Biochemical characterization of neoplastic lesions using Fourier transform Infrared spectroscopy

Cânceres de pele não melanoma (CPNM) representam 95% das neoplasias cutâneas, dentre as quais o carcinoma espinocelular (CEC) é a forma mais agressiva devido a seu padrão de crescimento invasivo e possivelmente metastático. O padrão ouro para o diagnóstico é o exame clínico e avaliação histopatológica, que são subjetivos e dependem da experiência do médico e patologista envolvidos no procedimento. Considerando que o diagnóstico precoce é fundamental para alcançar um tratamento com resultados favoráveis, o presente trabalho utilizou a espectroscopia FTIR (Fourier transform infrared spectroscopy) para avaliar as alterações bioquímicas em pele normal causadas por lesões neoplásicas precursoras de carcinoma espinocelular. Para isto, as lesões foram induzidas quimicamente no dorso de camundongos Swiss via aplicação tópica de 9,10-dimetil-1,2-benzantraceno (DMBA) e 12-tetradecanoforbol-13-acetato (TPA) por um período de 28 semanas. Os espectros de absorção no infravermelho por transformada de Fourier foram coletados na região do infravermelho médio (4000-400 cm-1) no modo de reflexão total atenuada (ATR) e pré-processados para análise posterior. Considerou-se a amplitude da segunda derivada dos espectros de absorção como critério de comparação entre os grupos, nos quais foi observado redução de fibras colágenas e glicogênio no tecido neoplásico, assim como o aumento na intensidade de absorção de modos vibracionais associados a ácidos nucleicos e conteúdo proteico. A técnica de análise por agrupamento (HCA) foi utilizada para classificação dos espectros de tecidos normal e neoplásico, na qual obteve-se 92,6% de acurácia na discriminação dos dados. Diante disso, conclui-se que a espectroscopia FTIR associada a análise por agrupamento apresenta-se como uma potencial ferramenta para complementar a análise histopatológica na rotina clínica durante o diagnóstico de carcinoma espinocelular.Nonmelanoma skin cancers represent 95% of cutaneous neoplasms, which squamous cell carcinoma (SCC) is the more aggressive form due to its invasive growth pattern and potentially metastatic. Histopathologycal analysis and clinical exam are the gold standard for diagnosis, which are subjective and depend on the experience of the physician and pathologist involved in the procedure. Considering that early diagnosis has fundamental importance to achieving a treatment with favorable results, this study used FTIR spectroscopy (Fourier transform Infrared spectroscopy) to assess the biochemical changes in normal skin caused by neoplastic lesions precursors of squamous cell carcinoma. For this, the lesions were chemically induced in the back of Swiss mice by topical application of 9,10- dimethyl-1,2-benzanthracene (DMBA) and 12 tetradecanoforbol-13-acetate (TPA) for a 28- week period. Fourier transform infrared spectra from normal and neoplastic tissue were collected in the mid-infrared region (4000-400 cm-1) using attenuated total reflection (ATR) sampling mode and pre-processed for group comparison. The amplitude of second derivative was considered as criteria for group comparison, which showed a reduction of collagen fibers and glycogen content in the neoplastic tissue, as well as increasing in the vibrational modes associated with nucleic acids and protein content. Hierarchical Cluster Analysis (HCA) was used for classification of spectra from neoplastic and normal tissue and obtained an accuracy of 92,6% sorting the data. In this sense, we conclude that FTIR spectroscopy associated with HCA presents as a potential tool for complementary histopathological analysis in the clinical diagnosis of squamous cell carcinoma