Il cancro urinario si riferisce alla presenza di cellule cancerose nel sistema urinario, che comprende i reni, la vescica, gli ureteri (i tubi che collegano i reni alla vescica) e l'uretra (il tubo che trasporta l'urina dalla vescica fuori dal corpo) . I tipi più comuni di cancro urinario sono il cancro del rene e il cancro della vescica, sebbene il cancro possa svilupparsi anche in altre parti del sistema urinario.

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Panoramica

Lo studio di biomarcatori efficaci per le neoplasie è oggi un tema caldo di studio nella ricerca clinica e medica poiché può portare allo screening o alla diagnosi pre-cancro. Può fornire informazioni cruciali sul tipo di cancro urinario e sulla sua progressione.

Nella fase in cui la malattia progredisce, vengono studiati più componenti biochimici o chimici dei fluidi del corpo umano, come l'urina, il sangue e il liquido cerebrospinale. Questi biomarcatori sono preziosi nella ricerca sul cancro, nella diagnosi pre-cancro e nei follow-up del cancro o dopo la terapia antitumorale. Diverse attuali gascromatografia (GC), cromatografia liquida ad alte prestazioni (HPLC), elettroforesi capillare (CE) e altre tecniche di separazione, nonché tecniche con trattino, sono state ampiamente utilizzate nell'analisi. La CE è una tecnica analitica molto efficiente e pratica grazie al suo modesto volume di campione richiesto e alla grande adattabilità alla separazione, che va da piccoli composti inorganici a biomolecole significative. L'analisi delle urine di routine è comunemente utilizzata nei moderni laboratori clinici per monitorare la funzionalità renale del paziente, l'infezione batterica, i livelli di glucosio e altri motivi diagnostici. Sebbene sia discutibile se l'urina, il sangue, il liquido cerebrospinale o un altro fluido corporeo siano più utili per la diagnosi, non c'è dubbio che l'urina svolga un ruolo vitale nel trattamento delle malattie. Aiuta a determinare la matrice biologica per determinare le condizioni fisiche di un paziente.

Il cancro urinario è attualmente uno dei nostri più gravi problemi di salute pubblica. Con il progresso della biochimica e della tecnologia analitica, la diagnosi pre-cancro è diventata un tema caldo nella ricerca clinica e preclinica. Con l'avanzare della ricerca pre-cancro, i biomarcatori del cancro diventano più visibili nel fornire informazioni vitali. È possibile determinare il tipo di cancro e la posizione della progressione di un paziente in una fase molto precoce.

Le caratteristiche di un biomarcatore ideale sono le seguenti:

(i) specifico per il processo maligno

(ii) specifico del tipo di tumore

(iii) facilmente rilevabile nei fluidi corporei e negli estratti di tessuto

(iv) rilevabile precocemente nel corso della malattia prima che la malattia sia clinicamente evidente

(v) indicativo del carico complessivo di cellule tumorali

(vi) indicativo della presenza di micrometastasi e

(vii) predittivo di recidiva

Elettroforesi capillare

La CE è una tecnica analitica molto efficiente che ha avuto un impatto significativo sulla ricerca biomedica e sulle pratiche cliniche e forensi nell'ultimo decennio. La CE è stata collegata a diversi sistemi di rilevamento in base al tipo di analiti, inclusi gli analiti UV-visibili.

Assorbimento, conduttimetria, MS, patch-clamp, rilevamento elettrochimico (EC) e fluorescenza indotta da laser sono alcune delle tecniche utilizzate. CE è stata eccezionalmente competente nello studio di un'ampia gamma di analiti da minuscole molecole utilizzando questi diversi metodi di rilevamento (ioni inorganici e molecole organiche) rispetto a biomolecole più significative (DNA e proteine). L'elettroforesi capillare presenta diversi vantaggi distinti. Sempre più studi sono stati recentemente riportati nell'area della determinazione e dello screening dei biomarcatori del cancro mediante CE, inclusi nucleosidi, acido ribonucleico (RNA), idrossideossiguanosina, mutazione del DNA, addotto del DNA, glicani, proteine, glicoproteine ​​e piccole biomolecole.

