RESUMEN
O carcinoma de pênis (CaPe) corresponde a uma doença maligna mutilante do homem. É mais frequente em regiões economicamente desprivilegiadas, como o Norte/Nordeste do Brasil, onde frequentemente é diagnosticado como doença mais avançada. Assim, novos marcadores diagnósticos, prognósticos e preditivos de tratamentos terapêuticos ainda são necessários. Abordagens proteômicas, incluindo o MALDI Imaging, podem contribuir neste sentido. Esta técnica emergente de espectrometria de massas permite a visualização da distribuição espacial de centenas de dados moleculares diretamente da superfície de uma secção tecidual, adquiridos por razão massa/carga (m/z). Neste contexto, nosso principal propósito foi integrar dados de proteômica clássica (gel 2D e Cromatografia Líquida acoplada à Espectrometria de Massas) e de MALDI Imaging, para obter padrões diferenciais de proteínas associados com amostras de Carcinoma Epidermoide Peniano usual (relacionado ou não ao HPV) e espécimes normais, a fim de buscar possíveis biomarcadores da doença. Um total de 45 amostras de CaPe, congeladas, foram inicialmente genotipadas para a presença do HPV. Destas, 60% foram positivas para variantes virais de alto risco. A proteômica clássica (N=24) evidenciou níveis diferenciais de 35 proteínas entre amostras de CaPe e controles, e 29 entre CaPe HPV positivo versus negativo (P<0,05; ANOVA). Redes de interações demonstraram que estes perfis proteicos interagiam com clusters de proteínas relacionadas com a carcinogênese e progressão tumoral. Entre eles, se destacaram aqueles formados por proteínas antioxidantes e de adesão celular, presentes em níveis elevados em tumores HPV negativos. A partir dos interactomas, quatro alvos proteicos foram selecionados para a análise in situ por imageamento: Calreticulina, 14-3-3 sigma, Serpina B5 e Glutationa-s-transferase. A aquisição de dados do MALDI Imaging foi conduzida após a digestão in situ pela tripsina, usando uma resolução de 200 µm e faixa de 700-3500 m/z para peptídeos (N=31). Os dados de identificação do gel 2D foram então integrados aos do imageamento. A identidade proteica dos filtros foi confirmada, in silico, por meio da presença de peptídeos teóricos co-localizados com o peptídeo experimental alvo nas secções de CaPe. Não houve associação significativa entre os parâmetros clinicopatológicos e as intensidades de sinal dos alvos (P>0,05, U de Mann-Whitney). Análises não supervisionadas, realizadas a partir dos dados do MALDI Imaging, evidenciaram mapas de segmentação que coindiciram com as regiões tumorais e margens adjacentes livres de neoplasia. Entre os principais valores de m/z diferenciadores estava o pico 1413 ± 2,5 Da, abundante nas regiões tumorais, e correlacionado ao peptídeo experimental m/z 1410,86 referente à proteína Calreticulina (CRT), o. Análises estatísticas (PCA e Curva ROC) indicaram este valor de m/z como potencial biomarcador da doença. Por conseguinte, a CRT foi selecionada para a etapa de validação por imunoistoquímica em tecidos parafinados de CaPe (N=158). Níveis elevados de imunoreatividade da CRT foram associados com piores tempo de sobrevida global (Razão de Risco 2,3; IC-1,46-3,96; P<0,001) e câncer específica (Razão de Risco 4,37; IC-1,66-11,51; P=0,002) nos casos de CaPe. A presença de metástase em linfonodos foi considerado um fator prognóstico independente para o risco de morte pelo câncer (Razão de Risco 14,18; CI-3,29-61,12; P <0,001). A imunoreatividade da CRT também foi capaz de predizer a presença de metástase em linfonodos (Chance de Risco: 1,006; IC- 1,0001-1,0012; p=0,044). Estes dados, em conjunto, sugerem que a CRT pode ser um potencial biomarcador prognóstico do CaPe. A estratégia de integração da proteômica clássica com o MALDI Imaging, mostrou-se uma ferramenta útil na busca de novos biomarcadores para o CaPe. Além disto, o trabalho adicionou uma visão analítica à histopatologia clássica, o que deverá inserir as técnicas utilizadas neste projeto em estudos de Anatomia Patológica, tanto em nossa instituição, quanto no contexto global.
