Background. Treatment of locally advanced malignant tumors of the tongue at the present stage of development of clinical oncology is a difficult task and is an important problem in oncology. The aim — to screen for genetic and epigenetic predictors of locally advanced tongue cancer sensitivity to platinum therapy. Methods. A comprehensive clinical and molecular genetic examination was carried out in 100 patients with locally advanced malignant tumors of the tongue, as well as 30 donors without oncological pathology. The study used a new method for the treatment of locally advanced squamous cell carcinoma of the tongue using 2-stage superselective embolization as a component of complex treatment. At the first stage, a screening bioinformatics analysis was carried out to form a panel of genetic loci associated with sensitivity to therapy with platinum drugs. The determination of the relative copy number and expression of these loci responsible for repair and for the proliferation regulation and apoptosis was performed by Real-Time qPCR. Results. Integration of RNA-seq datasets, copy number variation data, and relevant clinicopathological information from TCGA and GEO databases allowed us to identify 65 genetic loci associated with sensitivity to platinum therapy. These genes were validated in patient biological material. Laboratory screening showed differential expression of BRCA1, BLM, ERCC1, EXO1, RAD50, PIF1, LIG1, BCL2, ERBB2, MAGEH1, NGFRAP1, and CASP8 genes, correlating with changes in their tissue copy numbers, between groups of patients sensitive and resistant to platinum therapy. The profile of gene copy numbers of BRCA1, BLM, EXO1, RAD50, PIF1, LIG1, CASP8, MAGEH1 and NGFRAP1 was detected in the blood plasma of patients with squamous cell carcinoma of the tongue, which was differential for two groups of patients — sensitive and resistant to platinum therapy. Based on bootstrap models, the final gene panel was obtained: BLM/NGFRAP1, BRCA1/MAGEH1, EXO1/RAD50, BLM/CASP8, BRCA1/RAD50 and BRCA1/EXO1, providing diagnostic sensitivity at the level of 95% and specificity at the level of 90% (AUC 0.98) when dividing patients into a group sensitive and resistant to platinum therapy. Conclusion. Comprehensive bioinformatics analysis of RNA sequencing data, gene copy number data, and clinical and pathological information from the TCGA and GEO databases, as well as laboratory screening of potential predictors, allowed us to obtain a panel of genes — BLM/NGFRAP1, BRCA1/MAGEH1, EXO1/RAD50, BLM/CASP8, BRCA1/RAD50, and BRCA1/EXO1, the combination of which provides high diagnostic sensitivity and specificity in dividing patients into a group susceptible and resistant to platinum therapy.
Обоснование. Лечение местно-распространенных злокачественных опухолей языка на современном этапе развития клинической онкологии представляет собой сложную задачу и является важной проблемой в онкологии. Цель исследования — скрининг генетических и эпигенетических предикторов чувствительности местно-распространенного рака языка к терапии препаратами платины. Методы. Проведено комплексное клиническое и молекулярно-генетическое обследование 100 больных с местно-распространенными злокачественными опухолями языка, а также 30 доноров без онкологической патологии. В исследовании использован новый способ лечения местно-распространенного плоскоклеточного рака языка с использованием двухэтапной суперселективной эмболизации в качестве компонента комплексного лечения. На первом этапе проведен скрининговый биоинформатический анализ для формирования панели генетических локусов, ассоциированных с чувствительностью к терапии препаратами платины. Определение относительной копийности и экспрессии этих локусов, отвечающих за репарацию и регуляцию пролиферации и апоптоза, проводили методом Real-Time qPCR. Результаты. Интеграция наборов данных секвенирования РНК, данных о вариациях числа копий и соответствующей клинико-патологической информации из базы данных TCGA и GEO позволила выделить 65 генетических локусов, ассоциированных с чувствительностью к терапии препаратами платины. Эти гены были валидированы на биологическом материале пациентов. Лабораторный скрининг показал наличие дифференциальной экспрессии генов BRCA1, BLM, ERCC1, EXO1, RAD50, PIF1, LIG1, BCL2, ERBB2, MAGEH1, NGFRAP1 и CASP8, коррелирующей с изменением числа их копий в тканях, между группами больных, чувствительных и резистентных к терапии препаратами платины. В плазме крови больных плоскоклеточным раком языка обнаружен профиль копийности генов BRCA1, BLM, EXO1, RAD50, PIF1, LIG1, CASP8, MAGEH1 и NGFRAP1, дифференциальный для двух групп пациентов — чувствительных и резистентных к терапии препаратами платины. На основании bootstrap-моделей получена финальная панель генов: BLM/NGFRAP1, BRCA1/MAGEH1, EXO1/RAD50, BLM/CASP8, BRCA1/RAD50 и BRCA1/EXO1, обеспечивающая диагностическую чувствительность на уровне 95% и специфичность на уровне 90% (AUC 0,98) при разделении пациентов на группы чувствительных и резистентных к терапии препаратами платины. Заключение. Комплексный биоинформатический анализ данных секвенирования РНК, данных о копийности генов и клинико-патологической информации из базы данных TCGA и GEO, а также лабораторный скрининг потенциальных предикторов позволили получить панель генов — BLM/NGFRAP1, BRCA1/MAGEH1, EXO1/RAD50, BLM/CASP8, BRCA1/RAD50 и BRCA1/EXO1, сочетание которых обеспечивает высокую диагностическую чувствительность и специфичность при разделении пациентов на группы восприимчивых и резистентных к терапии препаратами платины.