Генетические и эпигенетические предикторы чувствительности плоскоклеточного рака языка к препаратам платины

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

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.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Олег Иванович Кит

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Автор, ответственный за переписку.
Email: rnioi@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-3061-6108
SPIN-код: 1728-0329

д.м.н., профессор, член-корреспондент РАН 

Россия, 344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, д. 63, корп. 12

Марина Александровна Енгибарян

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: rnioi@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-7293-2358
SPIN-код: 1764-0276

д.м.н. 

Россия, 344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, д. 63, корп. 12

Астанда Карловна Гварамия

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: rnioi@list.ru
ORCID iD: 0000-0003-3546-6014
SPIN-код: 2700-3410

врач-онколог 

Россия, 344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, д. 63, корп. 12

Виктория Львовна Волкова

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: rnioi@list.ru
ORCID iD: 0000-0001-8291-0750
SPIN-код: 8289-6300

к.м.н. 

Россия, 344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, д. 63, корп. 12

Наталия Анатольевна Чертова

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: rnioi@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-9279-9408
SPIN-код: 7051-4574

к.м.н. 

Россия, 344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, д. 63, корп. 12

Денис Сергеевич Кутилин

Национальный медицинский исследовательский центр онкологии

Email: k.denees@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0002-8942-3733
SPIN-код: 8382-4460

к.б.н., в.н.с. 

