Identification of spectral biomarkers of cervical cancer by Raman and FTIR spectroscopies

Abstract

O cancro do colo do útero (CCU) é o quarto cancro com maior incidência em mulheres, mundialmente e ocorre com maior frequência em países em desenvolvimento, uma vez que estes países não apresentam um plano de vacinação contra o vírus do papiloma humano (HPV, Human Papilloma Virus) nos seus sistemas nacionais de vacinação. A infeção por HPV e a ocorrência de cancro do colo do útero estão diretamente relacionados, tendo em conta que as estirpes HPV-16 e HPV-18 do vírus são consideradas HPV de alto risco, tendo em conta que iniciam o processo infecioso através das células epiteliais e replicam-se continuamente nas mesmas, levando à inativação de supressores tumorais (pRB e p53) e consequentemente ao desenvolvimento de cancro do colo do útero. Uma vez que os países desenvolvidos apresentam uma taxa diminuída de cancro do colo do útero, devido à adesão elevada à vacinação contra o HPV e por consequência contra o CCU, os médicos de medicina familiar e ginecologistas têm cada vez menos experiência para a deteção deste tipo de cancro precocemente, pelo que, novas técnicas são necessárias para o diagnóstico precoce da doença.Assim, o presente estudo propõe-se utilizar os métodos de espetroscopia vibracional- Raman e FTIR na análise de tecidos humanos de colo do útero, saudáveis e cancerígenos de colo do útero, provenientes do Instituto Português de Oncologia – Francisco Gentil do Porto, de forma a identificar os biomarcadores espetrais de CCU que permitam uma deteção futura por meio destas técnicas.Após a caracterização dos tecidos cancerígenos e não-cancerígenos por Raman e FTIR (Fourier transform infrared) acoplados a um microscópio, a aplicação de técnica de análise multivariada (PCA) aos dados espetrais, foi possível identificar com sucesso os biomarcadores espetrais rigorosos de sistemas neoplásicos característicos do tumor.

Cervical cancer (CC) is the fourth tumor with the highest incidence in women worldwide and occurs more frequently in developing countries, since these nations do not have the vaccine against HPV (Human Papilloma Virus) in their National Vaccination Systems (NVS). It is known that HPV and the onset of cervical cancer are directly related, and that strains HPV-16 and HPV-18 are considered high-risk strains (HPV-HR) since they initiate infection through epithelial cells and continuously replicate in them, leading to the inactivation of tumor suppressors, which may lead to the development of cervical cancer.Since developed countries have a very low rate of cervical cancer, due to high adherence to vaccination against this virus, general practitioners and gynecologists hold less expertise to detect this type of cancer early on, and consequently, new techniques are needed for the diagnosis of the disease.In this way, it is proposed to use the methods of vibrational spectroscopy, Raman and Fourier-transform Infrared (FTIR) spectroscopies coupled to a microscope - for the analysis of healthy and cancerous tissues of the cervix, from the Instituto Português de Oncologia – Francisco Gentil do Porto, in order to identify the spectral biomarkers of cervical cancer and posteriorly apply this methods in the clinic, for a more reliable diagnosis. After the characterization of cancerous and normal tissues by the aforementioned spectroscopic techniques, it was possible to identify spectral biomarkers of cervical cancer with success through multivariate analysis (PCA).