Új vérlipid teszt a korai tüdőrák kimutatására

A kínai Peking University Peope’s Hospital-ban a korai stádiumú tüdőrák kimutatására egy gyors és megbízható próbát fejlesztettek ki. A tüdőrák korai felismerésével jobb kezelési lehetőségek és jobb túlélési arány érhető el, de a jelenlegi szűrési technikák nem elég pontosak. Az új, nem invaziv próba, melyet Lung Cancer Artificial Intelligence Detector-nak (LCAID-nek) neveznek, a vérplazmában egy biomarker kimutatásán alapul. Igen nagy találati pontossága lehetővé teszi, hogy a jelenlegi szűrési technikákkal kombinálva javítsa a korai stádiumú tüdőrákok felismerését, .

A vizsgálat vezetője Dr. Jun Wang, a Peking University Peoples Hospital mellkassebészeti osztályának vezetője a következőket mondta el a Medical News Today-nek: „az LCAID pontossága és magas specificitása segíthet a tüdőrák szűrésében és kimutatásában, csökkentheti a fölösleges sugárterhelést és az invaziv diagnosztikai beavatkozásokat. A vizsgálatban résztvevők többsége I stádiumú tüdőrákos beteg volt, az LCAID segítségével több, mint 90%-uk pontosan besorolható volt.”

Az új teszt kifejlesztésének és jóváhagyásának részleteit a Science Translational Medicine c. folyóiratban közölték 2022. február 2-án.

A tüdőrák korai kimutatása

A tüdőrák a daganatos halálozás leggyakoribb oka, az USA-ban az összes rákos halálozás közel 25%-át teszi ki. Az áttét-képzés, szóródás előtti felismerés esetén jelentősen javul a beteg túlélési esélye. Pl. az American Lung Association szerint 56% körüli 5 éves túlélés várható, amennyiben a tumor a tüdőkre korlátozódik, míg a távoli áttétek esetén mindössze 5% az 5 éves túlélés esélye.

A tüdőrák szűrésére javasolt alacsony dózisú CT gyakran téves pozitivitást mutat egészségeseknél is. A 9% és 50% közé tehető fals pozitivitás miatt egyre nő a fölösleges sugárterhelés, az invaziv beavatkozások száma, és nőnek a költségek is. Bár több próbálkozás történt a tüdőráknak a vérből való kimutatására, de még ma sincsenek nem invaziv és megbízható módszerek ill. biomarkerek a korai stádiumú betegség feltalálására.

Metabolit-profil

A kutatások célja egy olyan plazma biomarker megtalálása volt, ami jelezné a korai stádiumban lévő tüdőrákot. A tüdőrák kialakulása a tüdőszövet anyagcseréjének megváltozásával, esetleg egyes specifikus metabolitok plazma-szintjének megváltozásával jár. Ezek az anyagcsere-változások gyakran kifejezettebbek, mint a gén-expressziós változások, ily módon a metabolitok koncentrációjának változásai a betegség érzékeny biomarkereként szolgálhatnak. Ráadásul a mai technikákkal sok-sok metabolit pontos detekciójára van lehetőség a plazmából és a vizeletből. A vizsgálatban egy tumoros biomarker kimutatása érdekében a korai stádiumú tüdőrákos és a tüdőrák nélküli egyének plazmájának metabolit-tartalmát hasonlították össze.

Gén-expressziós profilok

A korai stádiumú tüdőrákot igazoló potenciális plazma-biomarkerek tömegének leszűkítése érdekében először a tüdőrákos sejtek gén-expresszióját határozták meg. RNS-szekvenálás segítségével felmérték a korai tüdőrákos és az egészséges személyek tüdőszövetében a gén-expresszió különbségeit.

Egy kialakuló daganat olyan változásokra készteti a környezetet, hogy támogassa a tumor életben maradását. A tumor mikrokörnyezetében a tumor táplálása érdekében új erek, immunsejtek és nem malignus sejtek képződnek, a tumor és mikrokörnyezete tehát sokféle olyan sejtből áll, melyek gén-expressziós profiljukban különböznek, amelyek jellegzetességei RNS-szekvenálással határozhatóak meg.  A tüdőrákos sejt és az egészséges sejt gén-expressziós profiljának összehasonlításával azt találták, hogy a tüdőrákos személyekből származó szövetmintákban a lipid anyagcseréhez társuló gén-expressziók szintje különbözik. A tüdőrákos beteg tumoros és a nem tumoros sejtjeiben a lipid anyagcserében résztvevő 13 jelátvitel szabályozási zavara észlelték.