Россия, 344037, Ростов-на-Дону, 14-я линия, д. 63, корп. 12

Список литературы

  1. Каприн А.Д, Старинский В.В., Шахзадова А.О Злокачественные новообразования в России в 2020 году (заболеваемость и смертность). — М.: МНИОИ им. П.А. Герцена — филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2021. — 252 с. [Kaprin AD, Starinskiy VV, Shakhzadova AO. Malignant neoplasms in Russia in 2020 (morbidity and mortality). Moscow: MNII im. P.A. Herzen — branch of the Federal State Budgetary Institution “NMITs Radiology” of the Ministry of Health of Russia; 2021. (In Russ.)]
  2. Подвязников С.О., Чойнзонов Е.Л., Пустынский И.Н., и др. Диагностика и лечение рака гортаноглотки. Клинические рекомендации // Сибирский онкологический журнал. — 2014. — № 6. — С. 71–75. [Podvyaznikov SO, Choinzonov EL, Pustynsky IN, et al. Clinical recommendations. Siberian Journal of Oncology. 2014;6:71–75. (In Russ.)]
  3. Аксель Е.М. Статистика заболеваемости и смертности от злокачественных новообразований в 2015 году // Аксель Е.М., Давыдов М.И. Злокачественные новообразования в России и странах СНГ в 2000 г. — М.: РОНЦ им. Н.Н. Блохина РАМН, 2015. — С. 85–106. [Aksel EM. Statistics of morbidity and mortality from malignant neoplasms in 2015. Aksel EM, Davydov MI. Malignant neoplasms in Russia and CIS in 2000. Moscow: NN Blokhin Russian Cancer Research Center RAMS; 2015. Р. 85–106. (In Russ.)]
  4. Чойнзонов Е.Л., Старцева Ж.А., Мухамедов М.Р., и др. Локальная гипертермия в комбинированном лечении рака гортани и гортаноглотки // Сибирский онкологический журнал. — 2014. — № 5. — С. 5–9. [Choynzonov ЕL, Startseva ZА, Mukhamedov МR, et al. Local hyperthermia in combined modality treatment of laryngeal and laryngopharyngeal cancer. Siberian Journal of Oncology. 2014;5:5–9. (In Russ.)]
  5. Болотина Л. В., Владимирова Л. Ю., Деньгина Н.В., и др. Практические рекомендации по лечению злокачественных опухолей головы и шеи. Злокачественные опухоли // Практические рекомендации RUSSCO. — 2020. — Т. 10. — № 6. — С. 93–95. [Bolotina LV, Vladimirova LYu, Dengina NV, et al. Practical recommendations for the treatment of malignant tumors of the head and neck. Malignant tumors. RUSSCO Practice Guidelines. 2020;10(6):93–95. (In Russ.)]
  6. Мудунов А.М. Сравнительная оценка эффективности неоадъювантной химиотерапии в комплексном и комбинированном лечении плоскоклеточного рака слизистой оболочки полости рта и ротоглотки: дис. ... канд. мед. наук. — М., 2002. [Mudunov AM. Comparative evaluation of the effectiveness of neoadjuvant chemotherapy in the complex and combined treatment of squamous cell carcinoma of the oral mucosa and oropharynx [dissertation]. Moscow; 2002. (In Russ.)] Available from: https://medical-diss.com/medicina/sravnitelnaya-otsenka-effektivnosti-neoadyuvantnoy-himioterapii-v-kompleksnom-i-kombinirovannom-lechenii-ploskokletochnog
  7. Цандекова М.Р., Порханова Н.В., Кит О.И., и др. Малоинвазивная молекулярная диагностика серозной аденокарциномы яичника высокой и низкой степени злокачественности // Онкогинекология. — 2021. — № 4. — С. 35–50. [Tsandekova MR, Porkhanova NV, Kit OI, et al. Minimally invasive molecular diagnostics of high and low grade serous ovarian adenocarcinoma. Oncogynecology. 2021;4:35–50. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.52313/22278710_2021_4_35
  8. Кутилин Д.С. Регуляция экспрессии генов раково-тестикулярных антигенов у больных колоректальным раком // Молекулярная биология. — 2020. — Т. 54. — № 4. — С. 580–595. [Kutilin DS. Regulation of Gene Expression of Cancer/Testis Antigens in Colorectal Cancer Patients. Mol Biol (Mosk). 2020;54(4):580–595. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.31857/S0026898420040096
  9. Димитриади Т.А., Бурцев Д.В., Дженкова Е.А., и др. Дифференциальная экспрессия микроРНК и их генов-мишеней при цервикальных интраэпителиальных неоплазиях разной степени тяжести // Успехи молекулярной онкологии. — 2020 — Т. 7. — № 2. — С. 47–61. [Dimitriadi TA, Burtsev DV, Dzhenkova EA, et al. Differential expression of microRNAs and their target genes in cervical intraepithelial neoplasias of varying severity. Advances in Molecular Oncology. 2020;7(2):47–61. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.17650/2313-805X-2020-7-2-47-61
  10. Cheraghlou S, Torabi SJ, Husain ZA, et al. HPV status in unknown primary head and neck cancer: Prognosis and treatment outcomes. Laryngoscope. 2019;129(3):684–691. doi: https://doi.org/10.1002/lary.27475
  11. Andratschke M, Hagedorn H, Nerlich AG. HPV infection in oral, pharyngeal and laryngeal papillomas. HNO. 2015;63(11):768–772. doi: https://doi.org/10.1007/s00106-015-0079-5
  12. Sharma S, Javadekar SM, Pandey M, et al. Homology and enzymatic requirements of microhomology-dependent alternative end joining. Cell Death Dis. 2015;6(3):e1697. doi: https://doi.org/10.1038/cddis.2015.58
  13. Berlin A, Lalonde E, Sykes J, et al. NBN gain is predictive for adverse outcome following image-guided radiotherapy for localized prostate cancer. Oncotarget. 2014;5(22):11081–11090. doi: https://doi.org/10.18632/oncotarget.2404
  14. Yang MH, Chiang WC, Chou TY, et al. Increased NBS1 expression is a marker of aggressive head and neck cancer and overexpression of NBS1 contributes to transformation. Clin Cancer Res. 2006;12(2):507–515. doi: https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-05-1231
  15. Hsu DS, Chang SY, Liu CJ, et al. Identification of increased NBS1 expression as a prognostic marker of squamous cell carcinoma of the oral cavity. Cancer Sci. 2010;101(4):1029–1037. doi: https://doi.org/10.1111/j.1349-7006.2009.01471.x
  16. Gregg SQ, Robinson AR, Niedernhofer LJ. Physiological consequences of defects in ERCC1-XPF DNA repair endonuclease. DNA Repair (Amst). 2011:10(7):781–791. doi: https://doi.org/10.1016/j.dnarep.2011.04.026
  17. Qiu J, Qian Y, Chen V, et al. Human exonuclease 1 functionally complements its yeast homologues in DNA recombination, RNA primer removal, and mutation avoidance. J Biol Chem. 1999;274(25):17893–17900. doi: https://doi.org/10.1074/jbc.274.25.17893
  18. Ellenberger T, Tomkinson AE. Eukaryotic DNA ligases: structural and functional insights. Ann Rev Biochem. 2008;77:313–338. doi: https://doi.org/10.1146/annurev.biochem.77.061306.123941
  19. Кутилин Д.С., Кошелева Н.Г., Гусарева М.А., и др. Влияние транскрипционной активности генов, регулирующих репарацию ДНК, на эффективность лучевой терапии опухолей прямой кишки // Современные проблемы науки и образования. — 2019. — № 6. [Kutilin DS, Kosheleva NG, Gusareva MA, et al. Influence of transcriptional activity of genes regulating DNA repair on the effectiveness of radiation therapy for rectal tumors. Modern Problems of Science and Education. 2019;6. (In Russ.)] doi: https://doi.org/10.17513/spno.29353
  20. Кутилин Д.С., Айрапетова Т.Г., Анистратов П.А., и др. Изменение относительной копийности генетических локусов во внеклеточной ДНК у пациентов с аденокарциномой легкого // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Естественные науки. — 2017. — № 3–2 (195–2). — С. 74–82. [Kutilin DS, Airapetova TG, Anistratov PA, et al. Changes in the relative copy number of genetic loci in extracellular DNA in patients with lung adenocarcinoma. News of Higher Educational Institutions. North Caucasian Region. Natural Sciences. 2017;3–2(195–2):74–82. (In Russ.)]

