Identification of molecular alterations associated with the progression of clear cell Renal Cell Carcinoma by mass spectrometric approaches

Renal Cell Carcinoma (RCC) is the most frequent form of kidney cancer and approximately 80% of cases are defined as clear cell RCC (ccRCC). Partial or total nephrectomy remain the gold standard for the routine treatment of ccRCC, therefore a better understanding of molecular aspects associated to tumour progression could be useful for its diagnosis, prognosis and treatment. Nowadays proteomic approaches are more readily used to investigate the processes that drive disease onset and progression. In this work, two complementary technologies, Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation – Mass Spectrometry Imaging (MALDI-MSI) and nLC-ESI MS/MS, were used to detect alterations within tumour lesions and to perform protein identification and quantification. Likewise, employing both tissue and body fluids (urine-plasma) ensures a strong correlation with the disease, a high degree of lesion specificity whilst at the same time enables the use of more readily accessible samples. Therefore, the aim of this study was to investigate proteomic changes in different human specimens related to early pathological modifications and ccRCC progression. Our study on ccRCC started with the evaluation of the information that can be obtained from urine and plasma from patients with ccRCC. Then, MALDI-MSI was used to evaluate the spatial distribution of tryptic peptides directly on tissue, and the molecular data has been correlated to morphological annotation (grade). Moreover, in situ findings has been combined with those obtained from tissue homogenates and better understanding of molecular changes among the four grades has been provided. Finally, we demonstrate the possibility to detect in urine alterations determined by the stage of the lesion. Further work related to the study of ccRCC tissue is currently ongoing. At first, the biological role of the proteins resulted to be altered and the pathways involved in grade progression are under investigation. Preliminary data suggest the essential role of metabolic alterations in ccRCC progression. Moreover, a protocol for realised N-glycans analysis directly on tissue has been optimised and this protocol will be used to evaluate N-glycans trait on different ccRCC grade areas. In conclusion, it is hoped that the data obtained along with the additional work planned, could better clarify the biological processes involved in ccRCC progression.

Il carcinoma a cellule renali rappresenta la più frequente forma di tumore al rene, e il carcinoma a cellule chiare ne è il morfotipo più ricorrente (80% dei casi). Ad oggi la nefrectomia, totale o parziale, rimane il trattamento di elezione. E’ evidente, quindi, la necessità di indagare a fondo gli aspetti molecolari associati alla progressione del tumore, con il fine ultimo di produrre conoscenze utili alla diagnosi o trattamento delle lesioni stesse. In questo lavoro abbiamo utilizzato approcci proteomici complementari per lo studio dei processi associati all’insorgenza e alla progressione (stadio e grado) dei tumori: Matrix-Assisted Laser Desorption/Ionisation – Mass Spectrometry Imaging (MALDI-MSI) e nLC-ESI MS/MS. Combinando l’utilizzo di fluidi biologici, che non richiedono tecniche invasive, e l’analisi diretta del tessuto tumorale, abbiamo approfondito lo studio delle modifiche proteomiche associate alla progressione del carcinoma renale a cellule chiare. Inizialmente abbiamo considerato le informazioni ottenibili da diversi fluidi biologici: urine e plasma. Abbiamo quindi valutato la distribuzione spaziale di peptidi triptici in aree del tumore a diversi gradi (MALDI-MSI), associandovi l’analisi di omogenati di tessuto per aumentare le informazioni quali-quantitative ottenibili (nLC-ESI MS/MS). Infine, abbiamo mostrato come informazioni relative alla dimensione e allo stadio della lesione siano rilevabili anche dalle urine del paziente. Attualmente sono in corso studi più approfonditi sui processi biologici coinvolti e dati preliminari suggeriscono un ruolo fondamentale dei processi metabolici nella progressione del tumore. Inoltre, è stato messo a punto un protocollo per l’analisi di N-glicani direttamente da tessuto, che sarà utilizzato per valutare la loro espressione in diverse aree del tumore. In conclusione, siamo fiduciosi che tutti i dati raccolti possano portare a una miglior comprensione dei processi coinvolti nella progressione del tumore renale a cellule chiare.