1.Nucleosidi modificati

Un tipo di sostanza chimica osservata nell'urina umana sono i prodotti di degradazione degli acidi nucleici. L'RNA, in particolare l'RNA di trasferimento (tRNA), è una fonte significativa di nucleosidi modificati riscontrati nelle urine. Sono stati identificati più di 93 nucleosidi modificati nelle urine per tutte le forme di RNA. A causa di queste osservazioni, si ritiene attualmente che i nucleosidi modificati siano un marcatore tumorale generale per vari tipi di cancro. Comprende leucemie e linfomi, cancro alla tiroide, cancro alla testa e al collo, cancro al seno, cancro alle ovaie, cancro alla prostata, cancro ai polmoni e così via. La CE è stata utilizzata per la prima volta per separare e determinare i nucleosidi nel 1987 sia per i ribonucleosidi che per i desossiribonucleosidi. Poiché i nucleosidi sono molecole prive di carica in condizioni sperimentali, la cromatografia capillare elettrocinetica micellare (MEKC) è la modalità principale impiegata nelle separazioni dei nucleosidi. Secondo gli studi, alcuni livelli di nucleosidi nei campioni di urina dei pazienti affetti da cancro sono sempre più significativi di quelli delle persone sane. Pertanto un metodo di riconoscimento dei modelli potrebbe essere utilizzato per fornire maggiori informazioni sulle disparità tra i due gruppi.

2. Addotti del DNA, DNA danneggiato e 8-idrossideossiguanosina

È stato dimostrato che molte sostanze chimiche esogene ed endogene causano mutazioni del DNA attraverso il legame covalente iniziale di intermedi elettrofili o radicali al DNA. Questa adduzione del DNA può quindi provocare l'alterazione strutturale di un componente dell'acido nucleico. Se tali danni non vengono sanati, emergeranno mutazioni irreversibili, innescando malattie degenerative come il cancro. L'esame diretto degli addotti cancerogeni del DNA è altamente efficace.

In determining carcinogenicity, the method must be precise and dependable of xenobiotic chemicals and the study of endogenous carcinogens. According to clinical research, the quantities and identities of DNA adducts can be utilized to assess cancer risk. The investigation of DNA adducts necessitates the identification of approximately one adduct in every 106108 unaltered nucleobases among people who have not been exposed to anything odd. Damaged DNAs, particularly 8-hydroxydeoxyguanosine, are another sort of essential DNA biomarker for cancer (8-OhdG). Among the several types of DNA damage, oxidative damage caused by active oxygen species like two and H2O2 is regarded as one of the most significant factors in degenerative disorders such as cancer, ageing, heart disease, and other diseases associated with old age. DNA analysis is critical for disease diagnosis and the advancement of the genome project.

A parte la velocità e l'automazione, la CE presenta vari vantaggi rispetto all'elettroforesi su gel classica (GE). L'analisi del DNA è fondamentale per la diagnosi delle malattie e l'avanzamento del progetto del genoma.

Apart from speed and automation, CE has several advantages over traditional gel electrophoresis (GE). CE can also be used as a highly efficient analytical tool for analyzing specific urine DNA components that serve the same function as other DNA component biomarkers for cancer. 8-OhdG is thought to have the most potential as a cancer-causing DNA mutation. Many studies have shown that urine 8-OHdG concentrations in smokers are 50% greater than in nonsmokers over 24 hours. 8-OhdG has been found as a biomarker for a few forms of cancer including breast cancer, lung cancer, and liver cancer. Because 8-OhdG is eliminated in urine without additional metabolism, urinary 8-OhdG determination has been deemed a noninvasive approach. For the detection of cancer. Nonetheless, the concentration of8-OhdG levels in urine are typically as low as 110 nM.