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
2. Рис. 1. Дизайн исследования

Скачать (715KB)
3. Рис. 2. «Вулкан плот» и сеть PPI DEG: A — DEG были выбраны с кратным изменением ≥ 2 или ≤ –2 и скорректированным p-значением < 0,05. Зеленая точка показывает, что экспрессия гена в опухоли была вдвое меньше, чем в нормальных тканях, тогда как красная точка — что экспрессия гена в опухоли более чем в 2 раза выше относительно нормальных тканей (p < 0,05). Черные точки представляют гены, которые не считались дифференциально экспрессируемыми; Б — сеть PPI DEG была построена с использованием Cytoscape, PPI — белок-белковое взаимодействие, DEG — дифференциально экспрессируемые гены

Скачать (537KB)
4. Рис. 3. Анализ генов-концентраторов и их коэкспрессируемых генов, а также иерархическая кластеризация генов-концентраторов: A — гены-концентраторы и их коэкспрессируемые гены, проанализированные с помощью cBioPortal. Узлы с жирными черными контурами представляют собой гены-концентраторы, узлы с тонкими черными контурами — коэкспрессируемые гены. Цвет в круге представляет собой полное изменение гена в геномных профилях, включая повышенную и пониженную экспрессию. Интенсивность цвета указывает на большее изменение. Синяя стрелка обозначает изменение состояния; зеленая — контроль-экспрессии; Б — образцы, сгруппированные коричневой полосой, не являются злокачественными образцами, а образцы, сгруппированные синей полосой, являются образцами рака языка; В, Г — образцы, сгруппированные коричневой полосой, являются HPV-положительными образцами, а образцы, сгруппированные синей полосой, — HPV-отрицательными. Красный цвет указывает на активацию генов, а синий — на подавление активности генов

Скачать (513KB)
5. Рис. 4. Геномное положение амплифицированных и делетированных областей

Скачать (451KB)
6. Рис. 5. Показатель относительной копийности генов в образцах больных плоскоклеточным раком языка, чувствительных и резистентных к препаратам платины Примечание. Статистически значимые отличия: * — от нормальной ткани (p < 0,01); ** — между двумя группами больных (p < 0,01).

Скачать (394KB)
7. Рис. 6. Особенности относительной экспрессии генов у больных плоскоклеточным раком языка, чувствительных и резистентным к препаратам платины Примечание. Статистически значимые отличия: * — от нормальной ткани (p < 0,01); ** — между двумя группами больных (p < 0,01).

Скачать (216KB)
8. Рис. 7. Особенности относительной копийности генов у больных плоскоклеточным раком языка, чувствительных и резистентным к препаратам платины, во внДНК плазмы крови Примечание. Статистически значимые отличия: * — от условно здоровых доноров (p < 0,01); ** — между двумя группами больных (p < 0,01).

Скачать (189KB)
9. Рис. 8. ROC-кривые классификации групп больных плоскоклеточным раком языка, чувствительных (сплошная линия) и резистентных (прерывистая линия) к терапии, на основании показателя копийности генов. Представлены ROC-кривые со значением AUC ≥ 0,70

Скачать (235KB)
10. Рис. 9. LASSO-пенализованная модель для логистической регрессии уровня относительной копийности генетических локусов во внДНК плазмы крови: A — распределение регрессионных коэффициентов в bootstrap-наборах данных; Б — важность переменных в bootstrap-моделях; В — ROC-кривые для классификации образцов при помощи оптимизированной (сплошная линия) и неоптимизированной (прерывистая линия) моделей

Скачать (216KB)
11. Приложение
Скачать (194KB)

© Издательство "Педиатръ", 2024



Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах