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Einleitung: Bei klinischem Verdacht auf ein Prostatakarzinom (PCa) durch erhöhtes PSA, einen suspekten digital rektalen Befund oder einen suspekten Befund im multiparametrischen MRT (mpMRT) der Prostata wird gemäß den nationalen und internationalen Leitlinien eine Biopsie der Prostata empfohlen. Bei etwa 20–25% der Patienten ist die Biopsie trotz eines anhaltend erhöhten PSA-Werts benigne (=Tumor-negativ). Ziel dieser Studie war die Identifikation eines Metabolitenprofils, welches Biopsie-negative von Biopsie-positiven Männern unterscheiden kann.

Methoden: Bei 1.078 archivierten Serumproben von 1.066 männlichen Patienten mit erhöhten PSA-Werten, die sich einer Prostatabiopsie unterzogen, wurde eine Kernspinresonanzspektroskopische (NMR) Metabolomanalyse durchgeführt. Das Metabolitenprofil wurde mit einem Bruker AVANCE NEO 600 MHz-Spektrometer und der proprietären Analysesoftware der Firma lifespin erstellt. Die Patienten wurden in Biopsie-negativ (n = 649, benigne Gruppe) und Biopsie-positiv (n = 429, PCa-Gruppe) unterteilt. Für die Modellbildung wurden detaillierte Statistiken und Verfahren des maschinellen Lernens eingesetzt (proprietäre Algorithmen der Firma lifespin). Zur Messung der Performance, die als Fläche unter der Kurve (AUC) angegeben wurde, wurde eine dreimal wiederholte 10-fach Kreuzvalidierung durchgeführt.

Ergebnisse: Wir identifizierten ein charakteristisches Muster aus 71 Metaboliten, mit dessen Hilfe Prostatakarzinompatienten eindeutig von benignen Patienten unterschieden werden konnten. Die Performance unseres Metabolitenprofils lag mit einem AUC von 0,76 deutlich über jenem der klassischen klinischen Parameter wie Alter, PSA und %fPSA (AUC=0.69). Unter Berücksichtigung der klinischen Parameter Alter, PSA und %f PSA konnte die AUC unseres Metabolitenprofils zudem noch weiter auf 0,81 erhöht werden.

Bei genauerer Analyse der einzelnen Metaboliten fanden wir signifikante Unterschiede im Harnstoffzyklus von Tumor-positiven Patienten und im Cholinstoffwechsel. Außerdem zeigten sich im Metabolitenprofil von Prostatakarzinompatienten signfikante Veränderungen im Citratzyklus und im Lipidstoffwechsel.

Schlussfolgerung: Insgesamt schnitt unser Modell aus Metaboliten und klinischen Parametern zur Unterscheidung von Tumor-negativen und Tumor-positiven Biopsiepatienten besser ab, als derzeit verwendete klinische Parameter. Eine prospektive Studie zur Bestätigung dieser Ergebnisse ist derzeit am Laufen.