Os mecanismos moleculares relacionados ao desenvolvimento e à progressão de cânceres são extremamente complexos. A espectroscopia no infravermelho por transformada de Fourier (FTIR) é capaz de detectar alterações bioquímicas de materiais biológicos, permitindo a importante caracterização e diferenciação de células. Através da observação individual de bandas de absorção, é possível identificar semelhanças e diferenças entre células, através das quais é possível entender parte das alterações que ocorrem em linhagens celulares pertencentes à um mesmo grupo de doenças ou entre células sadias e neoplásicas. Neste trabalho foram caracterizados quatro conjuntos de células neoplásicas através da espectroscopia por FTIR. Cada conjunto foi composto por duas linhagens celulares: o primeiro conjunto foi composto por uma linhagem de melanoma murino (B16F10) e melanoma humano (C8161); o segundo conjunto continha uma linhagem de adenocarcinoma de cólon (HT-29) e outra de adenocarcinoma cérvix (HeLa); o terceiro conjunto foi composto por duas linhagens de câncer de mama humano (SKBr3 e MCF-7); por fim, o último conjunto possuía uma linhagem de leucemia humana do tipo T (JURKAT) e células mononucleares de sangue periférico (PBMC). Comparando-se todas as linhagens celulares, diferenças com relação à algumas bandas de absorção foram identificadas: 1084cm-1 (açúcar do DNA sugar e moléculas de PO2), 1236cm-1 (ligações fosfodiésteres), 1540cm-1 (estiramento da Amida II), 2851cm-1 e 2921cm-1 (estiramento do CH2). Alguns grupos revelaram diferenças nas bandas de absorção referentes ao estiramento das moléculas de C-C and C=O (967cm-1), configuração beta da Amida I e estrutura alfa-hélice (1650cm-1 e 1645cm-1, respectivamente), permitindo a caracterização destas doenças de forma eficiente por meio da área das bandas de absorção e deslocamento dos picos das mesmas. Através deste trabalho foi possível verificar o potencial de aplicação da espectroscopia por FTIR em estudos de base, visando a caracterização de células do ponto de vista bioquímico, buscando compreender quais fatores biológicos estão relacionados com as diferenças espectrais verificadas e, com isso, fornecer informações qualitativas referentes à ligações químicas relacionadas a determinados biomarcadores existentes em cada amostra biológica. Outro ponto abordado foi a análise das razões entre as áreas de diversas bandas de absorção. A partir desta avaliação, foi possível definir bandas referentes a biomarcadores chaves na diferenciação celular. Foram comparadas as razões comumente utilizadas na literatura, assim como avaliadas novas combinações, visando uma diferenciação mais eficiente. As novas razões obtidas foram: (i) 1053cm-1 e 1084cm-1; (ii) 1540cm-1 e 10840cm-1; (iii) 1650cm-1 e 1084cm-1; (iv) 1395cm-1 e 1053cm-1; (v) 1453cm-1 e 1053cm-1; (vi) 1084cm-1 e 1646cm-1; (vii) 1084cm-1 e 2851cm-1 e, por fim, (viii) 1053cm-1 e 3060cm-1. Através das razões de tais bandas de absorção, referentes às proteínas, lipídeos, DNA e RNA, foi possível diferenciar não somente as linhagens celulares pertencentes à um mesmo grupo patológico e sim, adquirir valores distintos para cada uma das oito linhagens estudas. O deslocamento dos picos, alterações relacionadas à largura das bandas e variações relativas às razões de diversos componentes biológicos podem conter uma informação importante com relação aos biomarcadores envolvidos em diferentes tipos de doenças. Estes biomarcadores detectados através da espectroscopia com FTIR podem ser utilizados na diferenciação e classificação de células neoplásicas e sadias assim como levar a avanços relacionados ao desenvolvimento de protocolos clínicos.

The molecular mechanisms and changes leading to the development and progression of cancers are extremely complex. FTIR spectroscopy can detect biochemical features of biological materials, enabling the important characterization and differentiation of cells. By looking at the individual absorption bands, it is possible to spot similarities and differences between the cells, which help to understand the changes observed in the same disease cell line group or between healthy and diseases cells. In this work we characterized four sets of neoplastic cells with FTIR spectroscopy. Each cell set was composed of two cell lines: the first one was a set composed by murine melanoma (B16F10) and human melanoma (C8161), the second one was colorectal adenocarcinoma (HT-29), and adenocarcinoma of the cervix (HeLa), the third one two human breast cancers cell lines (SKBr3 cells and MCF-7), and the last one was human leukemia cell line (JURKAT) and peripheral blood mononuclear cell (PBMC). Comparing all cell lines, differences in the following absorption bands were identified: 1084cm-1 (DNA sugar and PO2), 1236cm-1 (phosphodiester bonds), 1540cm-1 (amide II stretching), 2851cm-1, and 2921cm-1 (CH2 stretching). Some groups revealed differences in the absorption bands related to C C and C O stretching (967cm-1), amide I beta sheet and alpha helix structure (1650cm-1 and 1742cm-1, respectively), allowing the characterization of these diseases, differentiating them efficiently through the area and peaks displacement of the absorption bands. Through this work it was possible to verify the FTIR spectroscopy potential for application on basic studies, aiming cells characterization from the biochemical point of view, trying to understand which biological factors are related to each spectral differences observed, and provide qualitative information concerning the chemical bonds associated with certain biomarkers in each biological sample. The ratio analysis between the areas of different absorption bands was another point discussed. By this analysis it was possible to define biomarkers key bands in cell differentiation. The ratios commonly used in the literature were compared and new combinations were evaluated, aiming more efficient differentiation. The new ratios defined were (i) 1053cm-1 and 1084cm-1; (ii) 1540cm-1 and 10840cm-1; (iii) 1650cm-1 and 1084cm-1; (iv) 1395cm-1 and 1053cm-1; (v) 1453cm-1 and 1053cm-1; (vi) 1084cm-1 and 1646cm-1; (vii) 1084cm-1 and 2851cm-1 and, finally, (viii) 1053cm-1 and 3060cm-1. Through these ratios, related to proteins, lipids, DNA and RNA it was possible to differentiate the cell lines not only belonging to the same pathology, but from every each other cell line. Advances related to the detection of biochemical alterations in cells and tissues will occur with the employment of new mathematical procedures for data analysis and the development of new technologies that will enable detection of weak and broad absorption bands with better accuracy. Peak displacement, alterations related to band width, and variations in the relative ratios of the main biological compounds, may carry important information with respect to biomarkers involved with different disease types. These biomarkers, detected by FTIR spectroscopy, will be used to differentiate and classify neoplastic and healthy cells as well as to lead to advances related to the development of clinical protocols.