Abstract
Det er behov for å redusere antall cystoskopier på pasienter med hematuri. I dag er det ingen pålitelige biomarkører til skjermen for blærekreft. I denne artikkelen vurderer vi en ny enkel in-house fabrikkert, GC-sensor enhet i diagnostisering av blærekreft basert på flyktige stoffer. Sensor utganger fra 98 urinprøver ble brukt til å bygge og teste diagnostiske modeller. Det ble tatt prøver fra 24 pasienter med overgangs (urothelial) cell carcinoma (alder 27-91 år, median 71 år) og 74 kontroller presenterer med urologiske symptomer, men uten en urologisk kreft (alder 29-86 år, median 64 år); Resultatene ble analysert ved hjelp av to statistiske metoder for å vurdere hvor robust metodikk. En to-gruppe lineær diskriminant analyse metode med et totalt 9 tidspunkter (som tilsvarer 9 biomarkører) korrekt tildelt 24/24 (100%) av krefttilfeller og 70/74 (94,6%) kontroller. Under leave-one-out kryssvalidering 23/24 (95,8%) av krefttilfellene ble korrekt spådd med 69/74 (93,2%) av kontroller. For delvis minste kvadraters diskriminant analyse, de riktige leave-one-out kryssvaliderings prediksjon verdier var 95,8% (krefttilfeller) og 94,6% (kontroller). Disse dataene er en forbedring på de som er rapportert av andre grupper som studerer headspace gasser og også bedre enn dagens kliniske teknikker. Denne nye enheten viser potensialet for diagnostisering av blærekreft, men dataene må gjengis i en større studie
Citation. Khalid T, Hvit P, De Lacy Costello B, Persad R, Ewen R, Johnson E , et al. (2013) en pilotstudie kombinerer en GC-sensor enhet med en statistisk modell for identifisering av blærekreft fra Urin Headspace. PLoS ONE 8 (7): e69602. doi: 10,1371 /journal.pone.0069602
Redaktør: Wei-Chun Chin, University of California, Merced, USA
mottatt: 07.02.2013; Godkjent: 10 juni 2013; Publisert: 08.07.2013
Copyright: © 2013 Khalid et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
Konkurrerende interesser. jeg har lest journalen politikk og har følgende konflikter: Christopher Probert, Ben de Lacy Costello, Norman Ratcliffe og Richard Ewen har en GB patentsøknad (GB 0920315,9 ) som beskytter deteksjonssystemutformingen. Vi bekrefter at forfatterne Christopher Probert, Ben de Lacy Costello, Norman Ratcliffe og Richard Ewen har et patent knyttet til materiale relevant for denne artikkelen. Tittelen på patentet er en «enhet og metode for å analysere prøver for å diagnostisere sykdom». De tilknyttede tallene er (WO2011061308, EP2010067859, GB0920315.9). Vi bekrefter at dette ikke endrer vår tilslutning til alle de PLoS ONE politikk på deling av data og materialer, som beskrevet i veiledningen for forfatterne.
Innledning
Over 10 000 pasienter blir diagnostisert med blærekreft i Storbritannia årlig, og halvparten vil dø av sykdommen [1]. De fleste pasienter (80%) er tilstede sammen med smertefri hematuri som skal undersøkes [2]. Av de med synlig hematuri 19% vil ha blærekreft mens for ikke-synlig hematuri prisen er bare 5% [3]. Hematuri, men viktig, har en lav pre-test sannsynlighet for diagnostisering av blærekreft som det finnes ingen screeningtester. Følgelig forblir systoskopi gullstandarden for å detektere sykdom hos pasienter med hematuri [4]. Cystoskopi er en hyppig utført prosedyre og kostnadene til NHS, undersøke personer syntes ikke å ha blærekreft, er £ 33.5mi per år [3], basert på en tariff for tiden på rundt £ 400. Cystoskopi er en kostbar, krenkende og uverdig prosedyre. Det er et behov for en billig, mindre invasiv alternativ.
