MULTI-OMIC CHARACTERIZATION OF PLASMA FROM PATIENTS DIAGNOSED WITH BLADDER CANCER REVEALS MOLECULAR INSIGHT INTO IMMUNITY AND RECEPTOR SIGNALING PATHWAYS

Význam tématu

Bladder cancer patří mezi komplikovaná onemocnění s vysokou morbiditou a mortalitou. Víceuživatelská analýza biologických vzorků (proteomika, metabolomika, lipidomika) umožňuje odhalit komplexní biomolekulární změny spojené s patogenezí tumoru. Identifikace diferenciálně vyjádřených proteinů, lipidů a metabolitů přináší nový pohled na imunitní a signální dráhy, které mohou sloužit jako diagnostické nebo prognostické markery a cíle pro terapii.

Cíle a přehled studie

Studie si klade za cíl porovnat plazmatické profilové charakteristiky pacientů s karcinomem močového měchýře a zdravých kontrol za účelem identifikace biomarkerů a zapojených biologických drah. Použit byl integrovaný multi-omický přístup, zahrnující:

• Proteomiku – analýza diferenciálně vyjádřených proteinů.
• Metabolomiku – studie malých molekul a metabolitů.
• Lipidomiku – kvantifikace lipidů, zejména cholesterolu a triglyceridů.

Použitá metodika

Vzorky plazmy od 12 pacientů prošly následujícím zpracováním:

• Proteomika: redukce, alkylace a tryptické štěpení proteinů.
• Metabolomika: precipitace proteinů studeným acetonitrilem, následná extrakce malých molekul.
• Lipidomika: extrakce lipidů podle Sarafin et al., kvalitativní a kvantitativní LC-MS analýza.
• Statistické zpracování: ANOVA, PCA, volcano plot, ANOVA >0,05 a fold change >2.
• Bioinformatika: multivariační analýza v EZInfo a mapování drah v MetaCore.

Použitá instrumentace

Pro analýzu byly využity:

• UPLC ACQUITY M-class – separace peptidů (30min gradient, 1–40 % acetonitril/0,1 % kyselina mravenčí).
• UPLC ACQUITY I-class – HILIC pro metabolity a reversed-phase pro lipidy.
• Xevo G2-XS QToF (Waters) v módu SONAR – detekce a identifikace molekul.

Hlavní výsledky a diskuse

Analýza odhalila:

• Diferenciálně vyjádřené proteiny: zvýšené hladiny CRP, haptoglobinu (HP), IGFBP3, RAD9 a apolipoproteinů (Apo C-II, C-III).
• Lipidové změny: vyšší koncentrace glykozylovaných cholesterolů (16:2, 16:0 Glc-cholesterol) a triglyceridů (TAG 50:3).
• PCA výrazně oddělila vzorky pacientů od kontrol, což potvrzuje robustnost multi-omického přístupu.
• Kontrola BMI ukázala, že nadměrná exprese apolipoproteinů není závislá na vysoké tělesné hmotnosti.
• Mapování drah naznačilo aktivaci IL-6 indukované akutní fáze a HDL-mediované zpětné transportu cholesterolu.

Přínosy a praktické využití metody

Multi-omický přístup umožňuje komplexní biologický vhled a identifikaci nových biomarkerů pro:

• Včasnou diagnostiku a stratifikaci onemocnění.
• Monitorování odpovědi na léčbu.
• Objevení terapeutických cílů v signálních a imunitních drahách.

Budoucí trendy a možnosti využití

Rozvoj technologií hromadného spektrálního snímání, pokročilá bioinformatika a integrace dat z genomu, transkriptomu a epigenomu umožní:

• Vyšší citlivost a specifičnost biomarkerů.
• Personalizovanou medicínu skrze prediktivní modely.
• Automatizaci a standardizaci multi-omických workflow pro klinické laboratoře.

Závěr

Integrovaná proteomická, metabolomická a lipidomická analýza plazmy pacientů s karcinomem močového měchýře poskytuje hluboký vhled do molekulárních změn spojených s imunitou a receptorovými drahami. Vybrané proteiny a lipidové druhy mohou sloužit jako kandidátní biomarkery a nabídnout nové terapeutické přístupy.

Reference

• American Cancer Society. Key statistics for bladder cancer. 2019.
• Sarafian et al. Objective Set of Criteria for Optimization of Sample Preparation Procedures for Ultra-High Throughput Untargeted Blood Plasma Lipid Profiling by UPLC-MS. Anal. Chem. 2014;86(12):5766–5774.
• Gethings et al. Lipid profiling of complex biological mixtures by LC/MS using a novel scanning quadrupole DIA strategy. Rapid Commun Mass Spectrom. 2017;31(19):1599–1606.
• Moseley et al. Scanning Quadrupole Data-Independent Acquisition. Part A: Qualitative and Quantitative Characterization. J Proteome Res. 2018;17(2):770–779.