Анализ микроРНК в ПСМА-положительной фракции внеклеточных нановезикул плазмы при раке предстательной железы

Введение. Циркулирующие в плазме микроРНК - перспективные маркеры для диагностики онкологических заболеваний, включая рак предстательной железы. Однако существующие технологии анализа циркулирующих микроРНК не обеспечивают необходимой диагностической значимости. Одним из возможных путей ее повышения является выделение мембранных внеклеточных нановезикул (ВНВ), секретируемых клетками предстательной железы. Можно предполагать, что анализ микроРНК в такой простатспецифической фракции ВНВ точнее отражает процесс развития рака предстательной железы и имеет больший диагностический потенциал.

Цель исследования - разработка метода выделения микроРНК из простатспецифической фракции ВНВ плазмы и оценка его диагностического потенциала.

Материалы и методы. В качестве простатспецифического маркера ВНВ был использован простатический специфический мембранный антиген (ПСМА). Общая популяция ВНВ плазмы была выделена с помощью двухфазной полимерной системы. Для выделения ПСМА-положительных (ПСМА⁽⁺⁾) ВНВ использовались суперпарамагнитные частицы, поверхность которых была функционализирована ДНК-аптамером, связывающим ПСМА. Анализ эффективности выделения ПСМА⁽⁺⁾ ВНВ проведен методами проточной цитометрии и дот-блоттинга. РНК из ВНВ была выделена методом протеолиза, анализ микроРНК выполнен с помощью полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией. Для оценки диагностической значимости метода были использованы образцы плазмы пациентов с раком предстательной железы (n = 33) и здоровых доноров (группа контроля) (n = 30).

Результаты. Разработана технология выделения ПСМА⁽⁺⁾ ВНВ плазмы и оценена ее эффективность. Показано, что анализ потенциально маркерных микроРНК в ПСМА⁽⁺⁾ ВНВ более эффективен, чем в общей популяции ВНВ, и позволяет детектировать статистически значимую разницу концентрации при сравнении групп рака предстательной железы и контроля. Заключение. Разработанная технология выделения ПСМА⁽⁺⁾ ВНВ может быть использована при создании новых методов диагностики рака предстательной железы.

1. Liu T., Mendes D.E., Berkman C.E. Functional prostate-specific membrane antigen is enriched in exosomes from prostate cancer cells. Int J Oncol 2014;44(3):918-22. DOI: 10.3892/ijo.2014.2256.

2. Potter S.R., Partin A.W. Tumor markers: an update on human kallikrein 2. Rev Urol 2000;2(4):221-2.

3. Duffy M.J. Biomarkers for prostate cancer: prostate-specific antigen and beyond. Clin Chem Lab Med 2020;58(3):326-39. DOI: 10.1515/cclm-2019-0693.

4. Basch E., Oliver T.K., Vickers A. et al. Screening for prostate cancer with prostate-specific antigen testing: American Society of Clinical Oncology Provisional Clinical Opinion. J Clin Oncol 2012;30(24):3020-5. DOI: 10.1200/JCO.2012.43.3441.

5. Мерабишвили М.В. Выживаемость онкологических больных. Выпуск 2. Часть 1. Под ред. Ю.А. Щербука. СПб.: Коста, 2011. 329 с.

6. Мерабишвили М.В. Выживаемость онкологических больных. Выпуск 2. Часть 2. Под ред. Ю.А. Щербука. СПб.: Коста, 2011. 406 с.

7. Luu H.N., Lin H.Y., S0rensen K.D. et al. miRNAs associated with prostate cancer risk and progression. BMC Urol 2017;17(18). DOI: 10.1186/s12894-017-0206-6.

8. Al-Kafaji G., Said H.M., Alam M.A., Al Naieb Z.T. Blood-based microRNAs as diagnostic biomarkers to discriminate localized prostate cancer from benign prostatic hyperplasia and allow cancer-risk stratification. Oncol Lett 2018;16(1):1357— 65. DOI: 10.3892/ol.2018.8778.

9. Bryzgunova O.E., Zaporozhchenko I.A., Lekchnov E.A. et al. Data analysis algorithm for the development of extracellular miRNA-based diagnostic systems for prostate cancer. PLoS One 2019;14(4):e0215003. DOI: 10.1371/journal.pone.0215003.

