References

zhps

Журнал прикладной спектроскопии

Zhurnal Prikladnoii Spektroskopii

0514-7506

B. I. Stepanov Institute of Physics of the National Academy of Sciences

zhps-1450

Research Article

АННОТАЦИИ АНГЛОЯЗЫЧНЫХ СТАТЕЙ

ABSTRACTS ENGLISH-LANGUAGE ARTICLES

Применение спектров комбинационного рассеяния света и флуоресценции сыворотки крови для диагностики рака печени

Applying Serum Raman and Fluorescence Spectra to Liver Cancer Diagnosis

Quanhong

Куньмин

Yunnan Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology

Kunming

ouquanhong@163.com

Yang

Xien

Куньмин

Yunnan Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology

Kunming

Yang

Weiye

Куньмин

Yunnan Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology

Kunming

Jiang

Liqin

Куньмин

Yunnan Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology

Kunming

Qian

Kai

Куньмин

Department of Thoracic Surgery.

Kunming

Shi

Youming

Цюйцзин

Qujing

Liu

Gang

Куньмин

Yunnan Key Laboratory of Opto-electronic Information Technology

Kunming

gliu66@163.com

Школа физики и электронной информации Юньнаньского педагогического университетаSchool of Physics and Electronic Information at Yunnan Normal University

Первая народная больница провинции ЮньнаньThe First People’s Hospital of Yunnan Province

Школа физики и электронной инженерии Педагогического университета ЦюйцзинаSchool of Physics and Electronic Engineering at Qujing Normal University

2023

26112023

905814814

2023

Ou Q., Yang X., Yang W., Jiang L., Qian K., Shi Y., Liu G.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://zhps.ejournal.by/jour/article/view/1450

Для определения спектральных маркеров рака печени образцы сыворотки крови здоровых и больных раком печени людей сравнивали на основе их спектральных характеристик, полученных с помощью спектров флуоресценции и комбинационного рассеяния света (КР). Различия в интенсивностях характеристических пиков каротинов, белков и липидов в спектрах КР наблюдались для образцов сыворотки крови больных раком печени в сравнении с образцами сыворотки здоровых людей. Проанализированы изменения профилей флуоресценции сыворотки крови больных раком печени с использованием анализа главных компонент. Для исследования возможности применения КРспектроскопии в качестве аналитического инструмента для ранней диагностики рака печени проведен анализ КР-спектров образцов сыворотки крови больных раком печени и здоровых людей методом главных компонент (PCA) и частичный дискриминантный анализ методом наименьших квадратов (PLS-DA). По сравнению с существующими методами диагностики КР-спектроскопия обладает преимуществами, такими как чрезвычайно низкие требования к образцам, простота использования и идеальные процедуры скрининга, и может быть использована в качестве инструмента для различения здоровых и пораженных раком печени образцов сыворотки крови.

Liver cancer and healthy individual serum samples were compared based on their spectral features acquired by Raman and fluorescence spectroscopy to initially establish spectral features that can be considered spectral markers for liver cancer diagnosis. Intensity differences of the characteristic peaks of carotenes, proteins, and lipids in the Raman spectra were clearly observed in liver cancer patient serum samples compared to those of normal human serum samples. The changes in the serum fluorescence profiles of liver cancer patients were also analyzed. To probe the capacity and contrast of Raman spectroscopy as an analytical implement for the early diagnosis of liver cancer, principal component analysis was used to analyze the Raman spectra of liver cancer patients and healthy individuals. Furthermore, partial least squaresdiscriminant analysis was performed to compare the diagnostic performances of Raman spectroscopy for the classification of disease samples and healthy samples. Compared with existing diagnostic techniques, the Raman spectroscopy technique has many advantages such as extremely low sample requirements, ease of use, and ideal screening procedures. Thus, Raman spectroscopy has great potential for development as a powerful tool for distinguishing between healthy and liver cancer serum samples.

