CHARACTERIZING LUNG CANCER USING A HIGH THROUGHPUT METABOLOMICS SCREEN

Význam tématu

Rakovina plic je jednou z nejrozšířenějších a nejvíce fatálních forem zhoubných onemocnění. Nízká pětiletá přežití (35 % u nízkého stadia, 6 % u pokročilého) zdůrazňují potřebu rané detekce a porozumění molekulárním mechanismům onemocnění. Metabolomická analýza dokáže odhalit biomarkery malých molekul i proteinů klíčové pro včasnou diagnostiku, prognózu a personalizovanou léčbu.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie je představit jednotnou platformu MetaboQuan-R, která umožňuje rychlou a souběžnou kvantifikaci acylkarnitinů, žlučových kyselin a proteinů v plasmatických vzorcích od pacientů s diagnostikovanou rakovinou plic. Metoda byla validována na kohortě pacientů s adenokarcinomem a dlaždicobuněčným karcinomem ve srovnání se zdravými kontrolami.

Použitá metodika a instrumentace

V rámci MetaboQuan-R byly aplikovány následující kroky:

• Prekalifikace a proteinová precipitace plazmy
• Separace pomocí ultrarychlé kapalinové chromatografie (UPLC)
• Detekce a kvantifikace pomocí tandemové hmotnostní spektrometrie (MS/MS)
• Statistická analýza pomocí ANOVA, t testu a multivariační analýzy (PCA)

Použitá instrumentace

• UPLC systém pro vysokorychlostní chromatografii
• Triple kvadrupólový hmotnostní spektrometr
• Softwarové moduly pro kvantitativní analýzu a zpracování dat

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza odhalila významné odlišnosti tří skupin analytů:

• Acylkarnitiny: Bylo identifikováno devět signifikantních acylkarnitinů (C14:2, C8:1, C16:1 aj.), všechny vykazují zvýšenou hladinu u pacientů s rakovinou plic (rozsah kvantifikace 4,8–625 ng/ml).
• Žlučové kyseliny: Většina byla u onemocnění potlačena, pouze deoxycholová a taurochenodeoxycholová kyselina byly nadregulované (kvantifikační rozsah 156–2500 ng/ml).
• Proteiny: Celkem bylo detekováno a kvantifikováno 73 proteinů, z nichž deset prokázalo statistickou významnost (P<0,1, fold change ≥2). Mezi vybranými markery jsou např. Alpha-1-acidní glykoprotein 2, hemoglobin subunit beta a leucine-rich alpha 2-glycoprotein.

Multivariační analýza (PCA) ukázala jasnou separaci mezi zdravými kontrolami a pacienty, přičemž uvnitř skupiny onemocnění bylo možné rozlišit adenokarcinom a dlaždicobuněčný karcinom.

Přínosy a praktické využití metody

MetaboQuan-R nabízí:

• Vysokou rychlost analýzy (typicky 3 minuty na vzorek)
• Možnost multiplexního měření malých molekul i proteinů v jednom běhu
• Vysokou citlivost a reprodukovatelnost
• Jednoduchou implementaci v klinicko-biochemických a výzkumných laboratořích

Budoucí trendy a možnosti využití

Očekávané směry rozvoje zahrnují:

• Integraci s dalšími omickými technologiemi (genomika, proteomika)
• Využití strojového učení pro identifikaci nových biomarkerů
• Rozšíření kohort pro klinické studie a validaci prediktivních modelů
• Nasazení v preventivních screeningových programech a personalizované medicíně

Závěr

MetaboQuan-R je inovativní platforma pro rychlé a spolehlivé multiplexní měření metabolitů a proteinů z plazmy. Studie demonstrovala schopnost odlišit pacienty s rakovinou plic od zdravých jedinců a odhalit specifické biomarkery, což má potenciál zlepšit diagnostiku, prognózu a řízení terapie.

Reference

1. Cancer Research UK About Lung Cancer Survival 2019
2. Liu et al. Cancer Letters 2018;412:194–207
3. Melone et al. Cell Death and Disease 2018;9:228