Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Các dấu ấn sinh học bay hơi khác biệt trong nghiên cứu quang phổ di động ion ở bệnh nhân mắc ung thư phổi
Tóm tắt
Hơi thở của bệnh nhân mắc ung thư phổi không tế bào nhỏ chứa các hợp chất hữu cơ bay hơi (VOC) khác biệt so với người khỏe mạnh. Các VOC có thể được phát hiện bằng quang phổ di động ion với độ Nhạy xuống đến pg/L ngay cả trong không khí trực tiếp. Đến nay, nguồn gốc của các VOC khác biệt này vẫn chưa rõ ràng. Những VOC này có thể là sản phẩm trực tiếp của quá trình trao đổi chất của khối u hoặc liên quan đến các yếu tố đồng xuất hiện như nhiễm trùng hoặc hoại tử, hoặc phản ứng của cơ thể con người đối với khối u (ví dụ: căng thẳng oxy hóa). Trong nghiên cứu hiện tại, hơi thở của 19 bệnh nhân mắc ung thư phổi không tế bào nhỏ (NSCLC) đã được xác nhận với các loại hình mô học khác nhau đã được điều tra. Trong tất cả các trường hợp, nội soi phế quản bằng video mềm đã được thực hiện. Trước khi lấy mẫu để xét nghiệm mô học trong phổi trên cả hai phế quản chính, mẫu khí đã được thu thập bằng ống polytetrafluoroethylene (PTFE hoặc Teflon) như ống thông trực tiếp từ kênh làm việc của nội soi phế quản và nối trực tiếp với cửa vào của quang phổ di động ion. Việc đo lường đã được bắt đầu ngay lập tức. Tổng cộng có 72 đỉnh phổ chung đã được xác định. 5 đỉnh có sự khác biệt đáng kể giữa vị trí khối u và phổi bên cạnh. Xem xét loại adenocarcinoma, một đỉnh rõ ràng tách biệt hai vị trí và có liên quan đến dimer của n-Dodecane. Hai đỉnh được tìm thấy ở ung thư tế bào vảy và có liên quan đến 2-Butanol hoặc 2-Methylfuran và Nonanal. Độ nhạy, độ đặc hiệu, giá trị dự đoán dương và giá trị dự đoán âm tương ứng là 100%, 75%, 80% và 100% cho adenocarcinoma – cho ung thư tế bào vảy là 78%/78%, 67%/78%, 70%/80% và 75%/88%, đối với 2-Butanol và Nonanal. Do đó, các VOC thu obtained từ mẫu hơi thở bằng phương pháp nội soi phế quản có thể được phát hiện bằng quang phổ di động ion. Nghiên cứu hiện tại gợi ý rằng ung thư phổi với mô học khác nhau sẽ được đại diện bởi các phân tích bay hơi khác nhau.
Từ khóa
#ung thư phổi #hợp chất hữu cơ bay hơi #quang phổ di động ion #chẩn đoán ung thư #adenocarcinoma #tế bào vảyTài liệu tham khảo
Phillips M, Herrera J, Krishnan S, Zain M, Greenberg J, Cataneo RN (1999) Variation in volatile organic compounds in the breath of normal humans. J Chromatogr B Biomed Sci Appl 729:75–88
Amann A, Corradi M, Mazzone P, Mutti A (2011) Lung cancer biomarkers in exhaled breath. Expert Rev Mol Diagn 11:207–217. doi:10.1586/erm.10.112
Amann A, Poupart G, Telser S, Ledochowski M, Schmid A, Mechtcheriakov S (2004) Applications of breath gas analysis in medicine. Int J Mass Spectrom 239:227–233
Barker M, Hengst M, Schmid J, Buers HJ, Mittermaier B, Klemp D, Koppmann R, Barker M, Hengst M, Schmid J, Buers HJ, Mittermaier B, Klemp D, Koppmann R (2006) Volatile organic compounds in the exhaled breath of young patients with cystic fibrosis. Eur Respir J 27:929–936, Epub 2006 Feb 2002
Basanta M et al (2010) Non-invasive metabolomic analysis of breath using differential mobility spectrometry in patients with chronic obstructive pulmonary disease and healthy smokers. Analyst 135:315–320. doi:10.1039/b916374c
Bunkowski A, Maddula S, Davies AN, Westhoff M, Litterst P, Bödecker B, Baumbach JI (2010) One-year time series of investigations of analytes within human breath using ion mobility spectrometry. Int J Ion Mobility Spectrom 13:141–148. doi:10.1007/s12127-010-0052-7
Cho SM, Kim YJ, Heo GS, Shin S-M (2006) Two-step preconcentration for analysis of exhaled gas of human breath with electronic nose. Sensors and Actuators B: Chemical 117:50–57
Fens N, Zwinderman AH, van der Schee MP, de Nijs SB, Dijkers E, Roldaan AC, Cheung D, Bel EH, Sterk PJ (2009) Exhaled Breath Profiling Enables Discrimination of Chronic Obstructive Pulmonary Disease and Asthma. Am J Respir Crit Care Med 180:1076–1082. doi:10.1164/rccm.200906-0939OC
