Современная молекулярная диагностика на основе микроРНК для прогноза поведения уротелиальной карциномы

Введение. Рак мочевого пузыря, или уротелиальная карцинома, представляет собой распространенное, агрессивное и до сих пор трудно прогнозируемое заболевание. Для проведения адекватной терапии крайне необходима своевременная диагностика, поскольку раннее выявление этой опухоли может значительно увеличить выживаемость пациента в любом возрасте. Все большую значимость приобретают молекулярно-генетические исследования у онкологических пациентов, в том числе с карциномой уротелия. В мировой литературе описан и практически используется ряд основных молекулярно-генетических биомаркеров уротелиальной карциномы, однако сведения о роли исследований микроРНК (miRNA) в диагностике этого заболевания стали доступны лишь в последние годы.

Цель исследования - изучение информации в мировой медицинской литературе о значении идентификации miRNA в резецированных тканях мочевого пузыря с немышечно-инвазивными уротелиальными опухолями.

Материалы и методы. Изучены публикации мировой научной литературы в базах данных PubMed, CrossRef и Scopus за 2001-2022 гг.

Результаты. Результаты исследований демонстрируют, что прогностические уровни некоторых miRNA, а также ассоциированных с ними белков следует оценивать в исходной опухолевой ткани и везикулах мочи в разных клинических условиях. Применение молекулярно-генетического исследования как одного из новых методов диагностики позволит персонализировать подход к лечению конкретного пациента и при необходимости сделать выбор в пользу более агрессивного метода лечения. В свою очередь, это позволит увеличить общую выживаемость и повысить качество жизни пациента с агрессивной опухолью.

Заключение. Следующие несколько лет предполагают появление множества новых открытий, которые помогут раскрыть секреты нарушения регуляции miRNA при уротелиальной карциноме, что приведет к разработке и применению новой таргетной терапии у этого контингента пациентов.

1. Siegel R.L., Miller K.D., Jemal A. Cancer statistics, 2015. CA Cancer J Clin 2015;65(1):5-29. DOI: 10.3322/caac.21254

2. Huang R., Zheng Z., Xian S. et al. Identification of prognostic and bone metastatic alternative splicing signatures in bladder cancer. Bioengineered 2021;12(1):5289-304. DOI: 10.1080/21655979.2021.1964252

3. Seidl C. Targets for therapy of bladder cancer. Semin Nucl Med 2020;50(2):162-70. DOI: 10.1053/j.semnuclmed.2020.02.006

4. Stenzl A., Cowan N.C., De Santis M. et al. Treatment of muscle-invasive and metastatic bladder cancer: update of the EAU guidelines. Eur Urol 2011;59(6):1009-18. DOI: 10.1016/j.eururo.2011.03.023

5. Wu L., Qu X. Cancer biomarker detection: recent achievements and challenges. Chem Soc Rev 2015;44(10):2963-97. DOI: 10.1039/c4cs00370e

6. Dimashkieh H., Wolff D.J., Smith T.M. et al. Evaluation of urovysion andcytology for bladder cancer detection: a study of 1835 paired urine samples with clinical and histologiccorrelation. Cancer Cytopathol 2013;121(10):591-7. DOI: 10.1002/cncy.21327

7. Dhondt B., Van Deun J., Vermaerke S. et al. Urinary extracellular vesicle biomarkers in urological cancers: From discovery towards clinical implementation. Int J Biochem Cell Biol 2018;99:236-25. DOI: 10.1016/j.biocel.2018.04.009

8. Darwiche F., Parekh D.J., Gonzalgos M.L. Biomarkers for nonmuscle invasive bladder cancer: currenttests and future promise. Indian J Urol 2015;31(4):273-82. DOI: 10.4103/0970-1591.166448

9. Oeyen E., Hoekx L., Wachter S.D. et al. Bladder cancer diagnosis and follow-up: the current status and possible role of extracellular vesicles. Int J Mol Sci 2019;20(4):821. DOI: 10.3390/ijms20040821

10. Chen H., Pan Y., Jin X., Chen G. An immune cell infiltration-related gene signature predicts prognosis for bladder cancer. Sci Rep 2021;11(1):16679. DOI: 10.1038/s41598-021-96373-w

11. Valadi H., Ekstrom K., Bossios A. et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nat Cell Biol 2007;9(6):654-9. DOI: 10.1038/ncb1596