Evidenze precliniche

In un'analisi clinica di nove campioni di urina di persone sane e dieci campioni di urina di dieci malati di cancro, è stato riscontrato che le concentrazioni di 8-OhdG urinario variavano da 6.34 a 21.33 nM in individui sani, mentre variavano da 13.83 a 130.12 nM. nei malati di cancro. Il livello di escrezione di 8-OhdG nei malati di cancro era molto più alto che nelle persone sane, dimostrando che l'approccio era pratico. Potrebbe essere utilizzato per determinare regolarmente l'urina 8-OhdG come biomarcatore del cancro. La CE è stata utilizzata per separare i frammenti di DNA dai campioni di urina oltre a decidere le mutazioni. Il gel di acrilammide-CE, ad esempio, è stato utilizzato per isolare il DNA del campione, amplificare una sequenza di DNA target e analizzare i dati. Distinguere tra sequenze di DNA mutanti e wild-type Sequenze Kras che possono essere utilizzate per rilevare le mutazioni del gene p53, così come la scoperta del cancro del colon-retto, della vescica, dei bronchi e del pancreas.

3. Proteine, glicani e glicoproteine

CE is the most promising analytical approach for protein studies due to its distinct benefits over traditional protein separation techniques such as GE and HPLC [28, 103111].CE has been used to diagnose illnesses such as adenylosuccinase deficiency, 5-oxoprolinuria, Bence-Jones proteinuria, and nephrotic syndrome, and it is becoming more popular for use in regular clinical analysis [14-17]

Sulla base dei seguenti risultati della ricerca, CE offre un elevato potenziale per l'uso in un laboratorio clinico per lo screening di questi composti e la fornitura di informazioni diagnostiche.

3.1Paraproteins

monoclonale components (the immunoglobulin product of a clone of plasma cells) in serum and urine are critical markers for leukaemia and urologic malignancies. CE can screen monoclonal immunoglobulin molecules (paraproteins) because these proteins are small. Researchers have tried to apply this technique to urine samples. However, difficulties have been encountered as a result. The main reason was that the urine samples contained low concentrations of monoclonal components. Even though many laboratories used ultrafiltration concentrators to provide a concentration factor of 10100-fold, it was still not sensitive enough to detect monoclonal IgA with CE and IS-CE. However, the authors believe that the technique will be successfully developed for urine sample analysis shortly.

3.2 Acido sialico e glicoproteina acida

Le cellule tumorali hanno glicani più pesantemente sialilati sulla loro superficie e i rapporti hanno mostrato concentrazioni di acido sialico significativamente elevate in tumori cerebrali, leucemia, melanomi, versamenti pleurici maligni, carcinomi ipofaringei e laringei, colangiocarcinoma e tumori urinari del polmone, dell'ovaio, endometrio, cervice, prostata, bocca, stomaco, seno e colon.

Evidenza clinica

Numerosi studi hanno trovato un'associazione significativa tra i livelli sialici nei tumori, che possono essere impiegati come indicatori prognostici e diagnostici per il cancro[19]. Tuttavia, ulteriori ricerche cliniche hanno rilevato che il valore clinico della determinazione dell'acido sialico per i pazienti sottoposti a screening del cancro urinario era limitato a causa della sua apparente non specificità per una particolare malattia, nonché per altri fattori non patologici. L'età, la gravidanza e l'uso di contraccettivi sono esempi di fattori di rischio. I cambiamenti nei livelli di acido sialico possono essere causati da droghe o fumo.

3.3 Cancro cachessia fattore

La cachessia, definita come la fame e il deperimento dei tessuti corporei come i tessuti muscolari cardiaci, respiratori e scheletrici, riduce le possibilità di sopravvivenza dei pazienti affetti da cancro. Secondo una recente indagine, questa proteolisi muscolare potenziata, solitamente collegata al fattore che induce la proteolisi (PIF), è stata identificata come una glicoproteina solfatata. Questa glicoproteina potrebbe causare la degradazione delle proteine ​​muscolari nelle preparazioni isolate del muscolo gastrocnemio e potrebbe influenzare la perdita di aumento di peso in vivo. Di conseguenza, si pensava che fosse un segno di cachessia tumorale. Gli stessi componenti sono stati individuati nelle urine di malati di cancro al pancreas, che cercavano di perdere peso; il fattore cachessia è stato effettivamente scoperto nelle urine di tutti i pazienti, compreso uno nelle prime fasi della malattia. Esattamente le stesse, le seguenti tecniche sono state utilizzate per produrre i risultati degli strumenti integrati CE, MLC e CEC multidimensionali.

