Application of Nanotechnology for the Discovery of Circulating Proteins as Novel Biomarkers of Breast Cancer

Resumo

O cancro de mama é un dos cancros máis comúns nas mulleres, xa que representa aproximadamente o 14% das mortes relacionadas co cancro en mulleres de todo o mundo. É unha enfermidade heteroxénea cunha gran variedade de características moleculares e clínicas, así como variabilidade na progresión clínica. Para escoller o tratamento axeitado, as pacientes con cancro de mama clasifícanse en diferentes subtipos empregando criterios clínicopatolóxicos baseados nos niveis de expresión do oncóxeno receptor de factor de crecemento epidérmico humano 2 (HER2), a clasificación inmunohistoquímica do receptor de estróxenos (RE) e o receptor de proxesterona (RP), e o índice Ki-67. A clasificación do cancro de mama nos diferentes subtipos permite unha abordaxe máis personalizada dos tratamentos médicos con resultados favorables. Non obstante, a pesar diso, case o 10-15% destas pacientes aínda experimentan recorrencias locais ou distantes nos primeiros 5 anos despois do diagnóstico. Actualmente, o uso de novas ferramentas "ómicas" permite a identificación de novos biomarcadores que apoien o diagnóstico baseado en patróns histopatolóxicos, o que se traducirá nunha mellora na clasificación do cancro de mama. Para iso, comezaron a introducirse nanomateriais no campo da proteómica, dando lugar a unha nova área de investigación chamada nanoproteómica. A nanoproteómica baséase no feito de que a dispersión dun nanomaterial nun fluído fisiolóxico resulta na formación dunha capa de proteínas chamada "coroa". Esta coroa proteica varía segundo as características do medio biolóxico, as propiedades físicas (tamaño, forma, curvatura) e químicas (composición, carga superficial/química, hidrofobicidade / hidrofilicidade) do nanomaterial e o tempo de incubación. Os biomarcadores asociados a unha determinada enfermidade representan menos do 1% das proteínas presentes no soro sanguíneo. Coa formación da coroa proteica, os nanomateriais actúan como materiais absorbentes cos que enriquecen os péptidos/proteínas de baixa abundancia presentes nas mostras de soro sanguíneo. A análise destas proteínas ancoradas á superficie de nanomateriais mediante técnicas de espectrometría de masas permitirá a identificación de novos biomarcadores asociados a unha determinada enfermidade, como o cancro de mama. Así, a través deste tipo de análise, pódense detectar cambios na concentración de proteínas nunha fase inicial dunha enfermidade, despois de calquera tratamento (quimioterapia, inmunoterapia) ou intervención cirúrxica. Polo tanto, a caracterización da coroa proteica que se forma ao redor dos nanomateriais ofrece distintas vantaxes sobre as análises proteómicas convencionais e é máis eficiente na identificación de novas dianas moleculares. En primeiro lugar, esta tese ten como obxectivo optimizar a formación da bio-coroa formada ao redor da superficie de nanopartículas de ouro (AuNPs), nanopartículas de prata (AgNPs), nanopartículas de platino (PtNPs) e nanopartículas magnéticas (MNPs) despois da súa interacción coas proteínas presente no soro sanguíneo humano. Posteriormente, lévase a cabo unha análise cualitativa e cuantitativa completa da composición da coroa proteica formada combinando técnicas de separación de xel (SDS-PAGE) en combinación con espectrometría de masas en tándem (MS/MS) unida a cromatografía líquida (LC-MS / MS). Despois de optimizar esta metodoloxía, aplícase na identificación e cuantificación de biomarcadores dos diferentes subtipos de cancro de mama presentes en mostras de soro sanguíneo. Este estudo demostra que a nanoproteómica é unha valiosa ferramenta que pode facilitar a identificación completa e sistemática do proteoma sérico e a clasificación molecular do cancro de mama.