12. Ромакина В.В., Жиров И.В., Насонова С.Н. и др. МикроРНК как биомаркеры сердечно-сосудистых заболеваний. Кардиология 2018;58(1):66-71. DOI: 10.18087/cardio.2018.1.10083 Romakina V.V., Zhirov I.V., Nasonova S.N. et al. MicroRNAs as biomarkers of cardiovascular diseases. Kardiologiya = Cardiology 2018;58(1):66-71. (In Russ.). DOI: 10.18087/cardio.2018.1.10083

13. Гареев И.Ф., Сафин Ш.М., Джао Ш., Янг Г. Циркулирующие микроРНК как новые потенциальные биомаркеры для ранней диагностики и прогноза спонтанного внутримозгового крово-излияния у людей. Медицинский вестник Башкортостана 2017;12(6):120-5.

14. Liu L., Wang S., Cao X., Liu J. Analysis of circulating microRNA biomarkers for breast cancer detection: a meta-analysis. Tumour Biol 2014;35(12):12245-53. DOI: 10.1007/s13277-014-2533-5

15. Cui Z., Lin D., Song W. et al. Diagnostic value of circulating microRNAs as biomarkers for breast cancer: a meta-analysis study. Tumour Biol 2015;36(2):829-39. DOI: 10.1007/s13277-014-2700-8

16. Tang S., Fan W., Xie J. et al. The role of ncRNAs in the diagnosis, prognosis and clinicopathological features of breast cancer: a systematic review and meta-analysis. Oncotarget 2017;8(46):81215-25. DOI: 10.18632/oncotarget.20149

17. Borga C., Meeran S.M., Fassan M. Non-coding RNAs, a real next-gen class of biomarkers? Noncoding RNA Res 2019;4(3):80-1. DOI: 10.1016/j.ncrna.2019.10.001

18. Lin S., Gregory R.I. MicroRNA biogenesis pathways in cancer. Nat Rev Cancer 2015;15(6):321-33. DOI: 10.1038/nrc3932

19. Lee R.C., Feinbaum R.L., Ambros V. The C. elegans heterochronic gene lin-4 encodes small RNAs with antisense complementarity to lin-14. Cell 1993;75(5):843-54. DOI: 10.1016/0092-8674(93)90529-y

20. Lau N.C., Lim L.P., Weinstein E.G., Bartel D.P. An abundant class of tiny RNAs with probable regulatory roles in Caenorhabditis elegans. Science 2001;294(5543):858-62. DOI: 10.1126/science.1065062

21. Schubert M., Junker K., Heinzelmann J. Prognostic and predictive miRNA biomarkers in bladder, kidney and prostate cancer: Where do we stand in biomarker development? J Cancer Res Clin Oncol 2016;142(8):1673-95. DOI: 10.1007/s00432-015-2089-9

22. Sempere L.F., Kauppinen S. Translational implications of MicroRNAs in Clinical Diagnostics and Therapeutics. In: Handbook of cell signaling. Eds.: R.A. Bradshaw, E.A. Dennis. Oxford: Academic Press, 2009. Pp. 2965-2981.

23. O'Brien J., Hayder H., Zayed Y., Peng C. Overview of microRNA biogenesis, mechanisms of actions, and circulation. Front Endocrinol 2018;9:402. DOI: 10.3389/fendo.2018.00402

24. Peng Y., Croce C.M. The role of MicroRNAs in human cancer. Signal Transduct Target Ther 2016;1:15004. DOI: 10.1038/sigtrans.2015.4

25. Michael M.Z., O'Connor S.M., van Holst Pellekaan N.G., Young G.P. Reduced accumulation of specific microRNAs in colorectal neoplasia. Mol Cancer Res 2003;1(12):882-91.

26. Iorio M.V., Ferracin М., Liu C.G. et al. MicroRNA gene expression deregulation in human breast cancer. Cancer Res 2005;65(16):7065-70. DOI: 10.1158/0008-5472.Can-05-1783

27. Motieghader H., Kouhsar M., Najafi A. et al. mRNA-miRNA bipartite network reconstruction to predict prognostic module biomarkers in colorectal cancer stage differentiation. Mol Biosyst 2017;13(10):2168-80. DOI: 10.1039/c7mb00400a

28. Deng S.P., Zhu L., Huang D.S. Mining the bladder cancer-associated genes byan integrated strategy for the construction and analysis of differential co-expression networks. BMC Genomics 2015;16(3):S4. DOI: 10.1186/1471-2164-16-S3-S4