4. Alcuni altri piccoli marcatori di cancro di biomolecole

Oltre ai biomarcatori del cancro sopra menzionati, alcune altre piccole molecole possono essere utilizzate come indicatori del cancro. Le pteridine sono una classe di biomarcatori che potrebbero essere utili. I livelli di pteridina sono cruciali nella diagnosi clinica perché sono cofattori essenziali nel processo del metabolismo cellulare. Gli esseri umani li eliminano nelle urine quando il sistema cellulare è aumentato da alcune malattie.

Ulteriori ricerche hanno rivelato che le concentrazioni di pteridina variavano a seconda del tipo di tumore e dello stadio di sviluppo. Ogni tipo di cambiamento nella pteridina mostra uno schema distinto nelle concentrazioni tumorali perché diversi composti di pteridina possono svolgere numerosi ruoli in molti disturbi correlati al tumore.

Ulteriori tendenze

A breve, sviluppi significativi in ​​quest'area si concentreranno sull'accelerazione, sul miglioramento della sensibilità e sul potere di risoluzione dell'analisi CE a causa della complessità dei campioni di urina e delle basse concentrazioni di analiti. CE è una tecnologia promettente per la separazione e l'analisi di diversi biomarcatori del cancro che sono stati recentemente scoperti, anche se le sue applicazioni sono ancora significativamente inferiori rispetto ai metodi tradizionali HPLC e GE. Ci sarà un aumento del numero di domande.

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Utilizzo di biomarcatori urinari per lo screening del cancro

A causa della sua natura di campionamento non invasivo, verrà utilizzato in futuro. Un altro sviluppo ipotizzabile è la fusione di più biomarcatori. Il progresso delle indagini genomiche e proteomiche ha portato alla creazione di numerose possibilità di biomarcatori per la diagnosi precoce del cancro. Ciò ci consentirà di creare modelli di "impronte digitali" che saranno preziosi nel considerare il complesso ambiente delle neoplasie e quindi fornire una diagnosi più precisa attraverso la determinazione simultanea di più biomarcatori.

Conclusione

Biomarcatori specifici svolgono compiti diversi nei sistemi biologici, ma hanno tutti proprietà uniche. Il monitoraggio delle concentrazioni di biomarcatori nelle urine è la tecnica più conveniente per valutare l'importanza clinica dello stato di un paziente affetto da cancro a intervalli regolari, pur prevedendo la formazione e la recidiva del tumore. Per determinare diversi biomarcatori, la CE sarà una tecnica analitica altamente efficiente con un grande potenziale nella ricerca sui biomarcatori grazie ai suoi vantaggi di richiedere piccoli volumi di campione, avere un'elevata sensibilità e un'eccellente risoluzione, creare pochi rifiuti e inquinamento per l'ambiente e fornire analisi rapide con basso costo. Poiché la storia di questo approccio è molto breve rispetto a quella di molte altre tecniche analitiche, resta ancora molto lavoro da fare prima che la CE venga ampiamente utilizzata nei test di routine in vari laboratori clinici. Allo stesso tempo, vengono utilizzate altre procedure strumentali alternative, come GC, HPLC e LC-MS, con diversi sistemi di rilevamento. UV, EC, MS e LIF continueranno a essere il lavoro principale. Cavalli utilizzati nell'analisi dei biomarcatori nei laboratori di sperimentazione clinica.

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Riferimento:

1. Metts MC, Metts JC, Milito SJ, Thomas CR Jr. Cancro alla vescica: una revisione della diagnosi e della gestione. J Natl Med Assoc. 2000 giugno;92(6):285-94. PMID: 10918764; ID PMC: PMC2640522.