Рак легкого можно детектировать по липидному составу крови

Анализ экспрессии генов в клетках легких, пораженных раком, выявил нарушения липидного метаболизма. Ученые определили девять липидов крови, ассоциированных с раком, и на их основе разработали метод LCAIS v2.0, который сочетает ВЭЖХ-МС с машинным обучением. Чувствительность и специфичность метода при определении рака легкого составили 90% и 92% соответственно.

Credit:
angellodeco | 123rf.com

В настоящий момент рак легкого занимает первое место по смертельности и второе место по частоте встречаемости среди всех опухолей у людей обоих полов. Несмотря на то, что существует несколько тестов крови, направленных на выявление рака легкого, до сих пор недостаточно неинвазивных методов и биомаркеров для ранней диагностики.

Ученые из Китая предложили использовать для предсказания рака легкого липидные профили крови. На первом этапе с помощью платформы 10x Genomics они секвенировали РНК 26 699 единичных опухолевых и здоровых клеток легких из образцов от пациентов с ранней стадией немелкоклеточного рака легкого и 55 860 клеток из образцов ткани легких здоровых людей. Анализ данных секвенирования выявил девять типов клеток. В образцах от пациентов с опухолью была повышена доля T-лимфоцитов, В-клеток и плазматических клеток, а доля мононуклеарных фагоцитов и эндотелиальных клеток была снижена.

Затем ученые сравнили экспрессию генов, вовлеченных в различные метаболические пути, в клетках от пациентов и клетках здоровых легких. Они выявили изменения в метаболизме липидов, при этом сильнее всего в образцах от пациентов был нарушен глицерофосфолипидный метаболизм. Ученые предположили, что немелкоклеточный рак легкого связан с дисрегуляцией липидного обмена.

С помощью жидкостной хроматографии и тандемной масс-спектрометрии авторы провели липидомный анализ плазмы крови 171 пациента с ранней стадией немелкоклеточного рака легкого и 140 здоровых людей. Используя вычислительные алгоритмы, они идентифицировали девять липидов, ассоциированных с развитием рака: лизофосфатидилхолины 16:0, 18:0 и 20:4; фосфатидилхолины 16:0–18:1, 16:0–18:2, 18:0–18:1, 18:0–18:2 и 16:0–22:6, а также триглицериды 16:0–18:1–18:1.

Определить девять маркеров рака в образце крови можно за один прогон хроматографа, который длится 19 минут. На основе этих девяти липидов ученые разработали метод направленного липидомного анализа и назвали его LCAID (Lung Cancer Artificial Intelligence Detector). При тестировании на валидационной когорте из 99 пациентов с раком легкого и 40 здоровых индивидов версия LCAID v2.0 продемонстрировала специфичность 100%. Затем авторы проверили метод на 1 036 индивидах, которые проходили скрининговое томографическое исследование в одной из больниц Пекина, и на 109 пациентах из отделений торакальной хирургии. LCAID v2.0 детектировал рак легкого на ранней стадии с чувствительностью 90% и специфичностью 92%.

Авторы отмечают, что в выбранных когортах присутствовало больше количество некурящих людей с первой стадией аденокарциномы легкого. Это означает, что липидомный анализ в сочетании с машинным обучением может выявлять рак относительно рано. На весь процесс диагностики, от забора образца до получения результатов, уходит 90 минут. За один раз можно обработать до 24 образцов.

Так как перестройка липидного метаболизма характерна для солидных опухолей, авторы предположили, что найденные ими маркеры можно использовать для диагностики аденокарциномы легкого, плоскоклеточного и мелкоклеточного рака легкого. Для подтверждения этого предположения требуются дальнейшие исследования.

Источник

Guangxi Wang, et al. Lung cancer scRNA-seq and lipidomics reveal aberrant lipid metabolism for early-stage diagnosis // Science Translational Medicine, published online 2 February, 2022, DOI: 10.1126/scitranslmed.abk2756

Blood Lipid Mass Spectrometry Assay May Enable Early-Stage Lung Cancer Detection


Добавить в избранное

Вам будет интересно