Serum protein profile studies of cervical cancers in monitoring of tumor response to radiotherapy using HPLC-LIF: A pilot study

ObjectiveExploration of the feasibility of serum protein profiles for monitoring tumor radioresponse in cervical cancers using HPLC-LIF system.Materials and methodsTwenty-one subjects were recruited in the study. Out of them 7 were healthy, 14 were cervical cancer patients who undertook fractionated radiotherapy (RT) with 2 Gy per fraction over 25 fractions, for 5 weeks followed by 2 applications of intracavitary brachytherapy once a week.Blood collected from above subjects was processed to obtain serum. Serum chromatograms of ‘normal’ (n=7) and conspicuous probes before RT (n=14, ‘malignant’) and 24 h after second fraction of RT (n=13, ‘2-RT’), were recorded using an In-house-built HPLC-LIF set-up. Data were analyzed in two approaches: (1) classical method using relative intensities of selected peaks, (2) principal component analysis (PCA).Clinical assessment of tumor radioresponse was carried out 4 months after first fraction of RT and the degree of the tumor shrinkage was determined as an index of radioresponsiveness (complete response (CR): 100% shrinkage, partial response (PR): ≥50% shrinkage, and no response (NR): ≤50% shrinkage) which was further correlated with the analysis of 2-RT serum chromatograms.ResultsNormal vs. malignant chromatograms demonstrated pronounced differences in the 800–1800 s region. Malignant vs. 2-RT chromatograms showed minute variations in the 1300–1800 s region. Our analysis, in both of the approaches, produced clear differentiation between ‘normal’ and ‘malignant’, whereas differentiation between ‘malignant’ and ‘2-RT’ was minimal. Clinical evaluation of the tumor radioresponse yielded that out of 13 patients (one patient discontinued the radiotherapy) ten showed CR, two showed PR and one NR. In case of prediction of tumor radioresponse, analysis of the 2-RT chromatograms produced only minor differentiation among CR, PR and NR groups.ConclusionProtein profiling of serum samples differentiated ‘normal’ from ‘malignant’, but could not differentiate ‘malignant’ from ‘2-RT’. Also this technique has limited application in prediction of tumor radioresponse.

ZusammenfassungZielsetzungDurchführung einer Machbarkeitsstudie mit dem Ziel zu prüfen, inwieweit die Bestimmung von Serumproteinprofilen mittels eines kombinierten HPLC-LIF-Systems zur Überwachung der Tumoransprechrate bei Radiotherapie des Zervixkarzinoms geeignet ist.Material und Methoden21 Studienteilnehmerinnen wurden in die Untersuchungen involviert: 7 davon waren gesund, 14 mussten sich aufgrund eines diagnostizierten Zervixkarzinoms für eine Dauer von 5 Wochen einer fraktionierten Radiotherapie (RT) mit 25 Einzeldosen á 2 Gy unterziehen gefolgt von 2 intrakavitären Bestrahlungen im Abstand von einer Woche.Den Probandinnen wurden Blutproben entnommen, um das Blutserum chromatografisch zu untersuchen. Insgesamt wurden von den gesunden Patientinnen 7 “normale” Blutproben und von den Krebspatientinnen 14 sogenannte „maligne” Proben vor Beginn der Radiotherapie sowie 13 sogenannte “2-RT”-Proben 24 h nach der zweiten Bestrahlung (1 Patientin unterbrach die Behandlung) entnommen, aufbereitet und mittels eines selbstentwickelten HPLC-LIF-Systems vermessen und analysiert. Die Serumchromatogramme wurden auf zwei Arten ausgewertet: (1) klassisch durch den Vergleich der relativen Intensitäten auffälliger Peaks und (2) mittels der Hauptkomponentenanalyse (Principal component analysis, PCA).Zusätzlich wurde nach Abschluss der Radiotherapie, 4 Monate nach der ersten Bestrahlung, die Tumoransprechrate bestimmt (Tumorschrumpfung=100%: complete response (CR), Tumorschrumpfung ≥50%: partial response (PR), Tumorschrumpfung ≤50%: no response (NR)) und mit den 2-RT-Chromatogrammen korreliert.ErgebnisseEin Vergleich der normalen und malignen Serumchromatogramme zeigte im Bereich 800–1800 s ausgeprägte Unterschiede. Zwischen den malignen und 2-RT-Chromatogrammen wurden nur minimale Unterschiede im Bereich 1300–1800 s festgestellt.Beide Auswerteverfahren (klassisch, PCA) konnten klar zwischen „normal” und „maligne” unterscheiden, jedoch nicht zwischen “maligne” und “2-RT”.Von den 13 komplett behandelten Patientinnen zeigten 10 einen vollständigen Tumorrückgang (CR), 2 einen teilweisen Rückgang (PR) und eine Patientin kein Ansprechen auf die Therapie (NR). Durch Analyse der 2-RT-Chromatogramme konnte keine eindeutige Differenzierung zwischen diesen drei Patientengruppen erzielt werden.ZusammenfassungDurch die Proteinanalyse von Serumproben konnte zwischen “normal” und “maligne” unterschieden werden, nicht jedoch zwischen „maligne” und “2-RT”.Eine Vorhersage der Ansprechrate auf die Bestrahlung anhand der 2-RT-Chromatogramme war nicht eindeutig möglich.