Raman imaging in ZNF384 mutation analysis in acute lymphoblastic leukemia clinical samples

Białaczka to heterogeniczna grupa chorób nowotworowych układu krwiotwórczego, która charakteryzuje się nadmierną produkcją leukocytówo nieprawidłowej budowie. Do jej powstania mogą przyczyniać się zarówno czynniki genetyczne, jak i środowiskowe. Obecnie poszukuje się metod, które mogłyby przyśpieszyć i zwiększyć skuteczność diagnostyki tej choroby, co pozwoli na szybsze oraz skuteczniejsze leczenie. Obrazowanie ramanowskie jest metodą coraz częściej wykorzystywaną w analizie i klasyfikacji komórek nowotworowych. W niniejszej pracy poddano analizie próbki kliniczne ostrej białaczki limfoblastycznej z mutacją ZNF384. Celem pracy było znalezienie markerów spektroskopowych zmian metabolicznych zachodzących w komórkach na skutek mutacji, analiza wpływu mutacji na morfologię leukocytów oraz ukazanie potencjału diagnostycznego spektroskopii ramanowskiej. Pomiary komórek przeprowadzono za pomocą spektrometru ramanowskiego sprzężonego z mikroskopem konfokalnym. Do analizy wyników wykorzystano metody chemometryczne, tj. analizę skupień metodą k-średnich (KMCA), analizę pasm integracyjnych oraz analizę głównych składowych (PCA). Zastosowane metody umożliwiły zidentyfikowanie różnic pomiędzy prawidłowymi limfocytami B,a limfoblastami białaczkowymi. Największe różnice dotyczyły kwasów nukleinowych oraz hemoprotein (w komórkach zdrowych obserwuje się wyższą zawartość kwasów nukleinowych, a w komórkach białaczkowych wyższą zawartość hemoprotein).

Leukemia is a heterogeneous group of malignancies of the hematopoietic system, which is characterized by excessive production of abnormal leukocytes. Both genetic and environmental factors may contribute to the development of this disease. Currently, methods are being sought that could accelerate and increase the effectiveness of the diagnosis, which will allow for faster and more effective treatment. Raman imaging is gaining recognition as a method for analysis and classification of cancer cells. This study analyzed clinical samples of acute lymphoblastic leukemia with the ZNF384 mutation. The aim of the work was to identify spectroscopic markers of metabolic changes occurring in cells as a result of mutations, analyze the effect of mutations on leukocyte morphology, and present the diagnostic potential of Raman spectroscopy. Cell measurements were performed using a Raman spectrometer coupled with a confocal microscope. The results were analyzed using chemometric methods, i.e. k-means cluster analysis (KMCA), integrational band analysis, and principal component analysis (PCA). The methods enabled to identify the differences between normal B lymphocytes and leukemic lymphoblasts. The most notable differences concerned nucleic acids and hemoproteins (in healthy cells higher content of nucleic acids was observed, and in leukemic cells higher content of hemoproteins).