς τα κάτω που παρατηρήθηκαν μετά ανάπτυξη του όγκου σε πολλές ενώσεις είναι αξιοσημείωτη. Οι περισσότεροι βιολογικοί δείκτες που αναφέρθηκαν από άλλους ερευνητές να έχουν ρυθμισμένα προς τα πάνω. Μια εξήγηση για αυτά τα διαφορετικά ευρήματα μπορούν να διαμένουν με τις στρατηγικές ανίχνευσης που χρησιμοποιούνται από τους άλλους να εντοπίσει βιοδείκτες. Σε ορισμένες έρευνες μπορεί να υπάρχει μια προκατάληψη προς μια αναζήτηση για νέες (και ως εκ τούτου, up-ρύθμιση) ενώσεις βιοδείκτη, ενώ οι μέθοδοι μας δεν είχε καμία τέτοια προκατάληψη. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι αυτή η συχνή ρύθμιση προς τα κάτω αποτελέσματα από πολύπλοκες επιπτώσεις του όγκου στο μεταβολισμό του ζώου

Αν και SVM βρέθηκε συστάδες των κορυφών που προέβλεπαν μεταξύ των δύο μοντέλων καρκίνου (LKR να LLC και το αντίστροφο:. Πίνακας 2) με υψηλή ακρίβεια, οι συστάδες ήταν κυρίως διαφορετική για πρόβλεψη στις δύο κατευθύνσεις. Το αποτέλεσμα αυτό φαίνεται να είναι ασυνεπής με τις μελέτες κατάρτισης σε ζώα που έδειξαν ότι τα ποντίκια εκπαιδεύονται για να κάνουν διακρίσεις σε ένα από τα μοντέλα όγκων γενικευμένη αυτή έμαθε αντίδραση χωρίς περαιτέρω εκπαίδευση στο άλλο μοντέλο. Αυτό σημαίνει ότι θα πρέπει να υπάρχει μια σειρά από πτητικές ενώσεις (ουσίες για) που είναι κοινές στα δύο μοντέλα που διαφοροποιούν όγκου από τα ποντίκια μη-όγκου. Μία πιθανή εξήγηση για αυτή την εμφανή ανωμαλία είναι ότι οι συνδυασμοί των πτητικών συστατικών που έχουμε ταυτιστεί με ταξινομητές SVM δεν είναι οι ίδιοι με αυτούς που τα ποντίκια cueing σε κατά τη διάρκεια της κατάρτισης και τη δοκιμή? ίσως υπάρχουν και άλλα κοινά εξαρτήματα με τα δύο μοντέλα που δεν έχουν ακόμη προσδιοριστεί. Αν αυτή είναι η περίπτωση, μία από τις επόμενες προκλήσεις θα είναι να προσδιορίσει τις νέες αυτές βιοδείκτες. Εναλλακτικά, σημειώνουμε ότι υπήρχε μία ένωση που ήταν κοινές για την πρόβλεψη και στις δύο κατευθύνσεις (# 22) και δεν μπορούμε να αποκλείσουμε την πιθανότητα ότι ήταν αυτή η ένωση τα ποντίκια χρησιμοποιούνται για να κάνουν τη διάκριση σε δύο περιπτώσεις.

Ένα σημαντικός παράγοντας για οποιαδήποτε πρακτική διαγνωστικό εργαλείο είναι η ικανότητά του να διακρίνει μεταξύ των διαφόρων τύπων της νόσου. Αν και τα δύο υποδείγματα καρκίνου του πνεύμονα έχουν σαφώς ομοιότητες σε πτητικούς προφίλ, έχουν επίσης επαρκείς διαφορές που μπορούν να διακριθούν σε μεταβολομική αναλύσεις (Σχήμα 4). Αυτή η ικανότητα να διακρίνει μεταξύ συνδέονται στενά με μοντέλα ποντικών από καρκίνο του πνεύμονα υπονοεί ότι συγκεκριμένοι τύποι καρκίνου μπορεί να υπόκειται σε διαγνωστικές διαφοροποίηση μέσω αναλύσεων των πτητικών προφίλ όπως απεικονίζεται στην τρέχουσα έρευνα.

