Оценка уровня miR-21-5p, miR-451a и miR-144-3p в моче при дифференциальной диагностике

Введение. Ограниченные чувствительность и специфичность имеющихся методов диагностики рака предстательной железы (РПЖ) являются определяющими факторами для поиска новых маркеров. В ряде работ продемонстрирована потенциальная возможность определения экспрессии некоторых микроРНК в моче.

Цель исследования – оценка диагностического потенциала определения экспрессии микроРНК в моче при РПЖ. Материалы и методы. Проанализирована коллекция из осадка образцов мочи 19 пациентов с доброкачественной гиперплазией предстательной железы и 44 больных РПЖ. РНК выделяли с использованием набора miRNEasy Serum/ Plasma Kit. Выделенную из каждого образца РНК (16 мкл) конвертировали в комплементарную ДНК, которая служила матрицей в полимеразной цепной реакции в реальном времени. Для секвенирования библиотеки микроРНК были подготовлены с использованием MGIEasy Small RNA Library Prep Kit v.2.0. Сформированные наношарики ДНК помещали в секвенатор MGI DNBSEQ-G400. Результаты секвенирования обрабатывали с помощью IsoMiRmap. Различия в представленности микроРНК анализировали с помощью DESeq2. Для микроРНК-21 данные высокопроизводительного секвенирования были подтверждены результатами количественной полимеразной цепной реакции в реальном времени.

Результаты. Выявлено 1154 вида микроРНК, 11 из которых дифференциально представлены во всех группах сравнения. Наиболее значимые различия в клеточном осадке у пациентов с доброкачественной гиперплазией предстательной железы и РПЖ были зафиксированы для miR-451a (площадь под кривой (AUC) 0,98). В группах сравнения значимо различался уровень представленности 2 изоформ микроРНК: hsa-miR-144-3p|-1 (AUC 0,96) и hsa-miR-21-5p|+4 (AUC 0,68).

Заключение. Результаты дополняют доказательства того, что измененная экспрессия микроРНК miR-21, miR-451a и miR-144-3p связана с РПЖ, выявляется в образцах мочи, а также может быть потенциальным неинвазивным диагностическим критерием данного заболевания.

1. Rawla P. Epidemiology of prostate cancer. World J Oncol 2019;10(2):63–89. DOI: 10.14740/wjon1191

2. Sung H., Ferlay J., Siegel R.L. et al. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin 2021;71(3):209–49. DOI: 10.3322/caac.21660

3. Archer M., Dogra N., Kyprianou N. Inflammation as a driver of prostate cancer metastasis and therapeutic resistance. Cancers 2020;12:2984. DOI: 10.3390/cancers12102984

4. Prensner J.R., Rubin M.A., Wei J.T., Chinnaiyan A.M. Beyond PSA: the next generation of prostate cancer biomarkers. Sci Transl Med 2012;4(127):127rv123. DOI: 10.1126/scitranslmed.3003180

5. Draisma G., Etzioni R., Tsodikov A. et al. Lead time and overdiagnosis in prostate-specific antigen screening: importance of methods and context. J Natl Cancer Inst 2009;101(6):374–83. DOI: 10.1093/jnci/djp001

6. Carroll P.R., Parsons J.K., Andriole G. et al. NCCN guidelines insights: prostate cancer early detection, version 2.2016. J Natl Compr Cancer Netw 2016;14(5):509–19. DOI: 10.6004/jnccn.2016.0060

7. Wang W., Wang M., Wang L. et al. Diagnostic ability of %p2PSA and prostate health index for aggressive prostate cancer: a meta-analysis. Sci Rep 2014;4:5012. DOI: 10.1038/srep05012

8. Fradet Y., Saad F., Aprikian A. et al. Upm3, a new molecular urine test for the detection of prostate cancer. Urology 2004;64(2):311–5. DOI: 10.1016/j.urology.2004.03.052

9. Hessels D., Klein Gunnewiek J.M., van Oort I. et al. Dd3(pca3)-based molecular urine analysis for the diagnosis of prostate cancer. Eur Urol 2003;44(1):8–15. DOI: 10.1016/S0302-2838(03)00201-X

