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ORCID:  http://orcid.org/0000-0002-6522-4705
Document type: Tese
Access type: Acesso Embargado
Embargo Date: 2027-10-30
Title: Diagnóstico translacional da hanseníase - aplicações de metabolômica e espectroscopia em diferentes matrizes biológicas
Alternate title (s): Abordagens Translacionais no Diagnóstico da Hanseníase: Metabolômica e Espectroscopia Aplicadas a Diferentes Matrizes Biológicas
Translational diagnosis of leprosy – applications of metabolomics and spectroscopy in different biological matrices
Author: Pereira, Noriel Viana
First Advisor: Goulart, Isabela Maria Bernardes
First coorientator: Goulart Filho, Luiz Ricardo
First member of the Committee: Neves, Adriana Freitas
Second member of the Committee: Maia, Larissa Prado
Third member of the Committee: Ribas, Rosineide Marques
Fourth member of the Committee: Goulart, Vivian Alonso
Summary: Introdução: A hanseníase permanece como um importante problema de saúde pública, marcada pela heterogeneidade clínica e pela ausência de métodos laboratoriais de rotina que permitam diagnóstico precoce e estratificação adequada dos pacientes. A identificação de biomarcadores metabólicos e espectrais específicos do Mycobacterium leprae representa uma oportunidade para desenvolver estratégias diagnósticas inovadoras. Objetivos: Esta tese, composta por dois estudos complementares, teve como objetivo integrar análises metabolômicas e espectroscópicas (ATR-FTIR) aplicadas a amostras biológicas de pacientes com diferentes formas clínicas de hanseníase, com vistas ao desenvolvimento de modelos diagnósticos assistidos por inteligência artificial. Material e Métodos: No primeiro estudo, amostras de tecido fixado em formalina e embebido em parafina (FFPE) provenientes de biópsias cutâneas foram analisadas por cromatografia líquida acoplada à espectrometria de massas (CLAE/EM) para identificação não direcionada de metabólitos diferencialmente expressos segundo o espectro clínico de Ridley-Jopling. No segundo estudo, amostras de soro e raspado dérmico de pacientes e controles foram avaliadas por espectroscopia de reflexão total atenuada no infravermelho (ATR-FTIR), sendo os espectros tratados por técnicas multivariadas (PCA, árvores de decisão e redes neurais) para construção de modelos preditivos. Resultados: A análise metabolômica revelou assinaturas químicas distintas entre as formas clínicas, com destaque para lipídios oxidados e derivados do triptofano, associados à carga bacilar e à resposta inflamatória. A análise espectroscópica permitiu discriminar amostras positivas e negativas para IgM anti-PGL-I e DNA de M. leprae por qPCR, com variância explicada de 99% nos dois primeiros componentes principais. Os modelos baseados em aprendizado de máquina apresentaram acurácia superior a 90% para a diferenciação de amostras positivas e negativas. Conclusão: A integração de metabolômica e espectroscopia ATR-FTIR emdiferentes matrizes biológicas demonstrou potencial complementar, não invasivo e padronizável de padrões bioquímicos e estruturais característicos da hanseníase. Os resultados evidenciam a viabilidade de ferramentas ômicas e inteligência artificial como suporte complementar diagnóstico e contribuição à vigilância e ao controle da doença.
Abstract: Introduction: Leprosy remains a major public health problem, marked by clinical heterogeneity and the lack of routine laboratory methods that allow early diagnosis and adequate patient stratification. The identification of Mycobacterium leprae-specific metabolic and spectral biomarkers represents an opportunity to develop innovative diagnostic strategies. Objectives: This thesis, composed of two complementary studies, aimed to integrate metabolomic and spectroscopic (ATR-FTIR) analyses applied to biological samples from patients with different clinical forms of leprosy, aiming at the development of artificial intelligence-assisted diagnostic models. Materials and Methods: In the first study, formalin-fixed, paraffin-embedded (FFPE) tissue samples from skin biopsies were analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry (HPLC/MS) for untargeted identification of differentially expressed metabolites according to the clinical Ridley-Jopling spectrum. In the second study, serum and dermal scraping samples from patients and controls were evaluated by attenuated total reflection infrared (ATR-FTIR) spectroscopy, and the spectra were processed using multivariate techniques (PCA, decision trees, and neural networks) to build predictive models. Results: Metabolomic analysis revealed distinct chemical signatures among the clinical forms, particularly oxidized lipids and tryptophan derivatives, associated with bacillary load and inflammatory response. Spectroscopic analysis allowed the discrimination of samples positive and negative for IgM anti-PGL-I and M. leprae DNA by qPCR, with variance explained above 98% in the first two principal components. Machine learning-based models showed accuracy above 90% for differentiating positive and negative samples. Conclusion: The integration of metabolomics and ATR-FTIR spectroscopy demonstrated potential for rapid, noninvasive, and standardizable recognition of biochemical and structural patterns characteristic of leprosy. The results demonstrate the viability of omics tools and artificial intelligence as diagnostic support and contribution to disease surveillance and control.
Keywords: Hanseníase
Espectroscopia de infravermelho com transformada de Fourier
Mycobacterium leprae
Metabolômica
Espectrometria de massa com cromatografia líquida
Leprosy
Fourier transform infrared spectroscopy
Metabolomics
Liquid chromatography mass spectrometry
Area (s) of CNPq: CNPQ::CIENCIAS DA SAUDE::MEDICINA::CLINICA MEDICA::DOENCAS INFECCIOSAS E PARASITARIAS
Subject: Ciências médicas
Country: Brasil
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Program: Programa de Pós-graduação em Ciências da Saúde
Quote: PEREIRA, Noriel Viana. Diagnóstico translacional da hanseníase - aplicações de metabolômica e espectroscopia em diferentes matrizes biológicas. 2026. 106 f. Tese (Doutorado em Ciências da Saúde) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2026. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.5000.
Document identifier: http://doi.org/10.14393/ufu.te.2026.5000
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/50250
Date of defense: 30-Oct-2025
Sustainable Development Goals SDGs: ODS::ODS 3. Saúde e bem-estar - Assegurar uma vida saudável e promover o bem-estar para todos, em todas as idades.
Appears in Collections:TESE - Ciências da Saúde

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