Các chỉ thị chuyển hóa trong dịch âm đạo cho việc phát hiện ung thư nội mạc tử cung thông qua phổ hạt nhân cộng hưởng từ

Metabolomics - Tập 15 - Trang 1-11 - 2019
Shih-Chun Cheng1,2,3, Kueian Chen1,2,3, Chih-Yung Chiu4,5, Kuan-Ying Lu1,2,3, Hsin-Ying Lu1,2,3, Meng-Han Chiang2,3, Cheng-Kun Tsai2,3, Chi-Jen Lo6, Mei-Ling Cheng3,6,7, Ting-Chang Chang8, Gigin Lin1,2,3
1Department of Medical Imaging and Intervention, Chang Gung Memorial Hospital at Linkou, Taoyuan, Taiwan
2Imaging Core Laboratory, Institute for Radiological Research, Chang Gung Memorial Hospital at Linkou and Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan
3Clinical Metabolomics Core Laboratory, Chang Gung Memorial Hospital at Linkou, Taoyuan, Taiwan
4Department of Pediatrics, Chang Gung Memorial Hospital at Keelung and Linkou, Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan
5Community Medicine Research Centre, Chang Gung Memorial Hospital, Keelung, Taiwan
6Metabolomics Core Laboratory, Healthy Aging Research Center, Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan
7Department of Biomedical Sciences, Chang Gung University, Taoyuan, Taiwan
8Department of Obstetrics and Gynecology, Chang Gung Memorial Hospital at Linkou and Chang University Medical College, Taoyuan, Taiwan

Tóm tắt

Ung thư nội mạc tử cung (EC) là một trong những khối u phụ khoa phổ biến nhất ở các nước phát triển nhưng vẫn thiếu các chỉ thị sinh học để sàng lọc. Chúng tôi đặt mục tiêu xác định và xác minh các chỉ thị chuyển hóa trong dịch âm đạo để phát hiện EC thông qua phổ hạt nhân cộng hưởng từ (NMR). Chúng tôi đã sàng lọc 100 phụ nữ có nghi ngờ về EC và các tình trạng phụ khoa lành tính, và phân bổ ngẫu nhiên họ vào các tập dữ liệu huấn luyện và kiểm tra độc lập theo thiết kế nghiên cứu tỷ lệ 5:1. Các mẫu dịch âm đạo đã được phân tích bằng máy quang phổ NMR 600-MHz được trang bị đầu dò lạnh. Bốn thuật toán học máy là: máy vector hỗ trợ (SVM), phân tích phân biệt hồi quy từng phần (PLS-DA), rừng ngẫu nhiên (RF) và hồi quy logistic (LR) đã được áp dụng để phát triển mô hình xác định các chỉ thị chuyển hóa trong dịch âm đạo cho phát hiện EC. Tổng cộng 54 phụ nữ đủ điều kiện cho phân tích cuối cùng, trong đó có 21 người mắc EC và 33 người không mắc EC. Từ 29 chất chuyển hóa được xác định trong các mẫu dịch âm đạo, các chất chuyển hóa được chọn hàng đầu thông qua SVM, RF và PLS-DA mà tồn tại trong các đường chuyển hóa độc lập, tức là phosphocholine, malate và asparagine, đã được chọn để xây dựng mô hình dự đoán. Các phương pháp SVM, PLS-DA, RF và LR đều đạt được các giá trị diện tích dưới đường cong từ 0.88 đến 0.92 trong tập dữ liệu huấn luyện. Trong tập dữ liệu kiểm tra, các phương pháp SVM và RF cho độ chính xác cao nhất là 0.78 và độ đặc hiệu lần lượt là 0.75 và 0.80. Phosphocholine, asparagine, và malate từ dịch âm đạo, đã được xác định và xác minh độc lập thông qua các mô hình được xây dựng bằng các thuật toán học máy, là những chỉ thị chuyển hóa hứa hẹn cho việc phát hiện EC bằng cách sử dụng phổ NMR.