Blære krefttilfeller som presenterer på et tidlig stadium kan behandles ved transuretral reseksjon uten behov for større extirpative operasjon. Videre dette tidlige stadium sykdommen har en utmerket 5-års overlevelse ( 94%) i forhold til 50% 5-års overlevelse for mer avansert sykdom, slik at en ikke-invasiv screening test som identifiserer kreft på et tidlig stadium fra urin headspace har potensial til å revolusjonere pasientbehandlingen. Til tross for reseksjon, vil de fleste (50-70%) gjenta seg, og 10-30% fremgang til avansert sykdom [5], derfor hyppige cystoskopi sjekker er nødvendig som står for 71% av kostnadene til behandling av blærekreft [6]. Disse faktorene gjør at blærekreft er den dyreste kreft per pasient å administrere [7]. Ulike masse screening alternativer har vært vurdert, inkludert hematuri peilepinnen, NMP22, eller UroVysion [8]. Men disse biomarkører, samt urincytologi, mangler følsomhet [9]. Foreløpig kan ingen biomarkører anbefales for klinisk praksis på grunn av deres dårlige sensitivitet og spesifisitet, selv om det er noen bevis for at biomarkører kan være til nytte i overvåkingen tilbakefall eller screening høyrisiko individer [10]. New selektiv biomarkør (er) for blærekreft vil redusere diagnostisk usikkerhet og overvåking relatert sykelighet. Det kan redusere kostnader og forbedre pasientenes livskvalitet ved å unngå unødvendige invasive diagnostiske tester. Det kan også forbedre prognosen for pasienter gjennom tidligere påvisning av potensielt dødelig sykdom mens redusere den økonomiske byrde av hematuri klinikker [11]. Det finnes bevis som støtter hypotesen om at blærekreft er assosiert med tilstedeværelse av spesifikke flyktige organiske forbindelser (VOC) i gassen som slippes ut fra urinprøver. I 1999 Spanel et al. rapportert at formaldehyd var mer rikelig i urinen til menn med blærekreft enn fra de med prostatakreft og friske kontroller [12]. En studie hvor hunder ble trent til å svare på de urinprøver fra pasienter med blærekreft ga en gjennomsnittlig suksessrate på 41% sammenlignet med 14% forventet ved en tilfeldighet [13]. Flere nylig den samme gruppen rapporterte at de beste resultater hunden kunne identifisere 73% av kreft [14]. I mellomtiden ble VOC-analyse ved bruk av e-nese teknologi funnet å ha 70% sensitivitet og spesifisitet for påvisning av blærekreft fra friske kontroller, slippe til 60% og 67% henholdsvis ved testing med urin kontroller fra pasienter med ikke-maligne urologiske sykdommer [ ,,,0],15]. I denne rapporten beskriver vi data fra en pilotstudie som viser potensialet for en roman, in-house fabrikkert VOC sensorenhet for nøyaktig diagnostisering av blærekreft.
Metoder
Pasient Rekruttering
En totalt 98 mannlige pasienter i alderen 27-91 år, som presenterer til urologi klinikker i Bristol ble rekruttert etter å ha innhentet informert samtykke. Alle hadde gjennomgått en klinisk vurdering for sine symptomer. Demografi for pasientgrupper studert er gitt i tabell 1; det var 3 kontroller per kreftpasient. Hver pasient gitt en urinprøve på morgenen før sin eksamen eller cystoskopi. Prøvene ble klassifisert når den kliniske vurderingen ble gjennomført. Når blærekreft (n = 24) ble funnet, klasse og stadium av kreft ble registrert (tabell 2); De fleste var godt differensiert eller middels grad (G
1 G
2) og på et tidlig tidspunkt (T
a) begrenset til blæren foring. Det var 74 kontroller, pasienter som var under etterforskning for symptomer på blæretømming og eller hematuri; deres symptomer og relevante tilleggslidelser som følger med: 31 hadde reist PSA uten malignitet, 24 hadde hypertensjon, 19 hadde synlig hematuri, 15 hadde blæretømming symptomer, 7 diabetes, fire ikke-synlig hematuri, 2 hadde nyreveiene steiner og en hadde gjennomgått nyre transplantasjon kirurgi.
Diagnose
No. av pasientene
Alders i år (median)
røykestatus
Blære cancer2427 – 91 (gjennomsnitt 71) 7 røykere; 17 ikke-røykere (9 eks-røykere) Control (ikke-kreft) 7429-86 (gjennomsnitt 64) 15 røykere; 59 ikke-røykere (17 ex-røykere) Tabell 1.
CSV ned CSV Tumor
Tumor scenen (TNM)
Grade
T
aN
0M
x
T
1N
0M
x
T
2N
0M
x
G
16NilNilG
2101NilG
3151Table 2.
Svulstene var gradert i henhold til WHO 1973 retningslinjer. G
1: godt differensiert (ligne på normale celler som finnes i blæren – langsomt voksende kreft) G
2: middels nivå av differensiering (blanding av G
1 G
3) G
3: dårlig differensiert (ser veldig forskjellig fra normale blære celler – mest aggressive). Staging av svulsten er gitt i henhold til TNM (tumor, Node, metastase) kriterier. T
a: kreften er bare i det innerste lag av blæren foring. T
1: kreften har begynt å vokse inn i bindevevet under blæren foring. T
2: kreften har vokst gjennom bindevevet i muskelen. Alle pasienter er også gradert N
0 (Ingen regional lymph-node engasjement) M
x (metastase status ble ikke vurdert). CSV Last ned CSV
Etisk godkjenning for studien ble innhentet fra Wiltshire forskningsetiske komité; hver deltaker anmeldt et informasjonsskriv og ga skriftlig samtykke.
Prøve lagring
Prøver av fersk
urin (0,75 ml) ble overført til septum-toppet, glass headspace ampuller ( Sigma Aldrich, Dorset, UK) og ble frosset ved -20
° C inntil analyse. I en tidligere studie fant vi at frysing hadde ingen påviselig effekt på flyktige sammensetningen av prøvene [16].
Headspace Analyse
Hver urinprøve ble tint ved å dyppe glasset i et vannbad ved 60
° C i 30 sekunder. Deretter ble hver prøve ble behandlet med et like stort volum (0,75 ml) av natriumhydroksyd (1M; Fisher Scientific, Leicestershire, UK), og blandingen ble ekvilibrert ved
oC 60 i et vannbad i 50 minutter før ekstraksjon av 2 cm
3 av headspace luft. Headspace luft ble ekstrahert ved hjelp av en lufttett Hamilton sprøyte gass (10 ml, Fisher Scientific, Leicestershire, UK) og deretter ble umiddelbart injisert inn i innløpet av en gasskromatograf koblet til et sensordeteksjonssystemet.
VOC-utslipp fra urinprøver ble analysert ved hjelp av en in-house fabrikkert sensorsystem. Anordningen består av en konvensjonell gass-kromatografi ovn (Clarus 500, PerkinElmer) utstyrt med en kommersielt tilgjengelig kapillærkolonne (30 m lang SPB
TM-1 SVOVEL kapillar-kolonne med en indre diameter på 0,32 mm og en filmtykkelse på 4 um (Sigma Aldrich, Dorset, UK)) som ble tilkobles til en oppvarmet (450
oC) metalloksid sensoren anvendt som detektor. Metalloksydet sensoren besto av et tinnoksyd, sinkoksyd blanding (50: 50 vekt%). Sensoren fremstillingen og karakteriseringen er blitt rapportert andre steder [17]. GC-injektoren ble oppvarmet til en forhåndsinnstilt temperatur på 150
oC og ble utstyrt med en 1 mm kvarts liner. Komprimert luft (BOC, Guilford, UK) ble anvendt som bærergass ved et trykk på 35 psi og ble ført gjennom en luftrenser (300 ml Supelcarb
TM hydrokarbonfelle, Sigma-Aldrich, Dorset, UK). GC temperaturprogram som ble brukt var som følger: første GC ovnstemperaturen holdt på
oC 30 i 6 minutter, deretter trappet med en hastighet på 5
oC /min til 100
oC med en 22 minutters venting, noe som gir en total kjøretid på 42 minutter.
