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dc.creatorFerreira, Izabella Cristina Costa-
dc.date.accessioned2026-01-07T14:33:08Z-
dc.date.available2026-01-07T14:33:08Z-
dc.date.issued2025-10-31-
dc.identifier.citationFERREIRA, Izabella Cristina Costa. Detecção do câncer de mama por meio de biópsia líquida: abordagens baseadas em espectroscopia infravermelha, metabolômica e inteligência artificial. 2025. 154 f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2025. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5069.pt_BR
dc.identifier.urihttps://repositorio.ufu.br/handle/123456789/47980-
dc.description.abstractIntroduction: Early and accurate detection of breast cancer (BC), the most frequently diagnosed cancer in women worldwide, remains a clinical challenge. Blood-based liquid biopsy (LB) represents a minimally invasive approach that allows not only cancer detection but also continuous monitoring of treatment response and disease progression. LB in cancer has been driven by powerful omics technologies, particularly attenuated total reflectance Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy and liquid chromatography-mass spectrometry (LC-MS)-based metabolomics. Both enable the biochemical analysis of plasma and its circulating biomarkers, such as metabolites and extracellular vesicles (EVs), which may reflect tumor-derived molecular alterations. Objectives: To investigate the potential of ATR-FTIR, metabolomics, and artificial intelligence (AI)-based approaches applied to BC liquid biopsy by identifying molecular signatures in plasma, aiming at early detection and disease monitoring. Materials and methods: Plasma samples were collected from patients with non-metastatic BC (NMBC), metastatic BC (MBC), benign breast disease (BBD), and controls (CO). In the first article, plasma was analyzed by ATR-FTIR and global metabolomics. The potential of infrared signatures for clinical group prediction was assessed using machine learning (ML) models, while differential metabolites were identified using unpaired t-test. In the second article, plasma and plasma-derived EVs were analyzed by ATR-FTIR, and ML-based predictive models were also applied to the data. Prior to ATR-FTIR, EVs were isolated by ultracentrifugation and characterized by standard techniques. Results: In the first article, plasma ATR-FTIR spectroscopy presented high performance in distinguishing between CO and NMBC, and identified signatures associated with metastatic and benign conditions, although with lower performance in discriminating between benign and malignant. Metabolomic profiling corroborated the spectroscopic findings and revealed alterations in several metabolic pathways and potential biomarkers. In summary, it was identified a metabolic profile that differentiated BBD or NMBC from CO, another that differentiated BBD from NMBC, and one that was characteristic of MBC. In the second article, classification models based on EV spectra outperformed those based on plasma, particularly in distinguishing between NMBC and other groups (>80%), highlighting EVs as a more specific and informative source for LB. The inclusion of MBC reduced performance, reflecting greater heterogeneity associated with metastasis. As in the first article, plasma spectra showed high performance in distinguishing CO and BBD, a comparison of less clinical relevance but useful for characterizing benign breast conditions. Conclusion: This work demonstrated the potential of plasma and its circulating biomarkers, especially EVs, as promising tools for BL when analyzed using omics and AI techniques. These findings contribute to the development of more accurate, effective, and minimally invasive approaches for the early detection and monitoring of BC, reducing the need for invasive procedures.pt_BR
dc.description.sponsorshipCAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superiorpt_BR
dc.description.sponsorshipCNPq - Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológicopt_BR
dc.description.sponsorshipFAPEMIG - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de Minas Geraispt_BR
dc.description.sponsorshipFAPESP - Fundação de Amparo a Pesquisa do Estado de São Paulopt_BR
dc.description.sponsorshipFAU - Fundação de Apoio Universitáriopt_BR
dc.description.sponsorshipINCT - Instituto Nacional de Ciência e Tecnologiapt_BR
dc.description.sponsorshipUFU - Universidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.languageporpt_BR
dc.publisherUniversidade Federal de Uberlândiapt_BR
dc.rightsAcesso Embargadopt_BR
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/*
dc.subjectCâncer de mamapt_BR
dc.subjectBreast cancerpt_BR
dc.subjectBiópsia líquidapt_BR
dc.subjectLiquid biopsypt_BR
dc.subjectPlasmapt_BR
dc.subjectPlasmapt_BR
dc.subjectVesículas extracelularespt_BR
dc.subjectExtracellular vesiclespt_BR
dc.subjectMetabólitospt_BR
dc.subjectMetabolitespt_BR
dc.subjectEspectroscopia ATR-FTIRpt_BR
dc.subjectATR-FTIR spectroscopypt_BR
dc.subjectMetabolômicapt_BR
dc.subjectMetabolomicspt_BR
dc.subjectAprendizado de máquinapt_BR
dc.subjectMachine Learningpt_BR
dc.subjectCiências médicaspt_BR
dc.titleDetecção do câncer de mama por meio de biópsia líquida: abordagens baseadas em espectroscopia infravermelha, metabolômica e inteligência artificialpt_BR
