Východiska: Zhoubné nádory jater jsou agresivní a mají špatnou prognózu přežití. Metalothionein (MT) je nízkomolekulární intracelulární protein, jehož primární funkcí je udržení homeostázy těžkých kovů v živých organizmech. Molekulární mechanizmus exprese MT je velmi málo prostudován. Nedávné výzkumy ukazují na jeho významný vztah ke karcinogenezi, spontánní mutagenezi a účinnosti protinádorových léčiv. Již v předchozích studiích bylo dokázáno, že hladiny MT stoupají u nádorového onemocnění. Cílem naší práce bylo studium MT za účelem zvýšení efektivity diagnostiky zhoubných nádorů jater. Metody: V pilotní studii (2022–2023) byla sledována skupina 15 pacientů s hepatocelulárním karcinomem (hepatocellular carcinoma – HCC, diagnóza C220) a skupina 15 pacientů s hepatoblastomem (diagnóza C222). Kontrolní skupina byla vybrána ze zdravých probandů (n = 20). Pro analýzu byla použita námi vyvinutá modifikovaná metoda. Vzorky krevních sér probandů byly tepelně denaturovány (99 ̊C, 20 min). MT byl stanoven pomocí elektrochemie. Získaná data byla uložena a zpracována v laboratorním informačním systému QINSLAB. Výsledky: U vzorků denaturovaných krevních sér byly získány voltametrické křivky MT. Stanovením plochy pod křivkou (area under the curve – AUC) byly vypočteny koncentrace MT. Pro porovnání normální a abnormální hladiny MT byla použita kontrolní séra zdravých probandů (n = 20) se zjištěným průměrným množstvím MT 2,0 ± 1,3 μg/l a mediánem 1,9 μg/l. U skupiny pacientů s HCC bylo zjištěno průměrné množství MT 9,1 ± 6,5 μg/l a medián 9,0 μg/l. Tzv. receiver operating characteristic (ROC) analýza ukázala AUC 0,864 (95% CI 0,736–0,992), senzitivitu 0,74 a specificitu 0,75. U pacientů s hepatoblastomem bylo zjištěno průměrné množství MT 11,5 ± 7,5 μg/l a medián 10,9 μg/l. ROC analýza ukázala AUC 0,868 (95% CI 0,751–0,993), senzitivitu 0,84 a specificitu 0,86. V korelační analýze byla pozorována korelace MT ke karcinoembryonálnímu antigenu (CEA) (r = 0,99), kyselině močové (r = −0,86) a iontům draslíku (r = −0,94). Závěr: V této pilotní studii se podařilo sledovat pravděpodobnou asociaci hladiny MT u probandů se zhoubnými nádory jater. Z publikovaných prací je známo, že hladiny MT jsou dlouhodobě zvýšené a předpokládáme, že souvisí se zvýšenou metabolickou aktivitou nádorových buněk. Studie bude dále pokračovat na větším souboru pacientů.
Background: Malignant liver tumors are highly aggressive with a poor prognosis. Metalothionein (MT) is a low-molecular intracellular protein, whose primary function is to regulate the homeostasis of heavy metals in many organisms. There are only few studies focusing on the molecular mechanisms of MT expression. Recent studies show its significant relations to carcinogenesis, spontaneous mutagenesis and efficiency of antitumor medicine. In previous studies, the increase of MT levels in cancer patients was proven. The aim of this work is to study MT as well as to increase the efficiency of malignant liver tumor diagnosis. Methods: In our pilot study (2022–2023) we observed a group of 15 patients with hepatocellular carcinoma (diagnosis C220) and a group of 15 patients with hepatoblastoma (diagnosis C222). The control group included 20 healthy probands. We developed our own modified method for the analysis. Blood serum samples of the probands were denaturated (99 ̊C, 20 min). MT was determined by an electrochemical method. Obtained data were stored and processed in the laboratory information system QINSLAB. Results: In denaturated blood serum samples, we obtained voltametric curves of MT. We determined concentrations of MT by evaluating the area under the curve (AUC). To differentiate normal and abnormal concentrations of MT, blood samples of healthy probands were used (N = 20), with the average MT levels of 2.0 ± 1.3 μg/L and median 1.9 μg/L. In patients diagnosed with HCC, the average MT levels were 9.1 ± 6.5 μg/L and median 9.0 μg/L. The receiver operating characteristic (ROC) analysis showed AUC 0.864 (95% CI 0.736–0.992), sensitivity 0.74 and specificity 0.75. In patients diagnosed with hepatoblastoma, the average MT concentrations measured were 11.5 ± 7.5 μg/L and the median was 10.9 μg/L. The ROC analysis displayed AUC 0.868 (95% CI 0.751–0.993), sensitivity 0.84 and specificity 0.86. The correlation analysis showed correlation between MT and carcinoembryonic antigen (CEA) (r = 0.99), uric acid (r = −0.86) and potassium ions (r = −0.94). Conclusion: In this pilot study, we observed the association of MT levels in healthy probands and malignant liver tumor patients. Many previous studies show that MT concentrations are increasing as the illness progresses. We assume that this increase is connected to the high metabolic activity of cancer cells. This study will continue with collecting a larger number of samples.