GC sensorsystemet ble kalibrert daglig ved hjelp av en sertifisert gass standard (1% toleranse) på 50 ppm etanol i blandet luft (air Products Plc, Tema gass Crewe CW1 6AP) .
Etter at topprommet gass (2cm
3) ble injisert i anordningen de flyktige forbindelsene ble separert i henhold til deres kjemiske egenskaper og eluert fra kolonnen ved bestemte tider. Flyktige stoffer ble eluert fra kolonnen og faller mot sensoren. De flyktige forbindelser adsorbert og omsettes på den oppvarmede metalloksidet overflaten på sensoren samtidig fremstilling av en reversibel endring i den elektriske motstand. Endringen i elektrisk motstand i forhold til tidsprofil for sensoren frembragte en prøve spesifikk kromatogram. Disse motstand tids kromatogrammene ble så tolket statistisk basert på deres gruppemedlemskap.
Statistisk analyse
Resistance ble samplet i intervaller på 0,5 sekunder i 42 minutter (t = 1, 2, …., 5040 ). Nytten av svært spesifikke funksjoner i profiler, lave ordre frekvenser i profilene, og bredere profil funksjoner av data for å utvikle en god klassifikator ble undersøkt. Så det er ingen gullstandard tilnærming til data av denne typen, undersøkte vi to uavhengige metoder for statistisk analyse.
Metoder 1 og 2 var basert på standardisere hver motstand profil slik at hver hadde en gjennomsnittlig verdi på 0 og et standardavvik på 1 [15]. Denne transformasjonen sikrer hver donor profilen er på samme skala som tillater en rettferdig sammenligning mellom sykdomsgrupper, invariante fordeler og plassering effekter, samtidig bevare den relative este og lengste innenfor hver profil. Statistiske validering av modellene ble foretatt ved hjelp av leave-one-out kryssvalidering som gir en indikasjon på modell robusthet og prediktiv ytelse på ferske usett prøver.
Metode 1.
Dette var basert på en mellom-grupper sammenligning av standardiserte motstand profiler ved hjelp av to-gruppe lineær diskriminant analyse implementere frem trinnvis utvalg algoritme for å sikre a) antall prediktorer i modellen ikke overstiger den minste gruppestørrelse og b) inkludering av en prediktor variable gjør ikke resultere i fler kollinearitetsegenskapene problemer. Den innen-sample robusthet av prediktive egenskapene til utledet modellen ble vurdert ved hjelp leave-one-out kryssvalidering. Dette modellering strategien ble utviklet for å undersøke om en enkel parsimonious beskrivelse av mellom-grupper separasjon eksisterte basert på svært spesifikke forskjeller i profiler mellom grupper.
Metode 2.
Partial Least Squares diskriminant analyse (PLS -DA) ble brukt til å bygge en to-gruppe klassifiserings for diskriminering av blæren krefttilfeller fra kontroller. PLS-DA er en etablert overvåket klassifisering teknikk som brukes i sensormetric analyser og er en informasjonsekstraksjon og datareduksjon teknikk utviklet for å maksimalt separate to eller flere grupper og er spesielt egnet for høye dimensjonale og multi-kollineær data. Denne tilnærmingen er ansett å være bedre enn alternative tilnærminger ved hjelp av hovedkomponentanalyse over et bredt område av klassifiserings problemer [18]. I denne sammenheng, PLS-DA ble betraktet fra en proof-of-concept aspektet dvs. kan et lite antall latente faktorer hentet fra hele datasettet diskriminere mellom saker og kontroller. Vi har vedtatt en ekstraksjonsmetode med opptil ti latente faktorer, og brukte en leave-one-out klassifisering for å vurdere innenfor prøve klassifisering nøyaktighet
Resultater
Sensor utganger ble sammenlignet i de to gruppene.; pasienter med blærekreft (24), og pasienter uten kreft (74). To uavhengige statistiske tilnærminger ble tatt for å bestemme om det var forskjeller i avfølerutmatningen. For hver metode, ble pasienter med kreft sammenlignet med dem uten; prøvestørrelsen var for liten til å kunne sammenligne mønstre med trinn eller trinn (tabell 1).
