Desenvolvimento de aplicações tecnológicas da metodologia de phage display no diagnóstico do câncer de próstata

Prostate cancer is the second cause of death in men by tumor, surpassed only by lung cancer. Its occurrence is estimated to be 51 to 100,000 cases per year. The increasing incidence levels observed may be partially explained by the evolution of diagnostic methods, quality of information systems and longer life expectancy. The identification of new cancer specific antigens and genes may provide important biomarkers for diagnosis and instruments for the development of new treatment strategies. The Phage Display technology may be able to select peptides with different aims, such as the discovery of mimetic antigens that are recognized by specific antibodies. Selected peptides may become potential tumor biomarkers for prostate cancer diagnosis. It could be possible to use this technology to identify proteins that are able to detect cancer earlier than the conventional methods, to predict disease staging, and to develop new treatment strategies based on more efficient biological targets. The immunization of SPF (specific pathogen free) male chickens with total proteins of tissues of prostate cancer has generated polyclonal specific IgY sera, which were used in biopanning procedures against random peptide libraries. Selected phages were characterized by sequencing and bioinformatics, and subsequently by dot immunoblotting and ELISA to validate their specificity. Selected peptides were mimotopes of putative proteins involved in the carcinogenesis process. These peptides were further tested for their possible use in the immune response diagnostics associated with tumor processes. In this work, we have also successfully developed a general immunosensor for diagnostics, performed on an exclusion liquid chromatography system based on a micro column resin separation, using the selected bacteriophages as carriers of antigens and antibodies. These phage are coupled to colored latex beads, which are activated with different chemical groups. The presence of phage in the process is of fundamental importance, once they favor the formation of the antigen-antibody complex, peptide-protein or peptide-substrate, amplifying the optical detection during chromatographic separation or by micro-agglutination in slides for optical microscopy detection. The new technology is practical and simple, and may also be used for detection of other biomolecules or chemical substances associated with infectious and genetic diseases, with high precision, sensitivity, specificity, and rapidity, using low sample volumes and presenting a low cost.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorDoutor em Genética e BioquímicaO câncer de próstata é a segunda causa de óbitos por câncer em homens, sendo superado apenas pelo câncer de pulmão. A ocorrência estimada é de 51 casos novos para cada 100 mil homens por ano para este tipo de câncer. O aumento observado nas taxas de incidência pode ser parcialmente justificado pela evolução dos métodos diagnósticos, pela melhoria na qualidade dos sistemas de informação do país e pelo aumento na expectativa de vida do brasileiro. A identificação de novos antígenos ou genes específicos do câncer de próstata pode prover novos biomarcadores e também fornecer instrumentos para o desenvolvimento de novas modalidades de tratamento. A tecnologia de Phage Display é capaz de selecionar peptídeos com diversas finalidades, como mimetizar antígenos reconhecidos por anticorpos. Peptídeos selecionados por esta técnica são potenciais marcadores tumorais para o diagnóstico do câncer de próstata. Por meio desta metodologia pode ser possível identificar proteínas capazes de detectar a resposta imune contra o tumor mais precocemente do que os métodos tradicionais, predizer o estadio atual do tumor, além de permitir o desenvolvimento de tratamentos mais eficientes. Pela imunização de galos SPF (livre de patógenos específicos) com proteínas totais de tecidos tumorais da próstata, foram obtidas IgY policlonais específicas que foram utilizadas no biopanning contra uma biblioteca de peptídeos recombinantes randômicos. Os fagos selecionados foram caracterizados por seqüenciamento e subsequentemente testados por dot immunoblotting e ELISA para validar a especificidade dos mesmos. Selecionou-se peptídeos que mimetizam proteínas prostáticas, possivelmente proteínas envolvidas no processo de tumorigênese. Esses peptídeos foram testados quanto a sua possível utilização no diagnóstico da resposta imune associada a processos tumorais. Neste trabalho, também foi desenvolvido com sucesso um imunossensor para diagnóstico que tem como base de detecção um sistema de cromatografia líquida por exclusão em micro colunas cromatográficas com bacteriófagos filamentosos carreadores de antígeno(s) e/ou anticorpo(s), selecionados por phage display, acoplados microesferas de látex coloridas, ativadas com diferentes grupamentos químicos. A presença do fago é de grande importância no processo, pois favorece a formação dos complexos antígeno-anticorpo, peptídeo-proteína ou peptídeo-substrato, ampliando a detecção ótica durante a separação por cromatografia ou por microaglutinação em microscopia ótica. A nova tecnologia pode também ser usada para a detecção de biomoléculas ou substâncias químicas associados a doenças infecciosas, parasitárias e genéticas, com rapidez, precisão, sensibilidade e reprodutibilidade, utilizando-se pequenos volumes de amostras e reagentes, apresentando praticidade e baixos custos