Analysis of differencial protein expression in large and small neoplastic islands by mass spectrometry based proteomics and its relationship with prognosis

Orientadores: Adriana Franco Paes Leme, Ricardo Della ColettaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Odontologia de PiracicabaResumo: O carcinoma espinocelular oral (CEC) é o tipo de neoplasia maligna mais comum em cabeça e pescoço, com alta prevalência e morbidade. O tratamento é baseado em sistemas de classificação pouco precisos e o prognóstico é ruim em muitos casos. Diferentes padrões histológicos já foram descritos na tentativa de melhor compreender o curso da doença, predizer prognóstico e auxiliar no tratamento. As diferentes áreas do tumor apresentam características morfológicas e moleculares distintas resultando em comportamentos clínicos específicos, e estudos recentes apontam a região de invasão tumoral (do inglês invasive front tumor) como área de interesse para análises de perfil molecular e identificação de possíveis marcadores de prognóstico. O padrão de invasão neoplásico tem relação com a agressividade tumoral e a presença de ilhas no fronte invasivo já foi descrita como pior padrão. Assim, o objetivo desta dissertação foi comparar a composição diferencial de proteínas totais de ilhas neoplásicas grandes e pequenas do fronte e do interior do tumor, e correlacionar essas proteínas com o prognóstico. A proteômica foi associada à microdissecção a laser (ML), consideradas juntas como ferramentas de alta robustez para identificação de proteínas em tecidos neoplásicos em regiões específicas. Vinte peças cirúrgicas de CEC oral de língua fixadas em parafina foram submetidas a ML para obtenção das amostras compostas pelas seguintes regiões do tecido: 1) ilhas neoplásicas grandes da região frontal, 2) ilhas neoplásicas pequenas da região frontal, 3) ilhas neoplásicas grandes do interior do tumor e 4) ilhas neoplásicas pequenas do interior do tumor, seguida pela extração de proteínas e análise por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS/MS). A anotação funcional das proteínas e a correlação aos dados clínico-patológicos dos pacientes foram realizadas. Foram identificadas 1906 proteínas totais, sendo 1480 proteínas comuns entre as quatros regiões estudadas. Duas proteínas foram exclusivas nas ilhas grandes do fronte e sete nas ilhas grandes do interior. Oitenta e cinco proteínas foram diferencialmente expressas entre a região do fronte e o interior tumoral, e destas, 57 foram relacionadas a dados clínico-patológicos importantes para o prognóstico. Os processos biológicos, como desenvolvimento da epiderme, adesão celular, apoptose, ciclo celular, degradação da matriz extracelular e expressão gênica, evidenciados entre as proteínas diferencialmente expressas confirmam as mudanças moleculares associadas à progressão neoplásica. A combinação de ML, MS e bioinformática foi capaz de identificar um painel de proteínas que podem auxiliar a desvendar o curso do CEC oral, predizendo agressividade e prognóstico. Em acréscimo, essa abordagem pode ajudar ainda na compreensão das diferenças e dos mecanismos de sinalização entre diferentes áreas do tecidoAbstract: Oral squamous cell carcinoma (SCC) is the most common type of malignant tumor in head and neck, with high prevalence and morbidity. Treatment is based on inaccurate classification systems and the prognosis is poor in many cases. Different histological patterns have been described in an attempt to better understand the course of the disease, predict prognosis and assist in treatment. Different areas of the tumor have different morphological and molecular characteristics resulting in specific clinical behaviors, and recent studies point to the region of tumor invasion as an area of interest for molecular profile analysis and identification of possible prognostic markers. The pattern of neoplastic invasion is related to tumor aggressiveness and the presence of islands in the invasive front has been described as worst invasion pattern. The objective of this work was to compare the protein differential expression of large and small islands neoplastic from the front and the inner tumor, and to correlate these proteins with prognosis. Proteomics was associated with laser microdissection (ML), and together they are considered robustness tools to identify proteins in neoplastic tissues in specific regions of interest. Twenty surgical specimens of oral tongue SCC fixed in paraffin were subjected to ML to obtain sample composed by the following regions of tissue: 1) large neoplastic frontal islands, 2) small neoplastic islands of the frontal region, 3) large neoplastic islands inside the tumor and 4) small islands within the neoplastic tumor, followed by extraction and analysis of proteins by liquid chromatography coupled to mass spectrometry (LC-MS/MS). The functional annotation of proteins and correlation with clinicopathological data from patients were performed. A total of 1906 proteins were identified, with 1480 common proteins between the four regions studied. Two proteins were exclusives in the large islands of the forehead and seven in large islands in the interior. Eighty-five proteins were differentially expressed between the front region and inner tumor, and of these, 57 were related to clinical and pathological data. The biological processes such as development of the epidermis, cell adhesion, apoptosis, cell cycle, disassembly of the extracellular matrix and gene expression, evidenced among the differentially expressed proteins confirmed the molecular changes associated with neoplastic progression. The combination of ML, MS, and bioinformatics was able to identify a panel of proteins that may help to unravel the course of oral SCC, predicting aggressiveness and prognosis. In addition, this approach may also help in understanding the differences and signaling mechanisms between different areas of the tumor tissueMestradoPatologiaMestra em Estomatopatologi