Figur 1 viser typiske kromatogrammer av standardiserte motstand som funksjon av tiden for to kontroller og to pasienter med blærekreft. Kromatogrammene av de to blærecancerpasientprøver som er stort sett de samme som er de av de to kontrollprøver. Imidlertid er det klart at kontrollprøvene avvike fra blærekreft prøvene. Den mest åpenbare forskjellen er en topp ved circa 3200 (halvt sekund) som er til stede i begge blærecancerprøver, men fraværende fra begge kontroller. Analyse av kromatogrammene viste at 20/24 blærekreft prøver hadde en målbar topp i denne regionen. I kontrollprøvene, topper i denne regionen av spektrene var hovedsakelig fraværende. For å markere dette punktet, Figur 2 viser kledde gjennomsnitt kromatogrammene for hver gruppe, som tydelig viser funksjonen på 3200 halvt sekund i blærekreft-gruppen, som er fraværende fra kontrollgruppen.
Figur 3 viser retensjonstiden stabiliteten i systemet for tre vanlige topper som spenner over retensjonstid område hvor mesteparten av de detekterte topper elueres. Dataene som vises er for 24 utvalgte kontrollprøver (som spenner hele syv måneders varighet av studien) og 24 blærekreft prøver. Det er ingen merkbar trend i form av drift over tid (prøvene 1-24 kontroller og 25-48 blærekreft vises i kjøre datorekkefølge). Det er en dag til dag svingning i de målte retensjonstider på
circa
± 1%. I tillegg er en etanol standard ble utført daglig for å vurdere retensjonstiden og følsomhet av systemet. Oppholdstiden av etanol i løpet av studien hadde et gjennomsnitt på 329,2 halvt sekund (S.D. 3,97), i tråd med resultatene fra i eksempel topper. Den midlere bredde av toppene er circa 100 halvt sekund, og kan være opp til 200 halvt sekund ved høyere retensjonstider. Derfor variasjon på omkring ± 1% ble funnet å ha en ubetydelig effekt på den prediktive nøyaktigheten av statistiske modeller (se avsnitt Statistical Analysis Method 1 nedenfor).
Det er en minimal dag til dag svingninger
circa
± 1%.
Den gjennomsnittlige følsomhet for etanol over en to måneders periode var 98,5% (SD 10,6) (R
0-R
g /R
0 x 100, hvor R
0 er referansemotstanden og R
g er den motstand når den utsettes for etanol). Selv om følsomheten til sensoren ble holdt ved en rimelig konstant nivå referansemotstanden var utsatt for drift. For å motvirke denne effekten og for å hjelpe visuell og statistisk sammenligning av resultatene motstanden skala ble standardisert ved hjelp av metoden beskrevet ovenfor.
Statistical Analysis Method en
I alt 9 tidspunkter ble valgt ( t (sampling tidspunkter) = 117, 153, 174, 201, 359, 1073, 1162, 1362, 3204). Innenfor prøver 24/24 (100%) av blærekreft tilfeller og 70/74 (94,6%) kontroller ble korrekt tildelt. Dette betyr at modellen oppdaget kreft hos alle pasienter, uavhengig av karakteren eller stadium. Under leave-one-out kryssvalidering disse verdiene falt til 23/24 (95,8%) og 69/74 (93,2%) korrekt klassifisering, henholdsvis (Tabell 3). Andre diskriminantfunksjoner modellene gir lignende prediktiv nøyaktighet (f.eks prøvetaking tidspunkter t = 117, 201, 231, 362, 1090, 1360, 3297, 3334, 3417 gir cross-validert nøyaktighet på 95,8% for blære kreft tilfeller, og 94,6% for kontroller ). Dette viser at modellen ikke er følsom for spesifikke «retensjonstider». Den viser også at tids valgte punktene ikke nødvendigvis representerer atskilte topper, men er ganske enkelt tidspunkter hvor de to gruppene av spektra avviker maksimalt. I denne andre modellen 3 tidspunkter er valgt som spenner bred topp stede i blærekreft gruppen.