- MeSH
- elektrochemické techniky klasifikace metody MeSH
- hepatoblastom krev patologie MeSH
- hepatocelulární karcinom krev patologie MeSH
- lidé MeSH
- metalothionein * analýza krev MeSH
- nádorové biomarkery analýza krev MeSH
- nádory jater * diagnóza farmakoterapie krev MeSH
- pilotní projekty MeSH
- prognóza MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- práce podpořená grantem MeSH
Metalothionein (MT) je nízkomolekulární intracelulární protein, jehož primární funkcí je udržení homeostázy těžkých kovů v živých organismech. Molekulární mechanismus exprese MT je velmi málo prostudován. Nedávné výzkumy ukazují na jeho významný vztah ke karcinogenezi, spontánní mutagenezi a účinnosti protinádorových léčiv. Zvýšená hladina MT je studována jako potenciální ukazatel zvýšené metabolické aktivity u nádorových onemocnění. Elektrochemické metody jsou vhodným analytickým nástrojem pro detekci MT. Za využití elektrochemické analýzy (Brdičkovy reakce) byly studovány teplotně denaturované vzorky krevních sér pacientů s diagnostikovaným nádorovým onemocněním. Získané voltamogramy byly vyhodnoceny jako plocha pod křivkou (AUC odpověď). Pro porovnání normální a abnormální hladiny MT bylo použito kontrolní sérum zdravých probandů (n = 38) s průměrným množstvím MT 2,2 μg l–1 a mediánem 2,1 μg l–1. Ve všech hodnocených vzorcích krevních sér pacientů s nádorovým onemocněním (n = 228) bylo průměrné množství MT 22,7 μg l–1 a medián 18,1 μg l–1. Rozdíl (10násobný) mezi skupinami byl statisticky vysoce významný. Získaná data pilotního experimentu naznačují, že hladiny thiolových sloučenin, jako je MT, mohou mít u pacientů s nádorovým onemocněním klinický potenciál.
Metallothionein (MT) is a low molecular weight intracellular protein, the primary function of which is to maintain the homeostasis of heavy metals in living organisms. Only a few research has been carried on the topic molecular mechanism of MT. Recent research points to its significant relationship to carcinogenesis, spontaneous mutagenesis, and the effectiveness of antitumor drugs. Increased level of MT is studied as a potential indicator of increased metabolic activity in cancer. Electrochemical methods are a suitable analytical tool for MT detection. Temperature-denatured blood serum samples of patients diagnosed with cancer were studied using electrochemical analysis (Brdička's reaction). The obtained voltammograms were evaluated as the area under the curve (AUC response). To compare normal and abnormal MT levels, control serum of healthy probands (n = 38) with an average MT amount of 2.2 μg L–1, median 2.1 μg L–1 was used. In all evaluated blood serum samples of cancer patients (n = 228), the average amount of MT was 22.7 μg L–1, and the median was 18.1 μg L–1. The difference (10-fold) between groups was highly statistically significant. The data obtained from the pilot experiment suggest that the levels of thiol compounds such as MT may have clinical potential in cancer patients.