29. Gaballah H. Integration of Gene Coexpression Network, GO en-richment analysis for identification gene expression signature of invasive bladder carcinoma. Transcriptomics: Open Access 2016;126. DOI: 10.4172/2329-8936.1000126

30. Zhang X., Zhang M., Hou Y. et al. Single-cell analyses of transcriptional heterogeneity insquamous cell carcinoma of urinary bladder. Oncotarget 2016;7(40):66069—76. DOI: 10.18632/oncotarget.11803

31. Di Y., Chen D., Yu W., Yan L. Bladder cancer stage-associated hub genes revealed by WGCNA co-expression network analysis. Hereditas 2019;156:7. DOI: 10.1186/s41065-019-0083-y

32. Lv Z.T., Gao S.T., Cheng P. et al. Association between polymorphism rs12722 in COL5A1 andmusculoskeletal soft tissue injuries: a systematic review and meta-analysis. Oncotarget 2018;9(20):15365-74. DOI: 10.18632/oncotarget.23805

33. Li X., Wang Z., Tong H. et al. Effects of COL8A1 on the proliferation of muscle-derived satellite. Cell Biol Int 2018;42(9):1132-40. DOI: 10.1002/cbin.10979

34. Adam L., Wszolek M.F., Liu C.G. et al. Plasma microRNA profiles for bladder cancer detection. Urol Oncol 2013;31(8):1701-8. DOI: 0.1016/j.urolonc.2012.06.010

35. Andrew A.S., Karagas M.R., Schroeck F.R., Marsit C.J. MicroRNA Dysregulation and non-muscle-invasive bladder cancer prognosis. Cancer Epidemiol Biomark Prev 2019;28(4):782-8. DOI: 10.1158/1055-9965.EPI-18-0884

36. Taheri M., Shirvani-Farsani Z., Ghafouri-Fard S., Omrani M.D. Expression profile of microRNAs in bladder cancer and their application as biomarkers. Biomed Pharmacother 2020;131:110703. DOI: 10.1016/j.biopha.2020.110703

37. Zhu Y., Lu Y., Zhang Q. et al. MicroRNA-26a/b and their host genes cooperate to inhibit the G1/S transition by activating the pRb protein. Nucleic Acids Res 2012;40(10):4615-25. DOI: 10.1093/nar/gkr1278

38. Gottardo F., Liu C.G., Ferracin M. et al. Micro-RNA profiling in kidney and bladder cancers. Urol Oncol 2007;25(5):387-92. DOI: 10.1016/j.urolonc.2007.01.019

39. Christoph F., Schmidt B., Schmitz-Drager B.J., Schulz W.A. Over-expression and amplification of the c-myc gene in human urothelial carcinoma. Int J Cancer 1999;20,84(2):169-73. DOI: 10.1002/(sici)1097-0215(19990420)84:2<169::aid-ijc13>3.0.co;2-f

40. Moltzahn F., Olshen A.B., Baehner L. et al. Microfluidic-based multiplex qRT-PCR identifies diagnostic and prognostic microRNA signatures in the sera of prostate cancer patients. Cancer Res 2011;71(2):550-60. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-10-1229

41. Ghorbanmehr N., Gharbi S., Korsching E. et al. Mir-21-5p, miR-141-3p, and miR-205-5p levels in urine-promising biomarkers for the identification of prostate and bladder cancer. Prostate 2019;79(1):88-95. DOI: 10.1002/pros.23714

42. Yang H., Chen Z., Liu Z. MiR-20a-5p negatively regulates NR4A3 to promote metastasis in bladder cancer. J Oncol 2021;2021:1377989. DOI: 10.1155/2021/1377989

43. Lin J.T., Tsai K.W. Circulating miRNAs act as diagnostic biomarkers for bladder cancer in urine. Int J Mol Sci 2021;22(8):4278. DOI: 10.3390/ijms22084278

44. Tan J., Liu B., Zhou L. et al. LncRNA TUG1 promotes bladder cancer malignant behaviors by regulating the miR-320a/FOXQ1 axis. Cell Signal 2022;91:110216. DOI: 10.1016/j.cellsig.2021.110216

45. Guo P., Zhang G., Meng J. et al. Upregulation of long noncoding RNA TUG1 promotes bladder cancer cell proliferation, migration, and invasion by inhibiting miR-29c. Oncol Res 2018;26(7):1083-91. DOI: 10.3727/096504018X15152085755247

