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Authors
Abstract(s)
Cancer diseases are associated with the presence of a wide range of protein biomarkers. Aptasensor arrays may enable early multiple-detection of these biomarkers which can make important improvements in the lives of cancer patients. Clinical researches suggest that osteopontin, an overexpressed protein by tumor cells may be used as a diagnostic biomarker for several types of cancer. In this perspective, the objective of this dissertation was to evaluate the performance of a previously selected aptamer (C10K7) to detect osteopontin using cyclic voltammetry. The electrochemical detection of osteopontin was assessed using different screen-printed gold electrodes with the selected aptamer immobilized, being determined the detection and quantification limits. The specificity of the DNA aptasensor to other proteins was also studied using thrombin, lysozyme and bovine serum albumin which were evaluated by a previous research as possible interferents. The preliminary work carried out showed that this new aptamer allowed achieving a detection limit of 1.3 nM and a quantification limit of 4.0 nM for osteopontin. Considering that the reported range of plasma osteopontin concentrations in patients with either metastatic or recurrent breast cancer is up to 290 ng/mL (~ 4.46 nM) which is higher than the detection and quantification limits found and which suggest that the proposed aptasensor could be applied in both osteopontin detection and quantification. On the other hand, with the studied aptamer, the detection and quantification limits were lower than those reported in the literature for cyclic voltammetry, which were of 2.6 nM for a DNA aptamer (designated as C10K2) and 3.7 nM for an RNA aptamer (called OPN-R3). The repeatability assays showed a coefficient of variation equal to 7% which demonstrate the closeness of the agreement between the results. The evaluation of the specificity of the DNA aptasensor towards osteopontin showed little or almost no interference to other proteins. However, the interference study showed that the C10K7 aptamer was more prone to interferences from lysozyme and bovine serum albumin than the C10K2 aptamer, previously studied by the research team but showed a lower interference from thrombin. These results highlight the promising capability of the new DNA aptamer (C10K7) to be used in the development of an electrochemical aptasensor for the osteopontin detection, which could be foreseen as a diagnosis and therapy monitoring tool. Nevertheless, these preliminary satisfactory results need to be further checked, namely by the evaluation of its performance for the detection of human osteopontin in biological fluids like blood or plasma.
O cancro é uma doença à qual se pode associar a presença de diversas proteínas nos fluidos biológicos de pacientes com essa patologia, as quais podem ser usadas como biomarcadores. Aptasensores baseados em diferentes aptâmeros selecionados para biomarcadores específicos podem permitir a sua deteção num estágio precoce da doença, contribuindo para melhorar a vida dos pacientes com cancro. Estudos clínicos sugerem que a osteopontina, é uma proteína sobre-expressa por células tumorais, podendo ser utilizada como biomarcador no diagnóstico de vários tipos de cancro. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o desempenho de um aptâmero previamente selecionado (C10K7) para detectar osteopontina recorrendo à técnica de voltametria cíclica. O estudo realizado permitiu verificar que este novo aptasensor possui um limite de deteção de 1.3 nM e um limite de quantificação de 4.0 nM. Estes valores permitem antever a aplicabilidade prática deste dispositivo como uma ferramenta de deteção de osteopontina uma vez que as concentrações reportadas em plasma de pacientes com o cancro são da ordem dos 4.46 nM (290 ng/mL). Por outro lado, convém referir que o novo aptasensor apresenta limites de detecção e de quantificação inferiores aos descritos na literatura para outros aptasensores baseados em aptâmeros de RNA (OPN-R3) e DNA (C10K2), nomeadamente 3.7 nM e 2.6 nM, também estabelecidos por voltametria cíclica. Os ensaios de repetibilidade realizados mostraram que o aptasensor desenvolvido apresentava um desempenho satisfatório (coeficientes de variação inferiores a 7%). Por fim, o novo aptasensor mostrou-se bastante específico relativamente à osteopontina, molécula alvo, com reduzida interferência por parte de outras protéinas tipo (lisozima, albumina bovina e trombina). Os resultados obtidos sãp bastante promissores indicando o novo aptasensor de DNA (C10K7) uma possível ferramenta de diagnóstico e/ou monitorização da evolução do cancro. No entanto, o desempenho satisfatório descrito terá de ser validado na deteção de osteopontina humano em líquidos biológicos como o sangue ou o plasma.
O cancro é uma doença à qual se pode associar a presença de diversas proteínas nos fluidos biológicos de pacientes com essa patologia, as quais podem ser usadas como biomarcadores. Aptasensores baseados em diferentes aptâmeros selecionados para biomarcadores específicos podem permitir a sua deteção num estágio precoce da doença, contribuindo para melhorar a vida dos pacientes com cancro. Estudos clínicos sugerem que a osteopontina, é uma proteína sobre-expressa por células tumorais, podendo ser utilizada como biomarcador no diagnóstico de vários tipos de cancro. O objetivo do presente trabalho foi avaliar o desempenho de um aptâmero previamente selecionado (C10K7) para detectar osteopontina recorrendo à técnica de voltametria cíclica. O estudo realizado permitiu verificar que este novo aptasensor possui um limite de deteção de 1.3 nM e um limite de quantificação de 4.0 nM. Estes valores permitem antever a aplicabilidade prática deste dispositivo como uma ferramenta de deteção de osteopontina uma vez que as concentrações reportadas em plasma de pacientes com o cancro são da ordem dos 4.46 nM (290 ng/mL). Por outro lado, convém referir que o novo aptasensor apresenta limites de detecção e de quantificação inferiores aos descritos na literatura para outros aptasensores baseados em aptâmeros de RNA (OPN-R3) e DNA (C10K2), nomeadamente 3.7 nM e 2.6 nM, também estabelecidos por voltametria cíclica. Os ensaios de repetibilidade realizados mostraram que o aptasensor desenvolvido apresentava um desempenho satisfatório (coeficientes de variação inferiores a 7%). Por fim, o novo aptasensor mostrou-se bastante específico relativamente à osteopontina, molécula alvo, com reduzida interferência por parte de outras protéinas tipo (lisozima, albumina bovina e trombina). Os resultados obtidos sãp bastante promissores indicando o novo aptasensor de DNA (C10K7) uma possível ferramenta de diagnóstico e/ou monitorização da evolução do cancro. No entanto, o desempenho satisfatório descrito terá de ser validado na deteção de osteopontina humano em líquidos biológicos como o sangue ou o plasma.
Description
Dupla diplomação com a Université Libre de Tunis
Keywords
Cancer diseases Protein biomarkers Aptasensor