10. Nakanishi H., Groskopf J., Fritsche H.A. et al. PCA3 molecular urine assay correlates with prostate cancer tumor volume: Implication in selecting candidates for active surveillance. J Urol 2008;179(5):1804–9. DOI: 10.1016/j.juro.2008.01.013

11. Van Gils M.P., Cornel E.B., Hessels D. et al. Molecular PCA3 diagnostics on prostatic fluid. Prostate 2007;67(8):881–7. DOI: 10.1002/pros.20564

12. Cui Y., Cao W., Li Q. et al. Evaluation of prostate cancer antigen 3 for detecting prostate cancer: a systematic review and meta-analysis. Sci Rep 2016;6:25776. DOI: 10.1038/srep25776

13. He L., Hannon G.J. MicroRNAs: small RNAs with a big role in gene regulation. Nat Rev Genet 2004;5(7):522–31. DOI: 10.1038/nrg1379

14. Lewis H., Lance R., Troyer D. et al. miR-888 is an expressed prostatic secretions-derived microRNA that promotes prostate cell growth and migration. Cell Cycle 2014;13(2):227–39. DOI: 10.4161/cc.26984

15. Haj-Ahmad T.A., Abdalla M.A., Haj-Ahmad Y. Potential urinary miRNA biomarker candidates for the accurate detection of prostate cancer among benign prostatic hyperplasia patients. J Cancer 2014;5(3):182–91. DOI: 10.7150/jca.6799

16. Stuopelyte K., Daniunaite K., Bakavicius A. et al. The utility of urine-circulating miRNAs for detection of prostate cancer. Br J Cancer 2016;115(6):707–15. DOI: 10.1038/bjc.2016.233

17. Fredsøe J., Rasmussen A.K.I., Thomsen A.R. et al. Diagnostic and prognostic microRNA biomarkers for prostate cancer in cell-free urine. Eur Urol Focus 2018;4(6):825–33. DOI: 10.1016/j.euf.2017.02.018

18. Loher P., Karathanasis N., Londin E. et al. IsoMiRmap: fast, deterministic and exhaustive mining of isomiRs from short RNA-seq datasets. Bioinformatics 2021;37(13):1828–38. DOI: 10.1093/bioinformatics/btab016

19. Love M.I., Huber W., Anders S. Moderated estimation of fold change and dispersion for RNA-seq data with DESeq2. Genome Biol 2014;15(12):550. DOI: 10.1186/s13059-014-0550-8

20. Pan X., Wang R., Wang Z.X. The potential role of miR-451 in cancer diagnosis, prognosis, and therapy. Mol Cancer Ther 2013;12(7):1153–62. DOI: 10.1158/1535-7163.MCT-12-0802

21. Kretov D.A., Walawalkar I.A., Mora-Martin A. et al. Ago2-dependent processing allows miR-451 to evade the global microRNA turnover elicited during erythropoiesis. Mol Cell 2020;78(2):317–28.e6. DOI: 10.1016/j.molcel.2020.02.020

22. Kohrs N., Kolodziej S., Kuvardina O.N. et al. MiR144/451 expression is repressed by RUNX1 during megakaryopoiesis and disturbed by RUNX1/ETO. PLoS Genet 2016;12(3):e1005946. DOI: 10.1371/journal.pgen.1005946

23. Azzouzi I., Moest H., Wollscheid B. et al. Deep sequencing and proteomic analysis of the microRNA-induced silencing complex in human red blood cells. Exp Hematol 2015;43(5):382–92. DOI: 10.1016/j.exphem.2015.01.007

24. Foley S.J., Soloman L.Z., Wedderburn A.W. et al. A prospective study of the natural history of hematuria associated with benign prostatic hyperplasia and the effect of finasteride. J Urol 2000;163(2):496–8. DOI: 10.1016/S0022-5347(05)67910-4

25. Ghandi M., Huang F.W., Jané-Valbuena J. et al. Next-generation characterization of the Cancer Cell Line Encyclopedia. Nature 2019;569(7757):503–8. DOI: 10.1038/s41586-019-1186-3