46. Long J., Menggen Q., Wuren Q. et al. Long noncoding RNA Taurine-Upregulated Gene1 (TUG1) promotes tumor growth and metastasis through TUG1/Mir-129-5p/Astrocyte-Elevated Gene-1 (AEG-1) axis in malignant melanoma. Med Sci Monit 2018;24:1547-59. DOI: 10.12659/msm.906616

47. Ren K., Li Z., Li Y. et al. Long non-coding RNA 10 taurine-upregulated gene 1 promotes cell proliferation and invasion in gastric cancer via negatively modulating miRNA-145-5p. Oncol Res 2016;25(5):789-98. DOI: 10.3727/096504016X14783677992682

48. Zhang M., Lu W., Huang Y. et al. Downregulation of the long non-coding RNA TUG1 inhibits the proliferation, migration, invasion and promotes apoptosis of renal cell carcinoma. J Mol Histol 2016;47(4):421-8. DOI: 10.1007/s10735-016-9683-2

49. Liu Q., Liu H., Cheng H. et al. Downregulation 19 of long noncoding RNA TUG1 inhibits proliferation and induces apoptosis through the TUG1/miR-142/ZEB2 axis in bladder cancer cells. Onco Targets Ther 2017;10:2461-71. DOI: 10.2147/OTT.S124595

50. Tan J., Qiu K., Li M., Liang Y. Double-negative feedback 20 loop between long non-coding RNA TUG1 and miR-145 promotes epithelial to mesenchymal transition and radioresistance in human bladder cancer cells. FEBS Lett 2015;589(20):3175-81. DOI: 10.1016/j.febslet.2015.08.020

51. Iliev R., Kleinova R., Juracek J. et al. Overexpression of long non-coding RNA TUG1 predicts poor prognosis and promotes cancer cell proliferation and migration in high-grade muscle-invasive bladder cancer. Tumour Biol 2016;37(10):13385-90. DOI: 10.1007/s13277-016-5177-9

52. Zhang S., Zhong G., He W. et al. lncRNA up-regulated in nonmuscle invasive bladder cancer facilitates tumor growth and acts as a negative prognostic factor of recurrence. J Urol 2016;196(4):1270-8. DOI: 10.1016/j.juro.2016.05.107

53. Huang M., Long Y., Jin Y. et al. Comprehensive analysis of the lncRNA-miRNA-mRNA regulatory network for bladder cancer. Transl Androl Urol 2021;10(3):1286-301. DOI: 10.21037/tau-21-81

54. Baumgart S., Meschkat P., Edelmann P. et al. MicroRNAs in tumor samples and urinary extracellular vesicles as a putative diagnostic tool for muscle-invasive bladder cancer. J Cancer Res Clin Oncol 2019;145(11):2725-36. DOI: 10.1007/s00432-019-03035-6

55. Piao X.M., Cha E.J., Yun S.J. et al. Role of exosomal miRNA in bladder cancer: a promising liquid biopsy biomarker. Int J Mol Sci 2021;22(4):1713. DOI: 10.3390/ijms22041713

56. Long J.D., Sullivan T.B., Humphrey J. et al. A non-invasive miRNA based assay to detectbladder cancer in cell-free urine. Am J Transl Res 2015;7(11):2500-9.

57. Stromme O., Heck K.A., Brede G. et al. Differentially expressed extracellular vesicle-contained microRNAs before and after transurethral resection of bladder tumors. Curr Issues Mol Biol 2021;43(1):286-300. DOI: 10.3390/cimb43010024

58. Li R., Chen X., Li X. et al. A four-miRNA signature in serum as a biomarker for bladder cancer diagnosis. Am J Transl Res 2022;14(7):4606-16.

59. Ware A.P., Kabekkodu S.P., Chawla A. et al. Diagnostic and prognostic potential clustered miRNAs in bladder cancer. 3 Biotech 2022;12(8):173. DOI: 10.1007/s13205-022-03225-z

60. Awadalla A., Zahran M.H., Abol-Enein H. et al. Identification of different miRNAs and their relevant miRNA targeted genes involved in sister chromatid cohesion and segregation (SCCS)/ chromatin remodeling pathway on T1G3 urothelial carcinoma (UC) response to BCG immunotherapy. Clin Genitourin Cancer 2022;20(3):e181-9. DOI: 10.1016/j.clgc.2021.12.001