低场1H NMR 与化学计量分析联用:宫颈癌及高级别前体病变快速预测的新希望

【字体: 时间:2025年05月06日 来源:Clinica Chimica Acta 3.2

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  宫颈癌(CC)严重威胁女性健康,传统细胞学筛查(Pap smear)存在局限。研究人员开展低场1H NMR 光谱结合化学计量建模研究,以区分健康者与 HSIL、CC 患者。结果显示该方法有潜力,能辅助早期检测,为宫颈癌筛查提供新途径。

  
在女性健康的战场上,宫颈癌(Cervical Cancer,CC)一直是个 “狠角色”。它在全球女性肿瘤的发病率和死亡率排行榜上,稳稳占据着第四的位置。通常情况下,宫颈癌可不是突然出现的,在它之前,往往会有一些 “小插曲”,也就是宫颈上皮内瘤变(Cervical Intraepithelial Lesions,SIL),其中 II 期和 III 期被归为高级别(High-Grade Squamous Intraepithelial Lesions,HSIL) 。要是能在这些病变阶段就及时发现并治疗,就能有效阻止它们进一步发展成宫颈癌。

目前,Pap smear(巴氏涂片)是筛查 SIL 和 CC 最常用的方法。可这个 “老将” 也有自己的短板,它的灵敏度不高,还经常给出一些错误的 “信号”,也就是假阳性率比较高。这就好比一个不太靠谱的 “侦察兵”,时不时地就会给出错误情报,让人很是头疼。所以,医学界迫切需要一些更靠谱的补充或替代方法,来提高宫颈癌早期检测的准确性。

在这样的背景下,来自国外研究机构的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们将低场1H NMR 光谱技术与化学计量分析相结合,试图找到一种更有效的方法来区分健康个体(Control,CON)和患有 HSIL、CC 的患者。研究结果令人眼前一亮,这一联合技术展现出了巨大的潜力,有望成为宫颈癌早期检测的得力助手。该研究成果发表在《Clinica Chimica Acta》上,为宫颈癌筛查领域注入了新的活力。

研究人员为开展此项研究,用到了几个主要关键技术方法。首先,招募了不同状态的女性作为研究对象,分为健康对照组(CON)、高级别宫颈上皮内瘤变组(HSIL)和宫颈癌组(CC) ,构建样本队列。然后,运用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)对数据进行探索性分析,挖掘代谢模式以及在组间区分中起关键作用的光谱变量。最后,采用数据驱动类比分类软独立建模(Data-Driven Soft Independent Modeling of Class Analogy,DD-SIMCA)构建分类模型,评估不同分类场景下模型的性能。

下面来看看具体的研究结果:

  • PCA 分析:通过 PCA 分析探索代谢模式和识别相关光谱变量。PCA1 清晰地显示出 CC 组和其他组之间的明显差异,就像是给不同队伍画了一条清晰的分界线;而 PCA2 和 PCA3 则揭示了 HSIL 组具有中间代谢特征,这进一步证明了 HSIL 作为癌前病变过渡阶段的特性。
  • DD-SIMCA 分类模型评估:研究人员评估了三种分类场景。第一种是以 CON 为目标类,HSIL/CC 为异常类;第二种是以 HSIL 为目标类,CON 为异常类;第三种是以 CC 为目标类,CON 为异常类。结果发现,模型校准效果极佳,达到了 100% 的灵敏度(Sensitivity,SEN)、特异性(Specificity,SPE)、准确率(Accuracy,ACC)和马修斯相关系数(Matthews Correlation Coefficient,MCC) 。在预测方面,检测 CC 时表现出更高的效能,SPE 达到 100%,MCC 为 70% ,说明该模型在筛查宫颈癌病例上更具优势。

研究结论表明,低场1H NMR 光谱结合化学计量建模在检测宫颈病变方面展现出巨大潜力,能够有效识别与疾病进展相关的生化模式。所构建的模型具有较高的特异性(≥90%) ,具备强大的分类能力,能够准确区分健康个体和患有癌前病变及宫颈癌的患者。这一研究成果意义重大,为宫颈癌早期检测提供了一种新的、更便捷且经济的途径。低场1H NMR 光谱技术具有设备成本低、操作简便、无需复杂维护等优点,相比传统的高场 NMR 更易普及。它作为一种代谢组学筛查工具,有望弥补传统筛查方法的不足,提高宫颈癌早期诊断的准确性,从而帮助更多女性在疾病早期得到及时治疗,改善预后,降低宫颈癌的发病率和死亡率,为女性健康保驾护航。

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