Metabolit biomarkerek

A daganatos és a nem daganatos betegek lipid metabolit szintjeinek eltéréseit folyadék kromatográfia-tömeg-spektrometria (LC-MS) segítségével mutatták ki. A folyadékkromatográfia segítségével választották el a keverékben lévő metabolitokat, míg a tömeg-spektrométerrel lehetett meghatározni az elkülönített metabolitok fajtáját és mennyiségét. 171 tüdőrákos és 140 egészséges egyén plazmájában több, mint 2100 lipid metabolitot határoztak meg. A kapott lipid metabolit-profilok alapján a gépi tanulás algoritmusok segítségével határozták meg a korai stádiumú tüdőrák jelenlétét, végül úgy találták, hogy a 2100 lipid metabolit segítségével nagy pontossággal állapítható meg a tüdőrák jelenléte.

A hosszú idő lerövidítése és az analitikai beavatkozás leegyszerűsítése érdekében a lipid metabolitok óriási tömegét leszűkítették arra a néhány anyagra, melyek a tüdőrák jelenlétét igazolják: mindössze 9 lipid segítségével pontosan meg lehet különböztetni a tüdőrákos és az egészséges személyeket. Olyan LC-MS próbát alakítottak ki, mely ezen lipidek szintjét értékeli, melyet Lung Cancer Artificial Intelligence Detectornak (LCAID)-nek nevezték el.

A teszt teljesítménye

A következő lépésben meg kellett határozni az LCAID teszt teljesítményét, ezért 109 műtét előtt álló tüdőrákos és 1036 tünetmentes személyt vizsgáltak meg. A teszt 91,74%-ban jelezte a tüdőrákot, a mellkasi műtétes csoportban és a szűréses csoportban 96,53%-os pontosságú volt. Szintén mérték a teszt specificitását és szenzitivitását is. A magas specificitás miatt (90% fölött) igen kevés téves-pozitív esetük, a magas szenzitivitás miatt (92% fölött) pedig kevés téves negatív esetük volt.

Vizsgálták azt is, hogy a kilenc lipid hogyan oszlik meg az egyes tüdődaganatos betegek között. A 9 közül 8-nak a tüdőszövetben lévő szintje a tüdő adenocarcinomája esetén eltérést mutatott, ami arra utalt, hogy a plazma lipid-szintjei a tüdő lipid-szintjeinek változásait követik.

Erősségek és korlátok

A teszt pontossága és a kevés téves pozitív eset arra utal, hogy az LCAID és az alacsony dózisú CT kombinációjával jelentősen megjavítható a tüdőrák szűrés. Az LCAID egyszerre 24 mintát képes futtatni, és mindössze 90 percet vesz igénybe, ilyen módon jelentős tömegű szűrésre is alkalmas.

Ugyanakkor a vizsgálatnak vannak korlátai is: a felhasznált vizsgálati anyagok jelentős része a tüdőrák specifikus alcsoportjából, a tüdő adenocarcinomájában szenvedő betegekből származott, és csak kevés volt egyéb tüdőrák (kissejtes tüdőrák, laphámrák), melyek viszont gyakoribbak a klinikai gyakorlatban. Bár a lipid anyagcsere az egyéb tüdődaganatokban is megváltozik, további vizsgálatok szükségesek egyéb típusú tüdőrákokban a vizsgálat igazolására. A szerzők arra is figyelmeztetnek, hogy a vizsgálatok ázsiai populáción történt, ezért a teszt további megerősítése szükséges, mielőtt szélesebb körben használnák.

Forrás:

Written by Deep Shukla — Fact checked by Anna Guildford, Ph.D. New test may quickly detect early-stage lung cancer. Medical News Today. February 9, 2022.

Guangxi Wang, Mantang Oiu, Yuxin Yin, et al. Lung cancer scRNA-seq and lipidomics reveal aberrant lipid metabolism for early-stage diagnosis. Science Translational Medicine. 2 Feb 2022. Vol 14, Issue 630. DOI: 10.1126/scitranslmed.abk2756