MULTIPLEXED PROTEIN ANALYSIS OF HUMAN SERUM REVEALS NOVEL PATHWAY TARGETS FOR MULTIPLE MYELOMA FOLLOW-UP AND THERAPY MONITORING INSIGHTS FOR LABEL-FREE QUANTITATIVE PROTEOMICS

Abstract

Significant advancements in molecular characterization have revolutionized the manage- ment of multiple myeloma (MM), with novel therapies enhancing overall survival. Yet, MM remains incurable, and treatment strategies often hinge on outdated risk-assessment methods, neglecting the efficacy of modern therapies. Addressing this, our research utilized multiplexed protein anal- ysis, employing label-free quantitative proteomics to profile MM patient serum proteomes. This revealed a distinct protein set in MM patients versus healthy controls, highlighting key biological targets pivotal for MM progression. Notably, a compromised defense against protein misfolding was observed, evidenced by reduced Chaperone-mediated Autophagy (CMA) and protein-folding chaperone activity. This predisposes to protein aggregation and amyloid fiber formation, risking organ dysfunction, especially in kidneys. Pathway analysis further indicated downregulated hu- moral immune response, glomerular filtration, and autophagy, suggesting weakened immunity and renal function. Genomic instability markers, characteristic of many cancers, were also discerned through downregulated cell cycle, DNA repair, and chromosome maintenance pathways. In clinical biochemistry, we meticulously quantified routine markers, including Albumin, met- abolic and inflammatory markers, and β-2 microglobulin (β-2M), a key MM biomarker. Elevated β- 2M levels in MM samples not only track MM progression but also signal potential amyloidosis onset. Collectively, our findings underscore serum proteomics' transformative potential in MM surveillance and amyloidosis detection, heralding it as a vital diagnostic instrument

Avanços significativos na caracterização molecular revolucionaram o tratamento do mie- loma múltiplo (MM), com novas terapias a melhorar a sobrevivência global. No entanto, o MM permanece incurável, e as estratégias de tratamento muitas vezes dependem de métodos de avaliação de risco desatualizados, negligenciando a eficácia das terapias modernas. Neste con- texto, a nossa investigação utilizou análise proteómica quantitativa para traçar o perfil dos prote- omas séricos de pacientes com MM. Isto revelou um conjunto distinto de proteínas em pacientes com MM em comparação com controlos saudáveis, destacando alvos biológicos chave para a progressão do MM. Notavelmente, observou-se uma defesa comprometida contra o folding ina- dequado de proteínas, evidenciado pela redução da Autofagia Mediada por Chaperona (CMA) e da atividade chaperona de folding de proteínas. Isto predispõe à agregação de proteínas e for- mação de fibras amiloides, comprometendo a função orgânica, especialmente nos rins. A análise de vias indicou ainda uma resposta imune humoral, filtração glomerular e autofagia reduzidas. Marcadores de instabilidade genómica, característicos de muitos cancros, também foram dete- tados. Em bioquímica clínica, quantificámos vários marcadores de rotina, incluindo Albumina, mar- cadores metabólicos e inflamatórios, e β-2 microglobulina (β-2M), um biomarcador chave do MM. Níveis elevados de β-2M nas amostras de MM não só acompanham a progressão do MM, mas também sinalizam o potencial início de amiloidose. Os nossos resultados sublinham o potencial transformador da proteómica sérica na vigilância do MM e deteção de amiloidose