Forutgruppemedlemskap
Blærekreft (%)
Control (%)
Total
Original modelBladder cancer24 (100) 0 (0) 24Control4 (5,4) 70 (94,6) 74Cross-validering (la-ett-out) Blære cancer23 (95,8) 1 (4,2) 24Control5 ( 6,8) 69 (93,2) 74Table 3. Klassifisering resultater ved hjelp av to-gruppe lineær diskriminant analyse.
CSV ned CSV
Statistical Analysis Method to
resultatene av PLS-DA når det gjelder prosentvis korrekt klassifisert innenfor prøven og inn ved hjelp av leave-en-out klassifisering er gitt i tabell 4 i henhold til antallet latente faktorer ekstrahert i modelleringsprosessen. Anvendelsen av 7 eller flere faktorer identifisert 23/24 av pasienter med kreft. Igjen tyder på at diagnosen kan gjøres i de fleste pasientene, uavhengig av karakteren eller stadium av kreft
antall latente faktorer
Forutsatt riktig
Forut riktig
Innen prøve
Leave-ett-out
blære (%)
Control (%)
blære (%)
Control (%)
119 (79,2) 46 (62,2) 19 (79,2) 46 (62,2) 218 (75) 60 (81,1) 18 (75) 59 (79,7) 321 (87,5) 63 (85,5) 20 ( 83,3) 64 (86,5) 421 (87,5) 64 (86,5) 21 (87,5) 64 (86,5) 523 (95,8) 62 (83,8) 23 (95,8) 61 (82,4) 622 (91,7) 68 (91,9) 21 (87,5) 67 (90,5) 723 (95,8) 70 (94,6) 23 (95,8) 67 (90,5) 823 (95,8) 70 (94,6) 23 (95,8) 69 (93,2) 923 (95,8) 71 (95,9) 23 (95,8) 71 ( 95,9) 1023 (95,8) 71 (95,9) 23 (95,8) 70 (94,6) Tabell 4. Diskriminering av blærekreft saker fra kontrollene ved hjelp av PLS-DA
forkortelse:. PLS-DA, Partial Least Squares diskriminant analyse CSV Last ned CSV
diskusjon
en ny teknikk er beskrevet for identifisering av pasienter med blærekreft basert på profilen av flyktige organiske forbindelser som slippes ut fra urinen, ved hjelp av en GC kombinert med et sensorsystem. Funnene bygger på tidligere arbeid ved hjelp av hunder [14] og en elektronisk nese [15] som gir proof of concept data for våre funn.
Våre funn er betydelig bedre enn de som er beskrevet tidligere bruker volatile analyse tilnærming. Forbedringen er trolig resultatet av to faktorer: 1) bruk av den kromatografiske separasjonstrinn, og 2) justering av pH-verdien ved hjelp av basen. Base ville ha hatt flere effekter, høy ionestyrke ville ha drevet VOC i det øvre område, og det ville også ha fjernet syrer, øke konsentrasjonen av basiske forbindelser i topprommet. Tidligere arbeid av vår gruppe har funnet at basen behandling av urinprøver (sammenlignet med syrebehandling eller ubehandlede prøver), aktivert identifisering av biomarkører som tillot differensiering mellom prostatakreft og kontroller [19].
