Un approccio analitico basato su spettroscopia a fluorescenza e chemiometria per lo screening del cancro alla prostata attraverso l'analisi delle urine.

Abstract

La presente tesi sperimentale si inquadra in un Progetto di Ricerca più esteso il cui obiettivo è quello di mettere a punto un metodo analitico rapido ed accurato per lo screening precoce del cancro alla prostata attraverso l’applicazione della spettroscopia di fluorescenza su campioni di urina. L’intento primario è quello di fornire risultati affidabili tramite l’analisi delle urine, migliorando così anche la compliance del paziente. Questo progetto di tesi rappresenta un primo studio di fattibilità nel quale abbiamo valutato le potenzialità della spettroscopia a fluorescenza di eccitazione-emissione combinata con opportune tecniche chemiometriche quale metodo analitico rapido e sensibile per raggiungere tale obiettivo. Il Centro di urologia dell’Università di Pisa ci ha fornito 69 campioni di urine (46 campioni da pazienti con carcinoma prostatico istologicamente provato e 23 provenienti da donatori sani) che sono stati conservati ad una temperatura di -80°C prima di essere spediti presso il nostro Dipartimento di Farmacia dove sono state eseguite le misure tramite uno spettrometro a fluorescenza. La matrice di dati ottenuta è stata analizzata mediante opportuni metodi chemiometrici; in particolare i dati sono stati elaborati con metodi n-way, quali PARAFAC. Attraverso un’analisi sinergica dei risultati ottenuti sono state riconosciute nelle matrici di eccitazione/emissione (EEMs) quattro bande corrispondenti a possibili fluorofori che potrebbero fungere da potenziali marker di patologia. Nonostante il numero relativamente basso di campioni, i risultati ottenuti potrebbero contribuire allo sviluppo di un protocollo semplice e non invasivo per l’individuazione del carcinoma prostatico, in grado di supportare le numerose tecniche già presenti in questo ambito.

This experimental study is part of a larger research project whose objective is to develop a rapid and accurate analytical method for the early screening of prostate cancer through the application of fluorescence spectroscopy on urine samples. The primary intent is not only to provide reliable results through urine analysis, but also to improve patients compliance. This project represents a first feasibility study in which we evaluated the potential of excitation-emission combined with appropriate chemometric techniques as a rapid and sensitive analytical method to achieve this objective. The Urology Center of the University of Pisa provided 69 urine samples (46 samples from patients with histologically proven prostate cancer and 23 from healthy donors) that were stored at a temperature of -80°C before being shipped to our Department of Pharmacy where measurements were made using a fluorescence spectrometer. The obtained data matrix was analyzed by appropriate chemometric methods; principally, the data were processed by n-way methods, such as PARAFAC. Through a synergistic analysis of the results obtained, we recognized in the excitation/emission matrices (EEMs) four bands corresponding to possible fluorophores that could act as potential markers of pathology. Despite the relatively low number of samples, the results obtained could contribute to the development of a simple and non-invasive protocol for the detection of prostate cancer, able to support the numerous techniques already present in this field.