спектроскопия комбинационного рассеяния светафлуоресцентная спектроскопиярак печенианализ главных компонентчастичный дискриминантный анализ методом наименьших квадратов

Raman spectroscopyfluorescence spectroscopyliver cancerprincipal component analysispartial least squares discriminant analysis

We thank LetPub (www.letpub.com) for their linguistic assistance during the preparation of this manuscript. This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 31760341), Yunnan Fundamental Research Projects (Grant No. 202301AT070068), and Education Department Foundation of Yunnan Province (Grant No. 2022J0129).”

References1

R. L. Siegel, K. D. Miller, A. Jemal, Cancer J. Clin., 70, No. 1, 7–30 (2020), doi: 10.3322/caac.21590.

C. P. Wild, E. Weiderpass, B. W. Stewart, World Cancer Report: Cancer Research for Cancer Prevention, Lyon, France (2020), https://www.iarc.who.int/featured-news/new-world-cancer-report/.

L. A. Torre, F. Bray, R. L. Siegel, J. Ferlay, J. Lortet-Tieulent, A. Jemal, Cancer J. Clin., 65, No. 2, 87–108 (2015), doi: 10.3322/caac.21262.

D. Anwanwan, S. K. Singh, S. Singh, V. Saikam, R. Singh, Biochim. Biophys. Acta (BBA) – Rev. Cancer, 1873, No. 1, 188314 (2020), doi: 10.1016/j.bbcan.2019.188314.

J. Hartke, M. Johnson, M. Ghabril, Seminars in Diagnostic Pathology, 34, No. 2, 153–159 (2017), doi: 10.1053/j.semdp.2016.12.011.

X. Yang, Q. Ou, W. Yang, Y. Shi, G. Liu, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 263, 120181 (2021), doi: 10.1016/j.saa.2021.120181.

K. Zhang, C. Hao, B. Man, C. Zhang, C. Yang, M. Liu, Q. Peng, C. Chen, Vib. Spectrosc., 98, 82–87 (2018), doi: 10.1016/j.vibspec.2018.07.010.

K. Liu, S. Jin, Z. Song, L. Jiang, L. Ma, Z. Zhang, Vib. Spectrosc., 100, 177–184 (2019), doi: 10.1016/j.vibspec.2018.12.007.

A. M. Lennon, A. H. Buchanan, I. Kinde, A. Warren, A. Honushefsky, A. T. Cohain, D. H. Ledbetter, F. Sanfilippo, K. Sheridan, D. Rosica, C. S. Adonizio, H. J. Hwang, K. Lahouel, J. D. Cohen, C. Douville, A. A. Patel, L. N. Hagmann, D. D. Rolston, N. Malani, S. Zhou, C. Bettegowda, D. L. Diehl, B. Urban, C. D. Still, L. Kann, J. I. Woods, Z. M. Salvati, J. Vadakara, R. Leeming, P. Bhattacharya, C. Walter, A. Parker, C. Lengauer, A. Klein, C. Tomasetti, E. K. Fishman, R. H. Hruban, K. W. Kinzler, B. Vogelstein, N. Papadopoulo, Science, 369, No. 6499, eabb9601 (2020), doi: 10.1126/science.abb9601.

Z. Movasaghi, S. Rehman, I. U. Rehman, Appl. Spectrosc. Rev., 42, No. 5, 493–541 (2007), doi: 10.1080/05704920701551530.

T. Bhattacharjee, G. Maru, A. Ingle, C. M. Krishna, J. Raman Spectrosc., 46, No. 11, 1053–1061 (2015), doi: org/10.1002/jrs.4739.

M. Paraskevaidi, K. M. Ashton, H. F. Stringfellow, N. J. Wood, P. J. Keating, A. W. Rowbottom, P. L. Martin-Hirsch, F. L. Martin, Talanta, 189, 281–288 (2018), doi: 10.1016/j.talanta.2018.06.084.

W. Wen, Y. Meng, J. Xiao, P. Zhang, H. Zhang, J. Molec. Struct., 1038, 35–39 (2013), doi: 10.1016/j.molstruc.2013.01.051.

A. F. Palonpon, J. Ando, H. Yamakoshi, K. Dodo, M. Sodeoka, S. Kawata, K. Fujita, Nature Protocols, 8, 677–692 (2013), https://doi.org/10.1038/nprot.2013.030.

