INTEGRATING LIPIDOMICS AND PROTEOMICS FOR INCREASED DIAGNOSTIC ACCURACY IN PROSTATE CANCER
Postery | 2022 | Waters | ASMSInstrumentace
Prostatický karcinom patří mezi nejčastější nádorová onemocnění u mužů a současné diagnostické metody, zejména stanovení PSA a histopatologie, mají omezenou přesnost. Kombinace více typů molekulárních biomarkerů umožňuje zvýšit spolehlivost detekce a přesněji rozlišit stadia onemocnění, což je zásadní pro včasnou diagnostiku, prognózu a volbu léčby.
Cílem studie bylo integrovat lipidomické a proteomické analýzy séra pacientů s nově diagnostikovaným prostatickým karcinomem ve stadiu mírném i pokročilém a ve skupině zdravých kontrol. Na základě těchto dat vytvořit prediktivní modely schopné dosahovat vysoké diagnostické přesnosti (AUC až do 0,966) a identifikovat biomarkerové podpisy pro jednotlivá stadia onemocnění.
Pro lipidomiku byly využity workflow LipidQuan™ a platforma ACQUITY I-Class UPLC spojená s hmotnostním spektrometrem Xevo™ TQ-XS. Pro proteomiku bylo provedeno tryptické štěpení proteinů a následně LC-MS analýza na ACQUITY Premier I-Class UPLC se SYNAPT™ XS MS. Datový tok zajišťovaly nástroje Symphony™, TargetLynx™, Skyline2 a Progenesis QI. Pro výběr a hodnocení biomarkerů byla aplikována metoda Random Forest s algoritmem Boruta a následná křížová validace pomocí PCA a UMAP.
Ve studii bylo zpracováno celkem 1 115 molekulárních parametrů. Pro mírné stádium PCa byl model založený na top 5 marqueři schopen dosáhnout AUC 0,940, pro pokročilé stadium až 0,955. Celková AUC hodnoty kombinovaných modelů dosáhly 0,955 (mírné stádium) a 0,966 (pokročilé stádium). Identifikované biomarkery zahrnují proteiny KIF5C, ADAMTSL1, SHBG a lipidní molekuly jako CE(18:2). Enrichment analýza odhalila aktivaci akutní fáze zánětu, metabolických drah a specifických signálních cest souvisejících s progresí nádorového onemocnění.
Integrace lipidomiky a proteomiky umožňuje vytvořit robustní diagnostické panely s vysokou citlivostí i specificitou. Výsledný přístup nabízí potenciál pro neinvazivní screening, lepší klasifikaci pacientů podle rizika a přizpůsobení léčebných strategií. Řízení kvality dat a nízká míra chybovosti (méně než 5 % chybějících hodnot) zaručují spolehlivost a reprodukovatelnost výsledků.
Další směřování výzkumu spočívá v rozšíření kohorty pacientů, validaci v nezávislých populacích a integraci dalších typů dat (např. genomika, metabolomika). Využití pokročilých metod strojového učení a hlubokého učení může dále zvýšit predikční výkon. Díky miniaturizaci a automatizaci analytických platforem se očekává přenos do rutinní klinické praxe.
Studie prokázala, že kombinované využití lipidomických a proteomických dat významně zlepšuje diagnostickou přesnost prostatického karcinomu ve srovnání s jednorozměrnými biomarkery. Vyvinuté prediktivní modely dosahují AUC blížící se 0,97, což slibuje zkrácení doby diagnostiky a personalizaci péče.
LC/TOF, LC/HRMS, LC/MS, LC/MS/MS, LC/QQQ
ZaměřeníProteomika, Klinická analýza, Lipidomika
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Prostatický karcinom patří mezi nejčastější nádorová onemocnění u mužů a současné diagnostické metody, zejména stanovení PSA a histopatologie, mají omezenou přesnost. Kombinace více typů molekulárních biomarkerů umožňuje zvýšit spolehlivost detekce a přesněji rozlišit stadia onemocnění, což je zásadní pro včasnou diagnostiku, prognózu a volbu léčby.
Cíle a přehled studie
Cílem studie bylo integrovat lipidomické a proteomické analýzy séra pacientů s nově diagnostikovaným prostatickým karcinomem ve stadiu mírném i pokročilém a ve skupině zdravých kontrol. Na základě těchto dat vytvořit prediktivní modely schopné dosahovat vysoké diagnostické přesnosti (AUC až do 0,966) a identifikovat biomarkerové podpisy pro jednotlivá stadia onemocnění.
Použitá metodika a instrumentace
Pro lipidomiku byly využity workflow LipidQuan™ a platforma ACQUITY I-Class UPLC spojená s hmotnostním spektrometrem Xevo™ TQ-XS. Pro proteomiku bylo provedeno tryptické štěpení proteinů a následně LC-MS analýza na ACQUITY Premier I-Class UPLC se SYNAPT™ XS MS. Datový tok zajišťovaly nástroje Symphony™, TargetLynx™, Skyline2 a Progenesis QI. Pro výběr a hodnocení biomarkerů byla aplikována metoda Random Forest s algoritmem Boruta a následná křížová validace pomocí PCA a UMAP.
- Lipidová separace: ACQUITY UPLC CSH™ kolona (2,1×100 mm)
- Proteomická analýza: SYNAPT™ XS, gradient 15 minut
- Softwarové nástroje: Symphony™, TargetLynx™, Skyline2, Progenesis QI
- Strojové učení: Random Forest, Boruta, PCA, UMAP
Hlavní výsledky a diskuse
Ve studii bylo zpracováno celkem 1 115 molekulárních parametrů. Pro mírné stádium PCa byl model založený na top 5 marqueři schopen dosáhnout AUC 0,940, pro pokročilé stadium až 0,955. Celková AUC hodnoty kombinovaných modelů dosáhly 0,955 (mírné stádium) a 0,966 (pokročilé stádium). Identifikované biomarkery zahrnují proteiny KIF5C, ADAMTSL1, SHBG a lipidní molekuly jako CE(18:2). Enrichment analýza odhalila aktivaci akutní fáze zánětu, metabolických drah a specifických signálních cest souvisejících s progresí nádorového onemocnění.
Přínosy a praktické využití metody
Integrace lipidomiky a proteomiky umožňuje vytvořit robustní diagnostické panely s vysokou citlivostí i specificitou. Výsledný přístup nabízí potenciál pro neinvazivní screening, lepší klasifikaci pacientů podle rizika a přizpůsobení léčebných strategií. Řízení kvality dat a nízká míra chybovosti (méně než 5 % chybějících hodnot) zaručují spolehlivost a reprodukovatelnost výsledků.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další směřování výzkumu spočívá v rozšíření kohorty pacientů, validaci v nezávislých populacích a integraci dalších typů dat (např. genomika, metabolomika). Využití pokročilých metod strojového učení a hlubokého učení může dále zvýšit predikční výkon. Díky miniaturizaci a automatizaci analytických platforem se očekává přenos do rutinní klinické praxe.
Závěr
Studie prokázala, že kombinované využití lipidomických a proteomických dat významně zlepšuje diagnostickou přesnost prostatického karcinomu ve srovnání s jednorozměrnými biomarkery. Vyvinuté prediktivní modely dosahují AUC blížící se 0,97, což slibuje zkrácení doby diagnostiky a personalizaci péče.
Reference
- Distler U., Kuharev J., Navarro P. et al. Label-free quantification in ion mobility–enhanced data-independent acquisition proteomics. Nat Protoc. 2016;11:795–812.
- J Proteome Res. 2020 Apr 3;19(4):1447–1458. doi:10.1021/acs.jproteome.9b00640.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Best practices and tools in R and Python forstatistical processing and visualization oflipidomics and metabolomics data
2025||Vědecké články
Review article https://doi.org/10.1038/s41467-025-63751-1 Best practices and tools in R and Python for statistical processing and visualization of lipidomics and metabolomics data Received: 27 July 2024 1234567890():,; 1234567890():,; Accepted: 25 August 2025 Check for updates Jakub Idkowiak1,2, Jonas Dehairs 2, Jana…
Klíčová slova
fence, fencearticle, articlepython, pythondata, datareview, reviewcancer, cancerlipid, lipidstatistical, statisticalmedian, medianiqr, iqrdimensional, dimensionaloutliers, outliersmetabolomics, metabolomicstest, testlipidomics
MULTI-OMIC CHARACTERIZATION OF PLASMA FROM PATIENTS DIAGNOSED WITH BLADDER CANCER REVEALS MOLECULAR INSIGHT INTO IMMUNITY AND RECEPTOR SIGNALING PATHWAYS
2019|Waters|Postery
MULTI-OMIC CHARACTERIZATION OF PLASMA FROM PATIENTS DIAGNOSED WITH BLADDER CANCER REVEALS MOLECULAR INSIGHT INTO IMMUNITY AND RECEPTOR SIGNALING PATHWAYS Lee A Gethings1, Adam King1, Andrew Peck2, Robert S. Plumb2 1 Waters Corporation, Wilmslow, United Kingdom, 2 Waters Corporation, Milford, MA…
Klíčová slova
bladder, bladderapo, apobmi, bmicancer, canceromic, omiccohort, cohortlipid, lipidpatient, patientmetabolomic, metabolomiccholesterol, cholesterolhealthy, healthypatients, patientsexpression, expressionapolipoproteins, apolipoproteinstransport
LipidQuan: A Rapid and Comprehensive Targeted Approach Investigating the Lipidome of Bladder Cancer Subjects
2020|Waters|Aplikace
[ APPLICATION NOTE ] LipidQuan: A Rapid and Comprehensive Targeted Approach Investigating the Lipidome of Bladder Cancer Subjects Nyasha Munjoma, 1 Giorgis Isaac, 2 Lee A. Gethings,1 and Robert S. Plumb 2 1 Waters Corporation, Wilmslow, UK 2 Waters Corporation,…
Klíčová slova
bladder, bladdercancer, cancerlipid, lipidtargetlynx, targetlynxtoml, tomllipids, lipidsuplc, uplcacquity, acquityplasma, plasmaapplication, applicationstd, stdtargeted, targetedconc, concsubjects, subjectsmethod
Application of LipidQuan to the Study of Prostate Cancer and the Response to Various Treatment Therapies
2021|Waters|Aplikace
Application Note Application of LipidQuan to the Study of Prostate Cancer and the Response to Various Treatment Therapies Nyasha Munjoma, Chris Hughes, Giorgis Isaac, Lee A. Gethings, Robert S. Plumb, Ammara Muazzam, Olivier Cexus, Anthony D. Whetton, Paul A. Townsend,…
Klíčová slova
prostate, prostatelipidquan, lipidquantherapies, therapiescancer, cancertreatment, treatmentvarious, variousstudy, studyresponse, responseapplication, applicationlipids, lipidsdifferentiation, differentiationquantification, quantificationtargeted, targetedmrm, mrmquanpedia