Rapid Mass Spectrometric Metabolic Profiling of Blood Sera Detects Ovarian Cancer with High Accuracy — Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention

Rapid Mass Spectrometric Metabolic Profiling of Blood Sera Detects Ovarian Cancer with High Accuracy
Manshui Zhou1, Wei Guan3, L. DeEtte Walker2,4, Roman Mezencev2,4, Benedict B. Benigno4, Alexander Gray3, Facundo M. Fernández1 and John F. McDonald2,4
+ Author Affiliations

Authors' Affiliations: Schools of 1Chemistry and Biochemistry, and 2Biology, 3College of Computing, Georgia Institute of Technology, and 4Ovarian Cancer Institute, Atlanta, Georgia

Corresponding Authors:
John F. McDonald, Georgia Institute of Technology, 315 Ferst Drive, Atlanta, GA 30332-0363. Phone: 404-385-6630; Fax: 404-894-2291. E-mail: john.mcdonald@biology.gatech.edu, Facundo M. Fernández, School of Chemistry and Biochemistry, Georgia Institute of Technology, 901 Atlantic Drive Northwest, Atlanta, GA 30332. E-mail: fernandez@gatech.edu, and Alexander Gray, College of Computing, Georgia Institute of Technology, 266 Ferst Drive, Atlanta, GA 30332. E-mail: agray@cc.gatech.edu
M. Zhou and W. Guan contributed equally to this work.

Abstract
Background: Ovarian cancer diagnosis is problematic because the disease is typically asymptomatic, especially at the early stages of progression and/or recurrence. We report here the integration of a new mass spectrometric technology with a novel support vector machine computational method for use in cancer diagnostics, and describe the application of the method to ovarian cancer.

Methods: We coupled a high-throughput ambient ionization technique for mass spectrometry (direct analysis in real-time mass spectrometry) to profile relative metabolite levels in sera from 44 women diagnosed with serous papillary ovarian cancer (stages I-IV) and 50 healthy women or women with benign conditions. The profiles were input to a customized functional support vector machine–based machine-learning algorithm for diagnostic classification. Performance was evaluated through a 64-30 split validation test and with a stringent series of leave-one-out cross-validations.

Results: The assay distinguished between the cancer and control groups with an unprecedented 99% to 100% accuracy (100% sensitivity and 100% specificity by the 64-30 split validation test; 100% sensitivity and 98% specificity by leave-one-out cross-validations).

Conclusion: The method has significant clinical potential as a cancer diagnostic tool. Because of the extremely low prevalence of ovarian cancer in the general population (∼0.04%), extensive prospective testing will be required to evaluate the test's potential utility in general screening applications. However, more immediate applications might be as a diagnostic tool in higher-risk groups or to monitor cancer recurrence after therapeutic treatment.

Impact: The ability to accurately and inexpensively diagnose ovarian cancer will have a significant positive effect on ovarian cancer treatment and outcome. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev; 19(9); OF1–10. ©2010 AACR.

Footnotes
Note: Supplementary data for this article are available at Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention Online (http://cebp.aacrjournals.org/).

Rapid Mass Spectrometric Metabolic Profiling of Blood Sera Detects Ovarian Cancer with High Accuracy — Cancer Epidemiology, Biomarkers & Prevention





GINECOLOGÍA
Detección del cáncer de ovario con tan sólo una gota de sangre
JANO.es y agencias · 13 Agosto 2010 12:22

Una nueva prueba diagnóstica que cuenta con una precisión del 100% ha sido desarrollada por científicos estadounidenses del Instituto Tecnológico de Georgia

Científicos del Instituto Tecnológico de Georgia (Estados Unidos) han logrado resultados del 100 por cien en los primeros ensayos con un nuevo test para detectar el cáncer ovárico, mediante una tecnología de espectometría masiva con tan sólo una sola gota de sangre, según han publicado en Cancer Epidemiology, Biomarkers, & Prevention Research.

Dado que este cáncer tiene una prevalencia relativamente baja, es necesario que los tests diagnósticos sean lo más precisos posibles, ha señalado el director de la investigación John McDonald, científico en el Instituto del Cáncer Ovárico de Atlanta y profesor en Georgia.

El sistema de medición del test, desarrollado el grupo de investigación dirigido por Facundo Fernández en Georgia Tech, se realiza con una sola gota de suero sanguíneo, vaporizada por helio plasma caliente. Las moléculas del suero se cargan de electricidad y entonces un espectrómetro masivo se utiliza para medir su abundancia relativa.

El test se centra en buscar metabolitos, que son analizados por una técnica desarrollada por Alex Gray de la Facultad de Computación de Georgia Tech y clasificados según se encuentren en plasma canceroso o en muestras sanas.

El equipo de McDonald analizó los resultados de los metabolitos encontrados en ambos conjuntos de tejido para descubrir el significado biológico de estos cambios metabólicos.

El ensayo “funcionó extremadamente bien en los primeros 94 tests realizados y ha demostrado tener una precisión del 100% a la hora de distinguir el suero de mujeres con cáncer de ovario de las que no presentan el tumor”, ha indicado Facundo Fernández. No se registró ningún caso de falso positivo o negativo.

Los autores están actualmente probando el test en un grupo de 500 pacientes con diferentes tipo de cáncer de ovario, ha explicado Fernández. Igualmente, ha señalado que es posible que trabajenn “para comprobar si puede trasladarse este test a otros tipos de cáncer”.

Finalmente, ha recordado que, además de contar con una prevalencia baja, este cáncer resulta también asintomático en los primeros estadios, por lo que si esta prueba consigue confirmar su capacidad de detectar de forma precisa este cáncer con una sola gota de sangre, se podrá diagnosticar la enfermedad mucho antes de lo que se hace ahora y por tanto, salvar más vidas.

Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2010; doi:10.1158/1055-9965.EPI-10-0126
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Cancer Epidemiology, Biomarkers, & Prevention Research
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