Sensor utganger ble analysert ved hjelp av to forskjellige, uavhengige dataanalyseteknikker som hver viste signifikant diskriminering av prøver fra pasienter med og uten blærekreft. Kontrollprøver ble tatt fra pasienter som hadde deltatt på klinikken med urologiske problemer som senere ble funnet å være ikke-ondartet. Valget av kontroller er viktig å vurdere den kliniske nytten av en slik test. Pasienter uten kreft kan presentere lignende symptomer til de med kreft, og det er å skille disse som er klinisk utfordring. Andre [15] har rapportert at pasienter med blærekreft kan skilles fra friske kontroller med større sikkerhet enn kontroller fra urologi klinikker. Men vi har spesielt valgt kontroller rekruttert fra samme urologi klinikk. Mange av dem hadde hematuri gjør dem ideelle kontroller for denne studien
To ulike statistiske tilnærminger ble brukt, lineær diskriminant analyse og delvis minste kvadrater diskriminant analyse, imidlertid begge teknikkene brukt skiver av tidsprofilen (bins). Resultatene var lignende; med 6 eller flere komponenter i PLS-DA korrekt identifisert over 90% av tilfellene og kontroller, mens den enkle lineære DA riktig klassifisert over 93% av tilfellene og kontroller.
En gjennomgang av biomarkører for påvisning og overvåking av blærekreft [20] ga sensitivitet og spesifisitet områder, henholdsvis for hver markør som følger: blære tumor antigen (BTA), BTA Stat (Polymedco), 52,5% -78,0% og 69,0% -87,1%; BTA Trak (Polymedco), 51% -100% og 73% -92,5%; cytologi, 12,1% -84,6% og 78,0% -100%; hematuri peilepinnen, 47,0% -92,6% og 51,0% -84,0%; kjernekraft matrix protein (NMP), NMP22 blærekreft Test (Matritech), 34,6% -100% og 60,0% -95,0%; NMP22 BladderChek (Matritech), 49,5% -65,0% og 40,0% -89,8%; ImmunoCyt /uCyt + (DiagnoCure), 63,3% -84,9% og 62,0% -78,1%; ImmunoCyt /uCyt + og cytologi, 81,0% -89,3% og 61,0% -77,7%; og UroVysion (Abbott Molecular) /florescence in situ hybridisering, 68,6% -100% og 65,0% -96,0%. Som det kan sees er det et bredt utvalg av resultater. Gjennomgangen konkluderte med at det ikke tilgjengelig for øyeblikket blærekreft urin markør er følsom nok til å eliminere behovet for cystoskopi. En nylig publisert algoritme, ved å kombinere tester, foreslo dette kan øke sensitiviteten og spesifisiteten til 91% og 80% henholdsvis, men papiret konkludert med at det fortsatt en utfordring for nøyaktig bestemmelse av alle blærekreft [9]. Vår teknikk for blære tumor-diagnose gir resultater som er sammenlignbare med, og i noen tilfeller, bedre enn for tiden tilgjengelige urin biomarkører for blærekreft. GC-sensor tilnærming er billig og kan brukes av semi-faglært personell. Sensoren er relativt billig å fremstille og dens levetid er sannsynlig å være langt i overkant av 100 analyser. Videre er komponentene er i stand til ytterligere miniatyrisering for å fremstille en pleieenhet. For eksempel miniatyrisert GC systemer allerede finnes som benytter seg av Mikroelektromekaniske systemer (MEMS) komponenter [21]. Kombinasjonen av GC-separasjonselementet og følerelementet på en MEMS-plattform er også et aktivt forskningsområde [22,23]. Den aktuelle enheten bruker en minimal temperatur rampen, men det kan være mulig å utføre separasjonen isotermisk ved omgivelsestemperaturer. Den bruker også luft som bærergass innføre mulighet for å bruke en kompressor med passende filtre i stedet for gassflasker.
Grunnen til tilstedeværelsen av flyktige biomarkører er sannsynligvis en endring i metabolismen av ondartede celler. Det er bevis for oksidativt stress og induksjon av cytokrom P450 ved lunge, bryst og prostata cancer [24-27]; dette er forbundet med en endring i utåndet VOC-utslipp fra pasienter med lunge- og brystkreft [24,25]. Studier av blærekreft har også funnet endret enzymatisk aktivitet [28] samt forandringer i sitronsyresyklusen [29], noe som resulterer i økt omdannelse av pyrodruesyre til melkesyre. Hvordan disse to eksemplene resultere i produksjon av VOC er ikke klar, men de tjener til å illustrere at det er unormalt av visse metabolske veier med spesifikke forandringer i metabolitter som resultat. I tilfellet av blæren, som sannsynligvis vil resultere i unormale VOC mønstre i urinen hos pasienter med blærekreft nærhet av maligne celler til urin. I sammendrag hastigheter ved bruk av GC-sensorsystem for deteksjon av VOC-profiler på prosessen med dataanalyse sammenlignet med den mye mer arbeidskrevende og kostbare systemer som GCMS som også krever meget erfarne forskere.