Cíl studie: V pilotním experimentu analyzovat metalothioneinu (MT) ve vzorcích moči pacientů se zhoubným nádorem prostaty (CaP). Metody: Vzorky byly analyzovány elektrochemicky metodou diferenční pulzní voltametrie (DPV) vBrdičkově základním elektrolytu. Získaná data byla vyhodnocena jako plochy pod křivkou (AUC). Koncentrace MT bylyvyhodnoceny metodou kalibrační křivky. Výsledky: Metallothioneiny jsou proteiny o molekulové hmotnosti kolem 10kDa. Jejich biologická role je především v udržování homeostázy iontů kovů v organismech. Analytické stanovení je komplikované. Mezi nejvhodnější metody patří elektrochemie. Uvedené metodické přístupy jsme aplikovali nasledování změn obsahu MT u pacientů s CaP a zbytnělou prostatou. V pilotním experimentu jsme zjistili, že průměrnáhladina MTu: a) kontrolní skupiny (n = 13) byla 2,9 ± 1,2 μg/mmol kreatininu; b) benigní hyperplazie prostaty 4,7 ± 1,7 μg/mmol kreatininu; c) CaP skupina (n = 9) 6,7 ± 1,5 μg/mmol kreatininu. Rozdíl mezi kontrolní skupinou a skupinouCaP byl statisticky průkazný (p = 0,0099). Mezi benigní hyperplazií prostaty a CaP byl také prokázán rozdíl (p =0,0928). Signály u pacientů s benigní hyperplazií prostaty (BHP) nevykazují statisticky významný rozdíl proti kontrolnískupině (p = 0,7869). Závěr: Získané prvotní výsledky naznačují, že hladiny MT lze v moči stanovit elektrochemicky. Mezi testovanými skupinami se podařilo prokázat rozdíly. Hladiny MT u pacientů s CaP byly zvýšené, ale musejí být dále detailněji studovány.
Aim: To analyse concentrations of metallothionein (MT) in urine samples of patients diagnosed with prostate cancer (CaP). Methods: Samples were electrochemically analysed by difference pulse voltametry (DPV) method in Brdička’s buffer. Acquired data were then evaluated as an area under the curve (AUC). Concentrations of MT were determinedby calibration curve method. Results: Metallothioneins are proteins with molecular weight about 10 kDa. Theirbiological significance lies in maintaining homeostasis of metal ions. Their analytical determination is complicated. One of the most effective determination methods is by electrochemistry. Previously mentioned methods were used tostudy the changes of MT concentrations of patients with CaP, and with benign prostate hyperplazia (BHP). Our pilotexperiment determined concentrations of MT in a) healthy controls (n = 13) was 2.9 ± 1.2 μg/mmol of creatinine, b) BHP was 4.7 ± 1.7 μg/mmol of creatinine, c) CaP group (n = 9) was 6.7 ± 1.5 μg/mmolof creatinine. Difference between healthy controls and CaP group was statistically significant (p = 0.0099). Differencebetween BHP and CaP group was also determined (p = 0.0928). Difference between BHP and healthy controls is notvery statistically significant (p = 0.7869). Conclusion: We were able to demonstrate differences between healthycontrols, BHP patients and CaP patients.Concentrations of MT in CaP patients were elevated, but they need to be studied in more detail.
- Publikační typ
- abstrakt z konference MeSH
Cíl: Přehledová práce poskytuje základní praktické informace o využití biosenzorů v rychlé diagnostice virových patogenů. Výsledky: Viry díky evolučním změnám v genomu přeskakují do lidské populace, u níž vyvolávají závažné epidemie. Rychlé diagnostické nástroje POCT založené na biosenzorech umožní jejich rozpoznání pro potřeby klinické diagnostiky mimo specializované laboratoře. Kombinace těchto zařízení s technikami 3D tisku, mikrofluidních systémů, nanotechnologie a elektrochemické detekce výrazně zvyšuje využitelnost biosenzorů v laboratorní medicíně. Intenzivní nanomedicínský výzkum probíhá u celé řady virů, např. HIV, ebola, chřipka a viry hepatitid. V souvislosti s celosvětovou pandemií covid-19 se v současné době vývoj nanobiosenzorů ubírá především směrem k detekci SARS-CoV-2. Závěr: Dostupná literární data naznačují, že rychlé senzory a biosenzory mají značný klinický potenciál pro využití v POCT.
Aim: The review provides basic practical information about the use of biosensors in the rapid diagnosis of viral pathogens. Results: Thanks to evolutionary changes in the genome, viruses jump into the human population, where they cause serious epidemics. Rapid POCT diagnostic tools based on biosensors will enable their use for clinical diagnosis needs outside of specialized laboratories. The combination of these devices with the techniques of 3D printing, microfluidic systems, nanotechnology and electrochemical detection significantly increases the usability of biosensors. Intensive research is carried out on a wide range of viruses, e.g. HIV, Ebola, influenza, hepatitis viruses. In connection with the global covid-19 pandemic, the development of nanobiosensors is currently focused primarily on the detection of SARS-CoV-2. Conclusion: Available literature data suggest that fast sensors and biosensors have considerable clinical potential for the use in POCT.
- MeSH
- biosenzitivní techniky * MeSH
- DNA virů analýza MeSH
- elektrochemie MeSH
- lidé MeSH
- nanomedicína MeSH
- nanotechnologie MeSH
- point of care testing MeSH
- viry * izolace a purifikace MeSH
- Check Tag
- lidé MeSH
- Publikační typ
- přehledy MeSH