S. Pal, A. Ray, C. Andreou, Y. Zhou, T. Rakshit, M. Wlodarczyk, M. Maeda, R. Toledo-Crow, N. Berisha, J.Yang, H. T. Hsu, A. Oseledchyk, J. Mondal, S. Zou, M. F. Kircher, Nat. Comm., 10, 1926 (2019), doi: 10.1038/s41467-019-09173-2.

S. J. Harder, M. Isabelle, L. Devorkin, J. Smazynski, W. Beckham, A. G. Brolo, J. J. Lum, A. Jirasek, Sci. Rep., 6, 21006 (2016), https://doi.org/10.1038/srep21006.

S. Yan, S. Wang, J. Qiu, M. Li, D. Li, D. Xu, D. Li, Q. Liu, Talanta, 226,122195 (2021), doi: 10.1016/j.talanta.2021.122195.

C. Zheng, S. Qing, J. Wang, G. Lü, H. Li, X. Lü, C. Ma, J. Tang, X. Yue, Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 27, 156–161 (2019), doi: 10.1016/j.pdpdt.2019.05.029.

H. Wang, C. Chen, D. Tong, C. Chen, R. Gao, H. Han, X. Lv, Photodiagnosis and Photodynamic Therapy, 34, 102241 (2021), doi: 10.1016/j.pdpdt.2021.102241.

M. Kemmlera, E. Rodner, P. Rösch, J. Popp, J. Denzler, Anal. Chim. Acta, 794, 29–37 (2013), doi: 10.1016/j.aca.2013.07.051.

M. Cordovana, N. Mauder, M. Kostrzewa, A. Wille，S. Rojak, R. M. Hagen, S. Ambretti, S. Pongolini, L. Soliani, U. S. Justesen, H. M. Holt, O. Join-Lambert, S. L. Hello, M. Auzou, A. C. Veloo, J. May, H. Frickmann, D. Dekker, Microorganisms, 9, No. 4, 853 (2021), doi: 10.3390/microorganisms9040853.

H. F. Nargis, H. Nawaz, H. N. Bhatti, K. Jilani, M. Saleem, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 246, 119034 (2021), doi: 10.1016/j.saa.2020.119034.

M. Bahreini, A. Hosseinzadegan, A. Rashidi, S. R. Miri, H. R. Mirzaei, P. Hajian, Talanta, 204, 826–832 (2019), doi: 10.1016/j.talanta.2019.06.068.

J. D. Meutter, E. Goormaghtigh, Anal. Chem., 93, No. 8, 3733–3741 (2021), doi: 10.1021/acs.analchem.0c03677.

L. Xia, J. Lu, Z. Chen, X. Cui, S. Chen, D. Pei, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, and Medicine, 32 ,102328 (2021), doi: 10.1016/j.nano.2020.102328.

K. Zhang, X. Liu, B. Man, C. Zhang, M. Liu, Y. Zhang, L. Liu, C. Chen, Biomed. Opt. Express, 9, No. 9, 4345–4358 (2018), doi: 10.1364/BOE.9.004345.

R. Xiao, X. Zhang, Z. Rong, B. Xiu, X. Yang, C. Wang, W. Hao, Q. Zhang, Z. Liu, C. Duan, K. Zhao, X. Guo, T. Fan, Y. Zhao, H. Johnson, Y. Huang, X. Feng, X. Xu, H. Zhang, S. Wang, Nanomedicine: Nanotechnology, Biology and Medicine, 12, No. 8, 2475–2484 (2016), doi: 10.1016/j.nano.2016.07.014.

X. Zheng, G. Wu, G. Lv, L. Yin, B. Luo, X. Lv, C. Chen, Spectrochim. Acta A: Mol. Biomol. Spectrosc., 247, 119083 (2021), doi: 10.1016/j.saa.2020.119083.

R. Ullah, S. Khan, F. Farman, M. Bilal, C. Krafft, S. Shahzad, Biomed. Opt. Express, 10, No. 2, 600–609 (2019), doi: 10.1364/BOE.10.000600.