10. Konoshenko M.Y., Lekchnov E.A., Bryzgunova O.E. et al. The Panel of 12 cell-free microRNAs as potential biomarkers in prostate neoplasms. Diagnostics 2020;10(1):38. DOI: 10.3390/diagnostics10010038.

11. Abramovic I., Ulamec M., Katusic Bojanac A. et al. miRNA in prostate cancer: challenges toward translation. Epigenomics 2020;12(6):543-58. DOI: 10.2217/epi-2019-0275.

12. Sohel M.H. Extracellular/circulating microRNAs: release mechanisms, functions and challenges. Ach Life Sci 2016;10(2):175-86. DOI: 10.1016/j.als.2016.11.007.

13. Tutrone R., Donovan M.J., Torkler P. et al. Clinical utility of the exosome based ExoDx Prostate (IntelliScore) EPI test in men presenting for initial Biopsy with a PSA 2-10 ng/mL. Prostate Cancer Prostatic Dis 2020;23(4):607-14. DOI: 10.1038/s41391-020-0237-z.

14. Ruiz-Plazas X., Altuna-Coy A., Alves-Santiago M. et al. Liquid biopsybased exo-oncomiRNAs can predict prostate cancer aggressiveness. Cancers 2021;13(2):250. DOI: 10.3390/cancers13020250.

15. Valentino A., Reclusa P., Sirera R. et al. Exosomal microRNAs in liquid biopsies: future biomarkers for prostate cancer. Clin Transl Oncol 2017;19(6):651-7. DOI: 10.1007/s12094-016-1599-5.

16. Li W., Dong Y., Wang K.J. et al. Plasma exosomal miR-125a-5p and miR-141-5p as non-invasive biomarkers for prostate cancer. Neoplasma 2021;67(06):1314-8. DOI: 10.4149/neo_2020_191130N1234.

17. Slyusarenko M., Nikiforova N., Sidina E. et al. Formation and evaluation of a two-phase polymer system in human plasma as a method for extracellular nanovesicle isolation. Polymers 2021;13(3):458. DOI: 10.3390/polym13030458.

18. Bouchelouche K., Tagawa S.T., Goldsmith S.J. et al. PET/CT imaging and radioimmunotherapy of prostate cancer. Sem Nucl Med 2011;41(1):29-44. DOI: 10.1053/j.semnuclmed.2010.08.005.

19. Kim D., Jeong Y.Y., Jon S. A drug-loaded aptamer - gold nanoparticle bioconjugate for combined CT imaging and therapy of prostate cancer. ACS Nano 2010;4(7):3689-96. DOI: 10.1021/nn901877h.

20. Mizutani K., Terazawa R., Kameyama K. et al. Isolation of prostate cancer-related exosomes. Anticancer Res 2014;34(7):3419-23.

21. Brett S.I., Lucien F., Guo C. et al. Immunoaffinity based methods are superior to kits for purification of prostate derived extracellular vesicles from plasma samples. Prostate 2017;77(13):1335-43. DOI: 10.1002/pros.23393.

22. Brett S.I., Lucien F., Guo C. et al. Immunoaffinity based methods are superior to kits for purification of prostate derived extracellular vesicles from plasma samples. Prostate 2017;77(13):1335-43. DOI: 10.1002/pros.23393.

23. Walpole S.C., Prieto-Merino D., Edwards P. et al. The weight of nations: an estimation of adult human biomass. BMC Public Health 2012;12(1):439. DOI: 10.1186/1471-2458-12-439.

24. Leissner K.H., Tisell L.E. The weight of the human prostate. Scand J Urol Nephrol 1979;13(2):137-42. DOI: 10.3109/00365597909181168.

25. Song J., Bai Z., Han W. et al. Identification of suitable reference genes for qPCR analysis of serum microRNA in gastric cancer patients. Dig Dis Sci 2012;57(4):897-904. DOI: 10.1007/s10620-011-1981-7.

26. The Human Protein Athlas. Available at: https://www.proteinatlas.org.

27. Mestdagh P., Hartmann N., Baeriswyl L. et al. Evaluation of quantitative miRNA expression platforms in the microRNA quality control (miRQC) study. Nat Methods 2014;11(8):809-15. DOI: 10.1038/nmeth.3014.