Identiteten de VOC som bidrar til biomarkør profilen har ennå ikke bestemt. Deres karakterisering kan defineres i det videre arbeidet ved hjelp av gasskromatografi massespektrometriteknikker og dette vil gi ytterligere innsikt i blærekreft induserte biokjemiske endringer.
Studiet er en liten skala prospektiv undersøkelse basert rundt intuitivt tiltalende forslaget om eksistensen av noen systemakomposisjonelle forskjeller i urinprøver mellom pasienter med og pasienter uten, blærekreft. I denne forskningen de behandlede urinprøver er kvantitativt karakterisert ved hjelp av en pålitelig fabrikkert sensor i huset kombinert med gasskromatografi separasjon.
Forskningen er spesielt utfordrende og beholder god økologisk validitet ved å ikke bruke friske kontroller. Resultatene er svært oppløftende. Imidlertid er det relativt lille prøvestørrelsen basert på pasienter fra et enkelt senter og befolkning dekning og ytre gyldighet kan ikke sikres; derfor en viss forsiktighet må utøves med hensyn til general utover prøven. Det erkjennes også at robusthet av statistiske modeller basert på små utvalg kan være utsatt for tilstedeværelsen av noen sjanse idiosynkratiske prøvefunksjoner, og de relativt små utvalgsstørrelser ikke lett tillate lagdeling på potensielt viktige pasient funksjoner (f.eks tumorstørrelse). Like lite utvalg størrelse ikke tillater en skikkelig statistisk vurdering av effekten av andre konfunderende faktorer som røyking status, medikamentell behandling, etnisitet etc. I tillegg en alle mannlige kohort ble valgt som grunnlag for studien, fjerner dette en problemfaktor men er en begrensning av denne studien til tross for en mye høyere forekomst av kreft hos den mannlige vs. kvinnelige befolkning (ca. 2,5: 1). En annen begrensning av den aktuelle studien gjelder bruk av frosne prøver, selv om vi har samlet robuste data fra GC-MS-studier som fryser ikke har en markant effekt på flyktige profil [16]. I form av enheten, den langsiktige stabiliteten i sensoren og oppholdstid drift er potensielle begrensninger. Bruk av sertifisert gass standarder i denne studien sikret at følsomheten til sensoren regelmessig ble overvåket og opprettholdt på et sammenlignbart nivå. Retensjonstid var utsatt for svingninger på ± 1%, dette ble bestemt ved å måle vanlige topper i prøven og oppholdstiden av etanolen standard over tid. Som toppene i kromatogrammet er relativt bred (i forhold til mulige feil) og den statistiske modellen er ikke avhengig av å identifisere enkelttopper med spesifikke retensjonstider, er vi sikre på at denne feilen ikke urimelig påvirke dagens analyse. I langtidsstudier en standard blanding av forbindelser som strekker seg over oppholdstid området kan bli byttet ut med etanol, noe som åpner for korrigering av eventuelle drift.
La-ett-out kryssvalidering kombinert med triangulering av resultater fra markant annerledes statistisk analyseteknikker gir god
prima facie
støtte for den brede påstanden om forskjeller mellom grupper i de innsamlede prøvene.
Konklusjon
den nye kombinasjonen av en GC og en unik metalloksid sensor basert enhet har levert data for å underbygge et nytt instrument for diagnostisering av blærekreft. Den statistiske modellen kan lett brukes til å skrive en algoritme som skal vise diagnose. Begge modellene som ble testet var 96% nøyaktig diagnostisering av blærekreft. Disse data må nå bli gjengitt i større studier.