S. Farquharson, C. Shende, F. E. Inscore, P. Maksymiuk, A. Gift, J. Raman Spectrosc., 36, No. 3, 208–212 (2005), doi: 10.1002/jrs.1277.

C. J. Frank, R. L. Mccreery, D. C. B. Redd, Anal. Chem., 67, No. 5, 777–783 (1995), doi: 10.1021/ac00101a001.

J. W. Chan, D. S. Taylor, T. Zwerding, S. M. Lane, K. Ihara, T. Huser, Biophys. J., 90, No. 2, 648–656 (2006), doi: 10.1529/biophysj.105.066761.

R. J. Lakshmi, V. B. Kartha, C. M. Krishna, J. G. R. Solomon, G. Ullas, P. U. Devi, Radiat. Res., 157, No. 2, 175–182 (2002), doi: 10.1667/0033-7587(2002)157[0175:trsfts]2.0.co;2.

G. J. Puppels, H. S. P. Garritsen, J. A. Kummer, J. Greve, Cytometry, 14, No. 3, 251–256 (1993), doi: 10.1002/cyto.990140303.

A. Mahadevan-Jansen, R. Richards-Kortum, Proc. 19th Annual Int. Conf. IEEE Eng. Med. and Biology Soc. “Magnificent Milestones and Emerging Opportunities in Medical Engineering” (Cat. No. 97CH36136), 6, 2722–2728 (1997), doi: 10.1109/IEMBS.1997.756895.

N. Stone, C. Kendall, J. Smith, P. Crow, H. Barr, Faraday Disc., 126, 141–157 (2004), doi: 10.1039/B304992B.

N. Stone, C. Kendall, N. Shepherd, P. Crow, H. Barr, J. Raman Spectrosc., 33, No. 7, 564–573 (2002), doi: 10.1002/jrs.882.

L. Silveira Jr., S. Sathaiah, R. A. Zângaro, M. T. T. Pacheco, M. C. Chavantes, C. A. G. Pasqualucci, Lasers Surg. Med., 30, No. 4, 290–297 (2002), doi: 10.1002/lsm.10053.

R. K. Dukor, Handbook of Vibrational Spectroscopy, John Wiley & Sons, Ltd. (2006), doi: 10.1002/0470027320.s8107.

R. Malini, K. Venkatakrishna, J. Kurien, K. M. Pai, L. Rao, V. B. Kartha, C. M. Krishna, Biopolymers, 81, No. 3, 179–193 (2006), doi: 10.1002/bip.20398.

C. Guan, X. Luo, J. Lu, Z. Li, J. Optoelectron.•Laser, 30, No. 2, 221–226 (2019), doi: 10.16136/j.joel.2019.02.0209.

J. Yu, J. Meng, Y. Li, J. Ma, R. Zheng, Spectrosc. Spectr. Anal., 24, No. 8, 981–983 (2004), doi: 10.3321/j.issn:1000-0593.2004.08.024.

J. R. Aibani, J. Fluorescence, 24, 93–104 (2014), doi: 10.1007/s10895-013-1277-8.

V. Masilamani, K. Al-Zhrani, M. Al-Salhi, A. Al-Diab, M. Al-Ageily, J. Lumin., 109, No. 3-4, 143–154 (2004), doi: 10.1016/j.jlumin.2004.02.001.

S. Scheiner, T. Kar, J. Pattanayak, J. Am. Chem. Soc., 124, No. 44, 13257–13264 (2002), doi: 10.1021/ja027200q.

J. Joseph, E. D. Jemmis, J. Am. Chem. Soc., 129, No. 15, 4620–4632 (2007), doi: 10.1021/ja067545z.

V. Masilamani, M. S. AlSalhi, T. Vijmasi, K. Govindarajan, R. R. Rai, M. Atif, S. Prasad, A. Aldwayyan, J. Biomed. Opt., 17, No. 9, 098001 (2012), doi: 10.1117/1.JBO.17.9.098001.

A. C. Croce, G. Bottiroli, Eur. J. Histochem., 58, No. 4, 2461 (2014), doi: 10.4081/ejh.2014.2461.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.