Jünger M, Bödeker B, Baumbach JI (2010) Peak assignment in multi-capillary column - ion mobility spectrometry using comparative studies with gas chromatography - mass spectrometry for exhalred breath analysis. Anal Bioanal Chem 396:471–482. doi:10.1007/s00216-009-3168-z
Machado RF et al (2005) Detection of lung cancer by sensor array analyses of exhaled breath. Am J Respir Crit Care Med 171:1286–1291. doi:10.1164/rccm.200409-1184OC
Machado Roberto F et al (2005) Detection of lung cancer by sensor array analyses of exhaled breath. Am J Respir Crit Care Med 171:1286–1291
Martin AN, Farquar GR, Jones AD, Frank M (2010) Human breath analysis: methods for sample collection and reduction of localized background effects. Anal Bioanal Chem 396:739–750
Mazzone PJ, Hammel J, Dweik R, Na J, Czich C, Laskowski D, Mekhail T (2007) Diagnosis of lung cancer by the analysis of exhaled breath with a colorimetric sensor array. Thorax 62:565–568. doi:10.1136/thx.2006.072892
Miekisch W, Hengstenberg A, Kischkel S, Beckmann U, Mieth M, Schubert JK (2010) Construction and Evaluation of a Versatile CO2 Controlled Breath Collection Device. IEEE Sens J 10:211–215. doi:10.1109/jsen.2009.2035757
Mieth M, Kischkel S, Schubert JK, Hein D, Miekisch W (2009) Multibed Needle Trap Devices for on Site Sampling and Preconcentration of Volatile Breath Biomarkers. Anal Chem 81:5851–5857. doi:10.1021/ac9009269
Mieth M, Schubert JK, Groger T, Sabel B, Kischkel S, Fuchs P, Hein D, Zimmermann R, Miekisch W (2010) Automated Needle Trap Heart-Cut GC/MS and Needle Trap Comprehensive Two-Dimensional GC/TOF-MS for Breath Gas Analysis in the Clinical Environment. Anal Chem 82:2541–2551. doi:10.1021/ac100061k
Moretti M, Phillips M, Abouzeid A, Cataneo RN, Greenberg J (2004) Increased breath markers of oxidative stress in normal pregnancy and in preeclampsia. Am J of Obstetics and Gynecology 190:1184–1190
Phillips M, Cataneo RN, Cheema T, Greenberg J (2004) Increased breath biomarkers of oxidative stress in diabetes mellitus. Clin Chim Acta 344:189–194
Phillips M, Cataneo RN, Greenberg J, Munawar M, Nachnani S, Samtani S (2005) Pilot study of a breath test for volatile organic compounds associated with oral malodor: evidence for the role of oxidative stress. Oral Dis 11(Suppl 1):32–34
Pleil JD, Lindstrom AB (1997) Exhaled Human Breath Measurement Method for Assessing Exposure to Halogenated Volatile Organic Compounds. Clin Chem 43:723–730
Van Berkel J, Dallinga JW, Moller GM, Godschalk RWL, Moonen EJ, Wouters EFM, Van Schooten FJ (2010) A profile of volatile organic compounds in breath discriminates COPD patients from controls. Respir Med 104:557–563. doi:10.1016/j.rmed.2009.10.018
Westhoff M, Litterst P, Freitag L, Urfer W, Bader S, Baumbach JI (2009) Ion mobility spectrometry for the detection of volatile organic compounds in exhaled breath of patients with lung cancer: results of a pilot study. Thorax 64:744–748. doi:10.1136/thx.2008.099465
Buszewski B, Kesy M, Ligor T, Amann A (2007) Human exhaled air analytics: biomarker of diseases. Biomed Chromatogr 21:553–566
Horvath I, Lazar Z, Gyulai N, Kollai M, Losonczy G (2009) Exhaled biomarkers in lung cancer. Eur Respir J 34:261–275. doi:10.1183/09031936.00142508
Bunkowski A, Boedeker B, Bader S, Westhoff M, Litterst P, Baumbach JI (2009) MCC/IMS signals in human breath related to sarcoidosis-results of a feasibility study using an automated peak finding procedure. J Breath Res 3, 046001/046001-046001/046010
Westhoff M, Litterst P, Freitag L, Baumbach JI (2007) Ion mobility spectrometry in the diagnosis of Sarcoidosis: Results of a feasibility study. J Physiol Pharmacol 58:739–751
Baumbach JI, Westhoff M (2006) Ion mobility spectrometry to detect lung cancer and airway infections. Spectroscopy Europe 18:22–27
Baumbach JI (2006) Process analysis using ion mobility spectrometry. Anal Bioanal Chem 384:1059–1070
Westhoff M, Litterst P, Maddula S, Bödecker B, Rahmann S, Davies AN, Baumbach JI (2010) Differentiation of chronic obstructive pulmonary disease (COPD) including lung cancer from healthy control group by breath analysis using ion mobility spectrometry Int. J Ion Mobility Spectrom 13:131–139
