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

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.

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

2. 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/.

3. 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.

4. 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.

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

6. 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.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

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

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

12. 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.

13. 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.

14. 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.

15. 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.

16. 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.

17. 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.

18. 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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.

22. 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.

23. 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.

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

25. 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.

26. 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.

27. 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.

28. 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.

29. 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.

30. 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.

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

32. 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.

33. 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.

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

35. 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.

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

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

38. 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.

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

40. 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.

41. 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.

42. 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.

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

44. 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.

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

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

47. 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.

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