Penile cancer (PeCa) corresponds to a mutilating malignant disease in men. It is more frequent in underprivileged socioeconomic regions (e.g., Noth, North-East of Brazil), where it is frequently diagnosed in advanced stages. Thus, new markers are still needed for early diagnosis, prognosis and prediction of therapy. Proteomic approaches, including MALDI Imaging, could assist in this effort. This emerging spatially resolved mass spectrometric technique can obtain topographical distribution of hundreds of molecules directly from the tissue section surface, mensured by mass/charge ratio (m/z). In this context, our mainly propose was to integrate classic proteomic data (2D gel and Liquid Chromatograph coupled with Mass Spectrometry) with MALDI Imaging to obtain diferential patterns of protein associated with Usual Squamous Cell Penile Carcinoma (HPV related or not) and normal specimens, to look for possible biomarkers of the disease. A total of 45 fresh-frozen PeCa samples were initially searched for HPV genotype, 60% of which were positive for high-risk HPV. Classic proteomics (N=24) demonstrated diferential levels of 35 proteins comparing PeCa and control samples, and 29 comparing HPV-positive versus HPV-negative PeCa samples (P<0.05; ANOVA). Protein networks showed that these protein profiles interact with clusters of proteins related with tumorigenesis and tumor progression processes. Among them, antioxidant and cell adhesion proteins play a critical role in HPV negative penile tumors. Based on interactome data, four protein targets were selected for in situ analyses by imaging: Calreticulin, 14-3-3 protein sigma, Serpin B5 and Glutatione-s-transferase. MALDI Imaging data acquisition of peptides was conducted after in situ trypsin digestion using a lateral resolution of 200 µm, covering the range 700- 3500 m/z (N=31). After that, 2D gel based proteomic data was integrated with Imaging data. The filter protein identities were confirmed in silico by the co-localization of theoretical triptic peptides with the experimental peptides in PeCa sections. There was no significant association between the clinical and pathological parameters and the target signal intensities (P>0.05; U de Mann-Whitney). An unsupervised clustering analysis based on MALDI Imaging data reveled segmentation maps that coincide with histological annotation for tumor and adjacent non-neoplasic regions. Among the mainly differentiating m/z values there was 1413 ± 2.5 Da. This peak was especially co-localized with tumoral regions and correlated with Calreticulin (CRT) experimental peptide (m/z 1410,86). Statistical analysis (PCA and ROC Curves) indicated this m/z value as a potencial biomarker of the disease. For this reason, CRT was selected for validation by immunohistochemistry performed on paraffin-embedded PeCa tissues (N=158). As result, CRT hiperexpression in PeCa tissue increased the risk of unfavorable overall survival (Relative Risk 2.3; CI-1.46-3.96; P<0.001) and cancer specific survival (Relative Risk 4.37; CI-1.66-11.51; P=0.002) in these patients. Lymph node metastasis represented an independent prognostic risk factor for death related to cancer in our patients (Relative risk 14.18; CI-3.29-61.12; P <0.001). CRT immunoreactivity was also capable to predict the presence of lymph node metastases (Risk Chance 1,006; CI-1.0001-1.00123; P =0.044). Taken together, our results sugest that CRT may represent a prognostic biomarker of PeCa. The strategy of integrated classic proteomic and MALDI Imaging revealed as usefull tool to search for news biomarkers of the disease. Futhermore, this work added an analytical perspective to the classical histopathology, allowing to include the techniques used in this project in future morphological studies, both in our institution and in the global context.
Asunto(s)
Humanos , Masculino , Adulto , Persona de Mediana Edad , Neoplasias del Pene/química , Carcinoma de Células Escamosas/química , Proteínas/análisis , Espectrometría de Masa por Láser de Matriz Asistida de Ionización Desorción , Papillomaviridae/aislamiento & purificación , Papillomaviridae/genética , Neoplasias del Pene/virología , Carcinoma de Células Escamosas/virología , Biomarcadores de Tumor , Serpinas/análisis , Análisis de Supervivencia , Estudios Retrospectivos , Calreticulina/análisis , Proteómica , Proteínas 14-3-3/análisis , Técnicas de Genotipaje , Glutatión Transferasa/análisisRESUMEN
ABSTRACTPurpose:The aim of this study was to identify possible protein biomarkers and/or candidates for therapeutic targets in tissues of patients with SCCP, infected by HPV, applying one dimensional electrophoresis (1DE), followed by direct mass spectrometry (MS) analysis.Materials and Methods:Tissues from 10 HPV positive patients with SCCP and from 10 patients with HPV negative non-tumorous penile foreskins were analyzed applying 1D electrophoresis, followed by analysis with direct mass spectrometry (MS).Results:Sixty-three different proteins were identified in the first group and 50 in the second group. Recognition was possible for 28 proteins exclusively detected in Group 1 and 21 proteins presented only in Group 2.Conclusion:Some proteins in the first group are directly involved in the development of other types of cancer, and therefore, suitable for analysis. Complement C3 protein is a strong candidate for evaluating SCCP patients.