dc.title.alternativeBreast cancer detection through liquid biopsy: approaches based on infrared spectroscopy, metabolomics, and artificial intelligencept_BR
dc.typeTesept_BR
dc.contributor.advisor1Maia, Yara Cristina de Paiva-
dc.contributor.advisor1Latteshttp://lattes.cnpq.br/2102993403919035pt_BR
dc.contributor.referee1Rocha, Rafael Malagoli-
dc.contributor.referee1Latteshttp://lattes.cnpq.br/0319099107474192pt_BR
dc.contributor.referee2Freitas, Raul de Oliveira-
dc.contributor.referee2Latteshttp://lattes.cnpq.br/6667812520893885pt_BR
dc.contributor.referee3Bastos, Luciana Machado-
dc.contributor.referee3Latteshttp://lattes.cnpq.br/8534840777182237pt_BR
dc.contributor.referee4Vieira, Carlos Ueira-
dc.contributor.referee4Latteshttp://lattes.cnpq.br/3206572153213710pt_BR
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/3978812297336129pt_BR
dc.description.degreenameTese (Doutorado)pt_BR
dc.description.resumoIntrodução: A detecção precoce e precisa do câncer de mama (CM), o tipo de câncer mais frequentemente diagnosticado em mulheres em todo o mundo, continua sendo um desafio clínico. A biópsia líquida (BL) baseada em sangue representa uma abordagem minimamente invasiva que permite não apenas a detecção do câncer, mas também o monitoramento contínuo da resposta ao tratamento e da progressão da doença. A BL do câncer tem sido impulsionada por poderosas tecnologias ômicas, especialmente a espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier com refletância total atenuada (ATR-FTIR) e a metabolômica baseada em cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (LC-MS). Ambas permitem a análise bioquímica do plasma e de seus biomarcadores circulantes, como metabólitos e vesículas extracelulares (VEs), que podem refletir alterações moleculares derivadas do tumor. Objetivos: Investigar o potencial de abordagens baseadas em ATR-FTIR, metabolômica e inteligência artificial (IA) aplicadas à biópsia líquida do CM, por meio da identificação de assinaturas moleculares no plasma, visando a detecção precoce e o monitoramento da doença. Materiais e métodos: Amostras de plasma foram coletadas de pacientes com CM não metastático (CMNM), CM metastático (CMM), doença benigna da mama (DBM) e controles (CO). No primeiro artigo, o plasma foi analisado por ATR-FTIR e metabolômica global. O potencial das assinaturas infravermelhas para predição do grupo clínico foi avaliado por modelos de aprendizado de máquina (ML), enquanto os metabólitos diferenciais foram identificados por teste-t não pareado. No segundo artigo, o plasma e as VEs derivadas do plasma foram analisados por ATR-FTIR, e modelos preditivos baseados em ML também foram aplicados aos dados. Antes do ATR-FTIR, as VEs foram isoladas por ultracentrifugação e caracterizadas por técnicas padrão. Resultados: No primeiro artigo, a espectroscopia ATR-FTIR do plasma apresentou alto desempenho na distinção entre CO e CMNM, e identificou assinaturas associadas a condições metastáticas e benignas, embora com desempenho inferior na discriminação entre benigno e maligno. O perfil metabolômico corroborou os achados espectroscópicos, e revelou alterações em várias vias metabólicas e potenciais biomarcadores. Em resumo, foi identificado um perfil metabólico que diferenciou DBM ou CMNM de CO, outro que diferenciou DBM de CMNM, e um que foi característico de CMM. No segundo artigo, modelos de classificação baseados em espectros de VEs superaram aqueles baseados em plasma, particularmente na distinção entre CMNM e demais grupos (> 80%), evidenciando as VEs como fonte mais específica e informativa para BL. A inclusão de CMM reduziu o desempenho, refletindo maior heterogeneidade associada à metástase. Assim como no primeiro artigo, os espectros de plasma apresentaram alto desempenho na distinção entre CO e DBM, comparação de menor relevância clínica, mas útil para caracterizar condições benignas da mama. Conclusão: Este trabalho demonstrou o potencial do plasma e de seus biomarcadores circulantes, especialmente as VEs, como ferramentas promissoras para BL quando analisados por técnicas ômicas e IA. Esses achados contribuem para o desenvolvimento de abordagens mais precisas, eficazes e minimamente invasivas para a detecção precoce e o monitoramento do CM, reduzindo a necessidade de procedimentos invasivos.pt_BR
dc.publisher.countryBrasilpt_BR
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Ciências da Saúdept_BR
dc.sizeorduration154pt_BR
dc.subject.cnpqCNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::ANATOMIA PATOLOGICA E PATOLOGIA CLINICApt_BR
dc.embargo.termsOs resultados da pesquisa estão em fase de submissão em periódico, e por isso necessito que a tese tenha acesso embargado por enquanto.pt_BR
dc.identifier.doihttp://doi.org/10.14393/ufu.te.2025.5069pt_BR
dc.orcid.putcode201766694-
dc.crossref.doibatchidfaac2bf6-a66b-41e2-90bf-9ae673bbc2ce-
dc.subject.autorizadoCiências médicaspt_BR
dc.subject.autorizadoMamas - Câncerpt_BR
dc.subject.autorizadoPlasma sanguíneopt_BR
dc.subject.autorizadoTumorespt_BR
dc.description.embargo2027-10-31pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.pt_BR
dc.subject.odsODS::ODS 9. Indústria, Inovação e infraestrutura - Construir infraestrutura resiliente, promover a industrialização inclusiva e sustentável, e fomentar a inovação.pt_BR
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