Η μελλοντική εργασία με μοντέλα ζώων θα μπορούσε να προχωρήσει σε τρεις συγκλίνουσες γραμμές. Πρώτον, είναι σημαντικό να παρακολουθεί τις αναπτυξιακές αλλαγές σε δείκτες στα πρώτα στάδια της ανάπτυξης του όγκου. Δεν είναι μόνο αυτό σχετική με τον καθορισμό του τρόπου νωρίς μπορεί να ανιχνευθεί διαγνωστικοί δείκτες, αλλά θα μπορούσε να ρίξει φως στις πιθανούς μηχανισμούς που διέπουν τις αλλαγές σε πτητικά ως συνέπεια της εξέλιξης του όγκου. Δεύτερον, μια ποικιλία διαφορετικών τύπων όγκου θα πρέπει να διερευνηθούν επιπλέον των δύο στενά συνδεδεμένα αυτές που περιγράφονται εδώ. Αυτό θα μπορούσε επίσης να παρέχουν σημαντικές ενδείξεις ως προς το μηχανισμό. Τρίτον, in vitro μελέτες σε καρκινικά κύτταρα θα είναι ζωτικής σημασίας για την κατανόηση των μηχανισμών.

Εν ολίγοις, ήμασταν σε θέση για πρώτη φορά να εντοπίσει πτητικές χημικές υπογραφές στα ούρα μοντέλα ποντικών από καρκίνο του πνεύμονα, χρησιμοποιώντας αυστηρή πειραματική συμπεριφοράς και αναλυτική τεχνικές. Η σημασία αυτής της μελέτης είναι ότι θεσπίζει τη δυνατότητα χρησιμοποίησης του ουροποιητικού πτητικά για την ανίχνευση του καρκίνου του πνεύμονα. Η ικανότητα να εύκολα να συλλέγουν και η αποθήκευση των δειγμάτων ούρων θα είναι ένα σημαντικό πλεονέκτημα αυτής της προσέγγισης κατά την ανάλυση των πτητικών στον εκπνεόμενο ανάσα. Αν και αυτή η μελέτη έχει εγείρει πολλά ερωτήματα σχετικά με την ταυτότητα και την προέλευση των ενώσεων ανιχνεύθηκαν σε μοντέλα ποντικών μας, εμείς δεν σκοπεύουν να ακολουθήσουν αυτή την κατεύθυνση. Αντ ‘αυτού, βλέπουμε αυτή τη μελέτη ως μια σημαντική απόδειξη του κεφαλαίου για την αξία της μελέτης πτητικών ούρων χρησιμοποιώντας βιοχημικές και βιοπληροφορικής τεχνικές στη διάγνωση του ανθρώπινου καρκίνου του πνεύμονα (και ίσως και άλλους καρκίνους). Κατά συνέπεια, έχουμε αρχίσει κλινικές μελέτες με ασθενείς ανθρώπους. Οι μελέτες αυτές θα αντιμετωπιστούν βασικές ερωτήσεις σχετικά με την ευαισθησία, την ειδικότητα, το μέγεθος των όγκων που μπορεί να ανιχνευθεί με ακρίβεια, οι μηχανισμοί που διέπουν τις παρατηρούμενες αλλαγές στο πτητικό προφίλ, την ικανότητα να γενικεύσει μεταξύ των διαφόρων τύπων των καρκίνων του πνεύμονα, και ο αντίκτυπος των νυν ή πρώην καπνιστές .

Υλικά και Μέθοδοι

Καρκίνος του πνεύμονα γραμμές

το γονίδιο KRAS που προκαλείται από τον καρκίνο του πνεύμονα ποντικού (LKR) και καρκίνωμα πνεύμονα Lewis (LLC) κυτταρικές σειρές αγοράστηκαν από το ATCC (American Type Culture Collection, Manassas, VA).