Žádný z dosud studovaných biomarkerů v oblasti HCC nevykazuje pro časná stadia vyšší senzitivitu a specificitu než ultrasonografické vyšetření jater. Existuje tak naléhavá klinická potřeba zavedení laboratorního markeru pro HCC, který splňuje požadavky na vysokou senzitivitu a specificitu pro screening a včasnou diagnostiku rizikových pacientů. Protože různé patologické procesy, včetně karcinogeneze, mohou způsobit změny koncentrace i struktury a prostorového uspořádání tělních biomolekul, spektroskopická analýza krevní plazmy se jeví jako vhodný nástroj pro jejich včasnou detekci. V našem výzkumu se soustředíme na identifikaci nových biomarkerů v krevní plazmě, které by vykazovaly dostatečnou senzitivitu a specificitu k detekci časných a potenciálně léčitelných stadií HCC, a které by byly potenciálně užitečné pro rutinní screening tohoto onemocnění u rizikových pacientů. Pro tyto účely jsme využili unikátní kombinaci dvou chiroptických metod – elektronového cirkulárního dichroizmu (ECD) a Ramanovy optické aktivity (ROA) – doplněných nepolarizovanými variantami – infračervenou a Ramanovou spektroskopií. Metody: Krevní plazma 18 vybraných pacientů s cirhózou jater, z toho 8 pacientů s HCC, byla analyzována kombinací metod ECD, ROA, infračervené a Ramanovy spektroskopie. Výsledky: Získaná spektrální data byla zpracována vícerozměrnou statistickou analýzou s využitím analýzy hlavních komponent (PCA) a lineární diskriminační analýzy (LDA). Vizualizace výsledků LDA vykázala oddělení dvou sledovaných skupin jen s mírným překryvem. Na základě spektrální analýzy v rámci této předběžné studie dosáhla senzitivita a specificita pro diskriminaci mezi cirhotickými jedinci s HCC a bez HCC 88 %, resp. 90 % po křížové validaci. Hodnota plochy pod křivkou 0,975 prokázala vysokou spolehlivost navrženého modelu. Závěr: Na základě našich údajů by pokročilá spektroskopická analýza krevní plazmy mohla být slibným nástrojem při diagnostice HCC a potenciálně screeningu.
None of the biomarkers studied so far in the HCC area has yielded higher sensitivity and specificity in the early-stage diagnosis than the liver ultrasonography examination. There is an urgent clinical need for establishing a laboratory marker for HCC that meets the requirements for high sensitivity and specificity for the screening and early diagnosis of at-risk patients. As a variety of pathological processes, including carcinogenesis, may cause changes in both the concentration and the structure and spatial arrangement of body biomolecules, the spectroscopic analysis of blood-based derivatives appears to be an appropriate tool for the early detection thereof. In our research, the focus is on the identification of novel biomarkers in blood plasma, which would exhibit sufficient sensitivity and specificity to detect early and potentially curable HCC stages, and which would be potentially useful for routine screening of this disease in well-defined at-risk groups. For this purpose, we utilised a unique combination of two chiroptical methods – electronic circular dichroism (ECD) and Raman optical activity (ROA) – supplemented by non-polarised variants – infrared (IR) absorption and Raman spectroscopy. Methods: Blood plasma of 18 selected patients with liver cirrhosis, 8 of which also suffered from HCC, was analysed by a combination of ECD, ROA, IR and Raman spectroscopy. Results: The obtained spectral data were processed by a multivariate statistical evaluation using principal component analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA). The visualisation of the LDA results showed the separation of the two monitored groups with only a slight overlap. Based on the spectral analysis within this preliminary study, sensitivity and specificity for the discrimination between cirrhotic individuals with and without HCC reached 88% and 90% after leave-one-out cross validation, respectively. The area under the ROC curve of 0.975 proved high reliability of the established model. Conclusion: Based on our findings, the combination of advanced spectroscopic methods for the analysis of blood plasma might be a promising tool in HCC diagnosis and potentially in the screening thereof.
