Salivary biomarkers and proteomics: future diagnostic and clinical utilities
Biomarkers e proteomica salivari: prospettive future cliniche e diagnostiche
M. Castagnola1, E. Scarano2, G.C. Passali2, I. Messana3, T. Cabras4, F. Iavarone5, G. Di Cintio2, A. Fiorita2, E. De Corso2, G. PaludettI2
1 Institute of Biochemistry and Clinical Biochemistry, Catholic University, Rome, Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare C.N.R. Rome, Italy; 2 Department of Head and Neck Surgery, “A. Gemelli” Hospital Foundation, Catholic University, Rome, Italy; 3 Life and Enviromental Sciences Department, University of Cagliari, and Istituto di Chimica del Riconoscimento Molecolare C.N.R. Rome, Italy; 4 Life and Enviromental Sciences Department, University of Cagliari, Italy; 5 Institute of Biochemistry and Clinical Biochemistry, Catholic University, Rome, Italy
Summary
Saliva testing is a non-invasive and inexpensive test that can serve as a source of information useful for diagnosis of disease. As we enter the era of genomic technologies and –omic research, collection of saliva has increased. Recent proteomic platforms have analysed the human salivary proteome and characterised about 3000 differentially expressed proteins and peptides: in saliva, more than 90% of proteins in weight are derived from the secretion of three couples of “major” glands; all the other components are derived from minor glands, gingival crevicular fluid, mucosal exudates and oral microflora. The most common aim of proteomic analysis is to discriminate between physiological and pathological conditions. A proteomic protocol to analyze the whole saliva proteome is not currently available. It is possible distinguish two type of proteomic platforms: top-down proteomics investigates intact naturally-occurring structure of a protein under examination; bottom-up proteomics analyses peptide fragments after pre-digestion (typically with trypsin). Because of this heterogeneity, many different biomarkers may be proposed for the same pathology. The salivary proteome has been characterised in several diseases: oral squamous cell carcinoma and oral leukoplakia, chronic graft-versus-host disease Sjögren’s syndrome and other autoimmune disorders such as SAPHO, schizophrenia and bipolar disorder, and genetic diseases like Down’s Syndrome and Wilson disease. The results of research reported herein suggest that in the near future human saliva will be a relevant diagnostic fluid for clinical diagnosis and prognosis.
Riassunto
Lo studio della proteomica salivare, test economico e non invasivo, rappresenta una fonte di numerose informazioni, ed è utile per la diagnosi di svariate malattie. Da quando siamo entrati nell’era della tecnologia genomica e delle scienze “omiche”, la raccolta di campioni salivari è aumentata esponenzialmente. Recenti piattaforme proteomiche hanno analizzato il proteoma salivare umano, caratterizzando circa 3000 peptidi e proteine, espressi in maniera differente: più del 90% in peso deriva dalla secrezione delle tre ghiandole salivari maggiori, mentre la restante parte proviene dalle ghiandole salivari minori, dal fluido crevicolare gengivale, da essudati mucosi e dalla microflora orale. L’obiettivo principale dell’analisi proteomica è discriminare tra condizioni fisiologiche e patologiche. Ad oggi, tuttavia, non esiste un preciso protocollo che permetta di analizzare l’intero proteoma salivare, pertanto sono state realizzate svariate strategie. Innanzitutto, è possibile distinguere due tipologie di piattaforme proteomiche: l’approccio “top-down” prevede l’analisi delle proteine sotto esame come entità intatte; nell’approccio “bottom-up” la caratterizzazione della proteina avviene mediante lo studio dei peptidi ottenuti dopo digestione enzimatica (con tripsina tipicamente). A causa di questa eterogeneità, per una stessa patologia sono stati proposti differenti biomarkers. Il proteoma salivare è stato caratterizzato in numerose malattie: carcinoma squamoso e leucoplachie orali, malattia del trapianto contro l’ospite (GVHD) cronica, sindrome di Sjögren e altri disordini autoimmuni come la sindrome SAPHO (sinovite, acne, pustolosi, iperostosi e osteite), schizofrenia e disordine bipolare, malattie genetiche come la sindrome di Down o la malattia di Wilson. In conclusione, i risultati delle ricerche riportate in questa review suggeriscono che nel prossimo futuro la saliva diverrà un fluido di indubbia rilevanza diagnostica utile per fini clinici, sia diagnostici, sia prognostici.