Từ khóa

#ung thư nội mạc tử cung #dịch âm đạo #chỉ thị chuyển hóa #phổ hạt nhân cộng hưởng từ #học máy

Tài liệu tham khảo

Alliende, M. E., Cabezon, C., Figueroa, H., & Kottmann, C. (2005). Cervicovaginal fluid changes to detect ovulation accurately. American Journal of Obstetrics and Gynecology, 193(1), 71–75. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2004.11.006. Amabebe, E., Reynolds, S., Stern, V. L., Parker, J. L., Stafford, G. P., Paley, M. N., et al. (2016a). Identifying metabolite markers for preterm birth in cervicovaginal fluid by magnetic resonance spectroscopy. Metabolomics, 12, 67. https://doi.org/10.1007/s11306-016-0985-x. Amabebe, E., Reynolds, S., Stern, V., Stafford, G., Paley, M., & Anumba, D. O. (2016b). Cervicovaginal fluid acetate: A metabolite marker of preterm birth in symptomatic pregnant women. Frontiers in Medicine (Lausanne), 3, 48. https://doi.org/10.3389/fmed.2016.00048. Audet-Delage, Y., Villeneuve, L., Gregoire, J., Plante, M., & Guillemette, C. (2018). Identification of metabolomic biomarkers for endometrial cancer and its recurrence after surgery in postmenopausal women. Frontiers in Endocrinology (Lausanne), 9, 87. https://doi.org/10.3389/fendo.2018.00087. Cairns, R. A., Harris, I. S., & Mak, T. W. (2011). Regulation of cancer cell metabolism. Nature Reviews Cancer, 11(2), 85–95. https://doi.org/10.1038/nrc2981. Cheng, J. Y., Feng, M. J., Wu, C. C., Wang, J., Chang, T. C., & Cheng, C. M. (2016). Development of a sampling collection device with diagnostic procedures. Analytical Chemistry, 88(15), 7591–7596. https://doi.org/10.1021/acs.analchem.6b01269. Colombo, N., Creutzberg, C., Amant, F., Bosse, T., Gonzalez-Martin, A., Ledermann, J., et al. (2016). ESMO-ESGO-ESTRO consensus conference on endometrial cancer: Diagnosis, treatment and follow-up. Annals of Oncology, 27(1), 16–41. https://doi.org/10.1093/annonc/mdv484. Ghartey, J., Bastek, J. A., Brown, A. G., Anglim, L., & Elovitz, M. A. (2015). Women with preterm birth have a distinct cervicovaginal metabolome. American Journal of Obstetrics and Gynecology, 212(6), 776.e771–776.e772. https://doi.org/10.1016/j.ajog.2015.03.052. Jiang, X., Anderson, C., Sharpless, K. E., White, J., Alderson, C., Demko, J., et al. (2015). Atypical glandular cells of endometrial origin and the risk of endometrial cancer. Journal of Lower Genital Tract Disease, 19(3), 194–196. https://doi.org/10.1097/lgt.0000000000000105. Jiang, J., Pavlova, N. N., & Zhang, J. (2018). Asparagine, a critical limiting metabolite during glutamine starvation. Molecular & Cellular Oncology, 5(3), e1441633. https://doi.org/10.1080/23723556.2018.1441633. Knific, T., Osredkar, J., Smrkolj, S., Tonin, I., Vouk, K., Blejec, A., et al. (2017). Novel algorithm including CA-125, HE4 and body mass index in the diagnosis of endometrial cancer. Gynecologic Oncology, 147(1), 126–132. https://doi.org/10.1016/j.ygyno.2017.07.130. Knott, S. R. V., Wagenblast, E., Khan, S., Kim, S. Y., Soto, M., Wagner, M., et al. (2018). Asparagine bioavailability governs metastasis in a model of breast cancer. Nature, 554(7692), 378–381. https://doi.org/10.1038/nature25465. Koh, W. J., Abu-Rustum, N. R., Bean, S., Bradley, K., Campos, S. M., Cho, K. R., et al. (2018). Uterine Neoplasms, Version 1.2018, NCCN Clinical Practice Guidelines in Oncology. Journal of the National Comprehensive Cancer Network, 16(2), 170–199. https://doi.org/10.6004/jnccn.2018.0006. Lin, G., Huang, Y. T., Chao, A., Lin, Y. C., Yang, L. Y., Wu, R. C., et al. (2017). Endometrial cancer with cervical stromal invasion: Diagnostic accuracy of diffusion-weighted and dynamic contrast enhanced MR imaging at 3T. European Radiology, 27(5), 