A espectrometria de massas por infusão direta associada à quimiometria para o diagnóstico precoce de alguns tipos de neoplasias

Abstract

Resumo

Resumo: O diagnóstico precoce de neoplasias é a melhor estratégia para o prognóstico e tratamento destas doenças. Neste contexto, algumas tecnologias como a metabonômica são empregadas com o objetivo de obter este diagnóstico, pois são capazes de detectar substâncias (biomarcadores) indicativas do progresso ou estágios da doença. O uso de tecnologias que permitam análises rápidas e sensíveis são muito atrativas na descoberta dos biomarcadores e, por consequência, necessárias para obtenção do diagnóstico precoce. No presente trabalho, o uso da infusão direta por espectrometria de massas utilizando um equipamento de baixa resolução associado a análises quimiométricas (DIMS-PCA) está sendo apresentado para detectar alguns tipos de neoplasias em estágios iniciais destas doenças. Para a condução dos estudos, células tumorais de Ehrlich (TE) foram inoculados intraperitonealmente em camundongos das linhagens Balb-C e Swiss e Sarcoma 180 (S-180) em camundongos Swiss, seguido de coleta de sangue intracardíaca após 1, 2, 3, 5, 7 e 10 dias da indução dos tumores. O pré-tratamento das amostras foi realizado por meio de precipitação de proteínas com acetonitrila contendo 0,1% de ácido trifluoroacético. Após a infusão das amostras no espectrômetro de massas, os dados foram observados por meio de análise de componentes principais (PCA). O método utilizado foi capaz de produzir uma adequada classificação das amostras em grupos experimental (com câncer) e controle (sem câncer) e indicar os íons responsáveis pela diferenciação das amostras. Esta classificação foi obtida após três dias do experimento tanto para TE quanto para S-180, refletindo a viabilidade de obter o diagnóstico precoce destas neoplasias. Além disso, uma excelente diferenciação entre os grupos experimentais e controle foi observada até 10 dias da indução do tumor, sugerindo que os resultados não foram influenciados diretamente pela carga do tumor, mas pela resposta do organismo do animal frente à doença. A identificação dos íons relevantes para discriminação das amostras foi realizada por meio de análises de CLAE-EM/EM, os quais foram relacionados com a classe dos fosfolipídeos, particularmente lisofosfatidilcolinas e fosfatidilcolinas, amplamente estabelecidos na literatura por caracterizarem a presença do câncer. A técnica de calibração análise dos mínimos quadrados parciais (PLS) foi utilizada com sucesso na predição do estágio do desenvolvimento das neoplasias estudadas. O método empregado foi considerado sensível, preciso e seletivo em relação a diferenciação das amostras com e sem câncer e é apresentado como uma ferramenta para o diagnóstico precoce de alguns tipos de neoplasias, com a promissora possibilidade de transferência da metodologia para estudos de neoplasias em humanos.

Abstract: The possible detection of cancer at early stages means the best prognosis and treatment of disease. Precocious diagnosis can be achieved with technologies such as metabolomics and their approaches, capable to detect substances indicative of the progress or status of the disease (biomarkers). Therefore, the uses of fast and sensitive technologies are attractive for biomarkers discovery and early cancer detection. In this work is being presented the use of direct infusion electrospray ionization mass spectrometry associated with chemometric analysis (DIMS-PCA) for the detection of cancer at early stages. Ehrlich tumor was induced in Balb-C and Swiss mice and Sarcome 180 in Swiss mice, followed by intracardiac blood collection at 1, 2, 3, 5, 7 and 10 days post tumor induction. Protein precipitation with acetonitrile containing 0.1% trifluoroacetic acid was used for the removal of high molecular weight proteins from the blood serum. Data from the mass spectra were analyzed by principal component analysis (PCA). The used method was capable of producing an adequate classification of samples into an experimental (with cancer) and control (without cancer) groups and indicate the responsible ions for samples differentiation. This classification was obtained after three days of the experiment for both TE and S-180, showing the feasibility of obtaining the early diagnosis of these neoplasms. In addition, the differentiation of experimental and control groups continued until 10 days post tumor induction suggesting that the results were not influenced by tumor burden, but by the tumor metabolism and body response of the animals. The identification of the relevant ions to discriminate between samples was performed by CLAE-EM/EM, which were related to the class of phospholipids, particularly lysophosphatidylcholines and phosphatidylcholines, widely established in the literature by characterizing the presence of cancer.Partial least squares analyses (PLS) were used with successful to predict the stage of cancer development. The method was considered sensitive, precise and selective towards the differentiation of samples with and without cancer and is presented as a tool for early diagnosis of some kinds of neoplasms, with the promising possibility of transferring the methodology for studies of neoplasms in humans.