乳腺癌（BC）是最常见的癌症之一，也是全球死亡的主要原因。早期BC检测可以提高存活率。然而，基于成像的BC筛查方法容易变得昂贵和被过度诊断。通过在呼气期间检测挥发性有机化合物（VOCs），呼吸活检是早期癌症检测的一种有前途的非侵入性策略。然而，具有足够样本大小的多中心临床试验尚未验证BC诊断呼吸测试的准确性。

2023年6月16日发表在Journal of Hematology & Oncology上的文章登记了5047名妇女，她们从中国四个地区的六家医院接受了BC筛查。该发现集包括来自北京三家医院的216名BC患者和2959名非癌症女性，外部验证集包括来自烟台、温州和贵阳另外三家医院的249名BC患者和1545名非癌症女性。大多数BC患者是在早期阶段诊断的。

数据分析的工作流程，模型构建中具有高贡献系数的十大挥发性有机化合物（VOC）离子的分布，以及BreathBC模型和BreathBC-Plus模型的乳腺癌检测模型的性能

根据既定程序收集每个参与者1.2L的呼吸样本，并用高压光子电离飞行时间质谱法（HPPI-TOFMS）进行分析。HPPI-TOFMS的吞吐量比早期技术高，不需要对呼气进行预处理。然后计算每个挥发性有机化合物离子的峰值区域。BC患者和对照组的频谱峰值模式和挥发性有机化合物相关模块不同。

选择了十个最佳的挥发性有机化合物特征，以区分发现队列中的BC患者和非癌症对照组。八种挥发性有机化合物在BC患者中显示的峰值区域明显高于对照组，两种挥发性有机化合物明显较低。在这10个挥发性有机化合物离子中发现了显著的折叠变化和诊断性能。28.0和40.0的m/z值可能含有乙烯和丙烷或碎片离子，显示AUC最高。

BC患者的呼吸BC得分高于对照组，无论肿瘤大小、淋巴结状态和分子亚型和与肿瘤大小的共形。BreathBC模型的诊断AUC在内部验证队列中为0.96（95%CI，0.94-0.97），在测试队列中为0.95（95%CI，0.93-0.90）。性能高于之前使用气相色谱-质谱法（GC-MS）的所有研究结果（AUC=0.67–0.93），但低于电子鼻子。然而，没有对之前的方法进行外部验证，其样本量相对较小。在外部验证队列中，BreathBC模型的AUC为0.87，灵敏度为92.37%（230/249），特异性为60.45%。

此外，在发现队列中开发了BreathBC-Plus诊断模型，将BreathBC评分与传统风险因素相结合。组合模型在内部验证队列（AUC=0.98）、测试队列（AUC=0.97）和外部验证队列（AUC=0.94）中的表现优于BreathBC模型。在外部验证队列中，BreathBC-Plus产生了89.16%（222/249）和87.70%的灵敏度和特异性。

总的来说，在外部验证队列中，原位导管癌（DCIS）的总检测率分别为96.97%（32/33），85.06%（74/87），90.00%（99/110），88.24%（15/17）和100%（2/2）。有趣的是，breathBC-Plus在诊断中表现优于乳房X光检查和超声波。

这项研究有一些局限性。首先，尽管HPPI-TOFMS为挥发性有机化合物分析提供了高通量方法，但仍在确定哪种化合物与每个MS峰值有关。其次，由于之前大多数关于挥发性有机化合物的研究只关注一种癌症类型，本文还旨在在这项研究中识别BC特异性VOC标志物。据研究调查显示，这是迄今为止最大的呼吸组学分析研究。总的来说，基于呼吸的方法可以提供补充或替代筛查策略，以与基于成像的技术相当的性能检测早期BC和DCIS。

 

原文出处

Liu, J.;  Chen, H.;  Li, Y.;  Fang, Y.;  Guo, Y.;  Li, S.;  Xu, J.;  Jia, Z.;  Zou, J.;  Liu, G.;  Xu, H.;  Wang, T.;  Wang, D.;  Jiang, Y.;  Wang, Y.;  Tang, X.;  Qiao, G.;  Zhou, Y.;  Bai, L.;  Zhou, R.;  Lu, C.;  Wen, H.;  Li, J.;  Huang, Y.;  Zhang, S.;  Feng, Y.;  Chen, H.;  Xu, S.;  Zhang, B.;  Liu, Z.; Wang, X., A novel non-invasive exhaled breath biopsy for the diagnosis and screening of breast cancer. Journal of Hematology & Oncology 2023, 16 (1), 63.