Exploring the viability of measuring zinc and prostate-specific antigen in urine as a diagnostic tool for prostate cancer

Abstract

Bakgrunn: Nåværende metoder for å diagnostisere prostatakreft benytter seg av inngripende biopsier, som kan føre til komplikasjoner som infeksjon og død. Ikke-inngripende metoder benytter seg av PSA målinger, som ofte er uspesifikke og kan føre til både falske positive og negative svar. En mulig biomarkør ofte forbundet med prostatakreft er sink, som muligens kan brukes som et ytterligere ikke-inngripende verktøy for å diagnostisere prostatakreft. Hensikt: Målet med denne oppgaven er å utforske muligheten til å bruke MALDI-TOF MS som en rask og ikke-inngripende måte å oppdage og kvantifisere sink og PSA i urin på. Materialer og metoder: Sink og PSA var målt i både vann og kunstig tilsatt til urin ved fysiologiske konsentrasjoner, og målt med en rapifleX MALDI-TOF MS maskin. N-(1-Naphthyl) Etylendiamin Dinitrat (NEDC) ble brukt som matrisen til sink, mens alpha-Cyano-4-hydroxycinnamic acid ble brukt som matrisen for PSA. Resultater: Det var mulig å oppdage sink i vann og fortynnet urin, men det var ikke mulig å kvantifisere det ved fysiologiske konsentrasjoner. Det var mulig å oppdage og kvantifisere PSA ned til 250 ng/mL i vann, men det var ikke mulig å oppdage det i urin med MALDI-TOF MS. Konklusjon: Denne oppgaven utviklet en metode for å detektere sink i vann og urin, i tillegg til PSA i vann, men vi var ikke i stand til å kvantifisere begge ved fysiologiske konsentrasjoner. Før denne metoden kan benyttes for å måle pasientprøver og brukes som et diagnostisk verktøy, må det bli forbedret til å oppdage PSA i urin og kunne kvantifisere både sink og PSA i urin ved fysiologiske konsentrasjoner. Grunnet tidsbegrensinger, var det fortsatt flere mulige forbedrende variabler som ikke ble utforsket, noe som gir rom for forbedringer i fremtiden.

Background: Current methods of diagnosing prostate cancer (PCa) utilize invasive biopsies which can lead to complications such as infection and death. While non-invasive methods which use prostate-specific antigen (PSA) measurements are unspecific and can lead to false negatives and positives. A potential biomarker often associated with PCa is zinc, which potentially can be used as an additional non-invasive tool to diagnose prostate cancer. Purpose: The aim of this thesis is to explore the viability of using MALDI-TOF MS to quickly and non-invasively detect and quantify urinary zinc and PSA. Materials and methods: Measurements of zinc and PSA were tested both in water, artificial urine and artificially added to urine to physiological levels and measured with a rapifleX MALDI-TOF MS device. N-(1-Naphthyl) Ethylenediamine Dinitrate (NEDC) was the matrix of choice for zinc, while alpha-Cyano-4-hydroxycinnamic (CHCA) acid was used for PSA. Results: Zinc was detectable in water and in diluted urine but was not quantifiable across the whole physiological concentrations. PSA was detectable and quantifiable in water down to 250 ng/mL but was undetectable in urine using MALDI-TOF MS. Conclusion This thesis developed a method using MALDI-TOF for detecting zinc in both water and urine, as well as PSA in water, but we were unable to quantify either at physiological levels. Before this method can be applied to patient samples and potentially be used as a diagnostic tool, it must be improved to detect PSA in urine and be able to quantify both zinc and PSA in urine at physiological levels. Due to time constraints, there were still several potentially beneficial variables that were left unexplored, leaving room for improvements in the future.