Bödecker B, Davies AN, Maddula S, Baumbach JI (2010) Biomarker validation—room air variation during human breath investigations. Int J Ion Mobility Spectrom 13:177–184. doi:10.1007/s12127-010-0044-7
Maddula S, Blank L, Schmid A, Baumbach JI (2009) Detection of volatile metabolites of Escherichia coli by multi capillary column coupled ion mobility spectrometry. Anal Bioanal Chem 394:791–800
Bödeker B, Baumbach JI (2009) Analytical Description of IMS-Signals. Int J Ion Mobility Spectrom 12:103–108. doi:10.1007/s12127-009-0024-y
Bödeker B, Vautz W, Baumbach JI (2008) Peak Finding and Referencing in MCC/IMS - Data. Int J Ion Mobility Spectrom 11:83–88
Bödeker B, Vautz W, Baumbach JI (2008) Peak Comparison in MCC/IMS – Data – Searching for potential biomarkers in human breath data. Int J Ion Mobility Spectrom 11:89–93
Bödeker B, Vautz W, Baumbach JI (2008) Visualisation of MCC/IMS – Data. Int J Ion Mobility Spectrom 11:77–82
Hu Y, Qiu Y, Chen E, Ying K, Yu J, Wang P (2010) Determination of volatile organic compounds in lung cancer cell lines and lung cancer tissue. Zhejiang Daxue Xuebao, Yixueban 39:278–284. doi:10.3785/j.issn.1008-9292.2010.03.011
Gaspar EM, Lucena AF, Duro dCJ, Chaves dNH (2009) Organic metabolites in exhaled human breath - A multivariate approach for identification of biomarkers in lung disorders. J. Chromatogr., A 1216, 2749–2756, doi:10.1016/j.chroma.2008.10.125
Phillips M, Cataneo RN, Sounders C, Hope P, Schmitt P, Wai J (2010) Volatile biomarkers in the breath of women with breast cancer. J Breath Res 4. doi:10.1088/1752-7155/4/2/026003
Van Berkel JJBN, Dallinga JW, Moeller GM, Godschalk RWL, Moonen E, Wouters EFM, Van Schooten FJ (2008) Development of accurate classification method based on the analysis of volatile organic compounds from human exhaled air. J Chromatogr B: Anal Technol Biomed Life Sci 861:101–107
Sanchez JM, Sacks RD (2006) Development of a Multibed Sorption Trap, Comprehensive Two-Dimensional Gas Chromatography, and Time-of-Flight Mass Spectrometry System for the Analysis of Volatile Organic Compounds in Human Breath. Anal Chem 78:3046–3054
Muehlberger F, Streibel T, Wieser J, Ulrich A, Zimmermann R (2005) Single Photon Ionization Time-of-Flight Mass Spectrometry with a Pulsed Electron Beam Pumped Excimer VUV Lamp for On-Line Gas Analysis: Setup and First Results on Cigarette Smoke and Human Breath. Anal Chem 77:7408–7414
Buszewski B, Ulanowska A, Ligor T, Denderz N, Amann A (2009) Analysis of exhaled breath from smokers, passive smokers and non-smokers by solid-phase microextraction gas chromatography/mass spectrometry. Biomed Chromatogr 23:551–556
Zechman JM, Aldinger S, Labows JN Jr (1986) Characterization of pathogenic bacteria by automated headspace concentration-gas chromatography. J Chromatogr 377:49–57
Ruzsanyi V, Baumbach JI, Eiceman GA (2003) Detection of the mold markers using ion mobility spectrometry. Int J Ion Mobility Spectrom 6:53–57
Bajtarevic A et al (2009) Noninvasive detection of lung cancer by analysis of exhaled breath. BMC Cancer 9, doi:10.1186/1471-2407-9-348
Ulanowska A, Ligor M, Amann A, Buszewski B (2008) Determination of volatile organic compounds in exhaled breath by ion mobility spectrometry. Chem Anal (Warsaw, Pol) 53:953–965
Basanta M, Koimtzis T, Singh D, Wilson I, Thomas CLP (2007) An adaptive breath sampler for use with human subjects with an impaired respiratory function. Analyst (Cambridge, U K 132:153–163
Fuchs P, Loeseken C, Schubert JK, Miekisch W (2010) Breath gas aldehydes as biomarkers of lung cancer. Int J Cancer 126:2663–2670
O’Neill HJ, Gordon SM, O'Neill MH, Gibbons RD, Szidon JP (1988) A computerized classification technique for screening for the presence of breath biomarkers in lung cancer. Clin Chem 34:1613–1618
Corradi M, Rubinstein I, Andreoli R, Manini P, Caglieri A, Poli D, Alinovi R, Mutti A (2003) Aldehydes in exhaled breath condensate of patients with chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 167:1380–1386