1867–1876. https://doi.org/10.1007/s00330-016-4583-0. Paillassa, J., Leguay, T., Thomas, X., Huguet, F., Audrain, M., Lheritier, V., et al. (2018). Monitoring of asparagine depletion and anti-L-asparaginase antibodies in adult acute lymphoblastic leukemia treated in the pediatric-inspired GRAALL-2005 trial. Blood Cancer Journal, 8(5), 45. https://doi.org/10.1038/s41408-018-0084-5. Pavlova, N. N., Hui, S., Ghergurovich, J. M., Fan, J., Intlekofer, A. M., White, R. M., et al. (2018). As extracellular glutamine levels decline, asparagine becomes an essential amino acid. Cell Metabolism, 27(2), 428–438.e425. https://doi.org/10.1016/j.cmet.2017.12.006. Rizner, T. L. (2016). Discovery of biomarkers for endometrial cancer: Current status and prospects. Expert Review of Molecular Diagnostics, 16(12), 1315–1336. https://doi.org/10.1080/14737159.2016.1258302. Srinivasan, S., Morgan, M. T., Fiedler, T. L., Djukovic, D., Hoffman, N. G., Raftery, D., et al. (2015). Metabolic signatures of bacterial vaginosis. MBio. https://doi.org/10.1128/mbio.00204-15. Tjiong, M. Y., Schegget, J. T., Tjiong, A. H. S. P., Out, T. A., Van Der Vange, N., Burger, M. P., et al. (2000). IgG antibodies against human papillomavirus type 16 E7 proteins in cervicovaginal washing fluid from patients with cervical neoplasia. International Journal of Gynecological Cancer, 10(4), 296–304. Tjiong, M. Y., van der Vange, N., ter Schegget, J. S., Burger, M. P., ten Kate, F. W., & Out, T. A. (2001). Cytokines in cervicovaginal washing fluid from patients with cervical neoplasia. Cytokine, 14(6), 357–360. https://doi.org/10.1006/cyto.2001.0909. Trousil, S., Lee, P., Pinato, D. J., Ellis, J. K., Dina, R., Aboagye, E. O., et al. (2014). Alterations of choline phospholipid metabolism in endometrial cancer are caused by choline kinase alpha overexpression and a hyperactivated deacylation pathway. Cancer Research, 74(23), 6867–6877. https://doi.org/10.1158/0008-5472.CAN-13-2409. Van Raemdonck, G. A., Tjalma, W. A., Coen, E. P., Depuydt, C. E., & Van Ostade, X. W. (2014). Identification of protein biomarkers for cervical cancer using human cervicovaginal fluid. PLoS ONE, 9(9), e106488. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0106488. Vaswani, K., Ashman, K., Reed, S., Salomon, C., Sarker, S., Arraztoa, J. A., et al. (2015). Applying SWATH mass spectrometry to investigate human cervicovaginal fluid during the menstrual cycle. Biology of Reproduction, 93(2), 39. https://doi.org/10.1095/biolreprod.115.128231. Wang, C., Chen, H., Zhang, M., Zhang, J., Wei, X., & Ying, W. (2016). Malate-aspartate shuttle inhibitor aminooxyacetic acid leads to decreased intracellular ATP levels and altered cell cycle of C6 glioma cells by inhibiting glycolysis. Cancer Letters, 378(1), 1–7. https://doi.org/10.1016/j.canlet.2016.05.001. Westin, S. N., & Broaddus, R. R. (2012). Personalized therapy in endometrial cancer: Challenges and opportunities. Cancer Biology & Therapy, 13(1), 1–13. https://doi.org/10.4161/cbt.13.1.18438. Xia, J., Sinelnikov, I. V., Han, B., Wishart, D. S. (2015). MetaboAnalyst 3.0–making metabolomics more meaningful. Nucleic Acids Research, 43(W1), W251–W257. https://doi.org/10.1093/nar/gkv380. Ytre-Hauge, S., Esmaeili, M., Sjobakk, T. E., Gruner, R., Woie, K., Werner, H. M., et al. (2018). In vivo MR spectroscopy predicts high tumor grade in endometrial cancer. Acta Radiologica, 59(4), 497–505. https://doi.org/10.1177/0284185117733297. Zegels, G., Van Raemdonck, G. A., Tjalma, W. A., & Van Ostade, X. W. (2010). Use of cervicovaginal fluid for the identification of biomarkers for pathologies of the female genital tract. Proteome Science, 8, 63. https://doi.org/10.1186/1477-5956-8-63.
Thông tin
Thông tin xuất bản

Metabolomics

Tập 15

1-11

Thông tin tác giả