26. Liu Y., Yang H.Z., Jiang Y.J., Xu L.Q. MiR-451a is downregulated and targets PSMB8 in prostate cancer. Kaohsiung J Med Sci 2020;36(7):494–500. DOI: 10.1002/kjm2.12196

27. Sun X.B., Chen Y.W., Yao Q.S. et al. MicroRNA-144 suppresses prostate cancer growth and metastasis by targeting EZH2. Technol Cancer Res Treat 2021;20:1533033821989817. DOI: 10.1177/1533033821989817

28. Bai M., Lei Y., Wang M. et al. Long non-coding RNA SNHG17 promotes cell proliferation and invasion in castration-resistant prostate cancer by targeting the miR-144/CD51 axis. Front Genet 2020;11:274. DOI: 10.3389/fgene.2020.00274

29. Wang G., Yao L., Yang T. et al. MiR-451 suppresses the growth, migration, and invasion of prostate cancer cells by targeting macrophage migration inhibitory factor. Transl Cancer Res 2019;8(2):647–54. DOI: 10.21037/tcr.2019.03.28

30. Fan B., Jin X., Ding Q. et al. Expression of miR-451a in prostate cancer and its effect on prognosis. Iran J Public Health 2021;50(4):772–9. DOI: 10.18502/ijph.v50i4.6002

31. Cappellesso R., Tinazzi A., Giurici T. et al. Programmed cell death 4 and microRNA 21 inverse expression is maintained in cells and exosomes from ovarian serous carcinoma effusions. Cancer Cytopathol 2014;122(9):685–93. DOI: 10.1002/cncy.21442

32. Chan J.A., Krichevsky A.M., Kosik K.S. MicroRNA-21 is an antiapoptotic factor in human glioblastoma cells. Cancer Res 2005;65(14):6029–33. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-05-0137

33. Meng F., Henson R., Wehbe-Janek H. et al. MicroRNA-21 regulates expression of the PTEN tumor suppressor gene in human hepatocellular cancer. Gastroenterology 2007;133(2):647–58. DOI: 10.1053/j.gastro.2007.05.022

34. Venturutti L., Romero L.V., Urtreger A.J. et al. Stat3 regulates ErbB-2 expression and co-opts ErbB-2 nuclear function to induce miR-21 expression, PDCD4 downregulation and breast cancer metastasis. Oncogene 2016;35(17):2208–22. DOI: 10.1038/onc.2015.28

35. Chan J.K., Blansit K., Kiet T. et al. The inhibition of mir-21 promotes apoptosis and chemosensitivity in ovarian cancer. Gynecol Oncol 2014;132(3):739–44. DOI: 10.1016/j.ygyno.2014.01.034

36. Xue X., Liu Y., Wang Y. et al. Mir-21 and mir-155 promote non-small cell lung cancer progression by downregulating socs1, socs6, and pten. Oncotarget 2016;7(51):84508–19. DOI: 10.18632/oncotarget.13022

37. Wu Y., Song Y., Xiong Y. et al. MicroRNA-21 (miR-21) promotes cell growth and invasion by repressing tumor suppressor PTEN in colorectal cancer. Cell Physiol Biochem 2017;43(3):945–58. DOI: 10.1159/000481648

38. Asangani I.A., Rasheed S.A.K., Nikolova D.A. et al. MicroRNA-21 (miR-21) post-transcriptionally downregulates tumor suppressor Pdcd4 and stimulates invasion, intravasation and metastasis in colorectal cancer. Oncogene 2008;27(15):2128–36. DOI: 10.1038/sj.onc.1210856

39. Wang C., Peng R., Zeng M. et al. An autoregulatory feedback loop of miR-21/VMP1 is responsible for the abnormal expression of miR-21 in colorectal cancer cells. Cell Death Dis 2020;11(12):1067. DOI: 10.1038/s41419-020-03265-4

40. Melbø-Jørgensen C., Ness N., Andersen S. et al. Stromal expression of miR-21 predicts biochemical failure in prostate cancer patients with Gleason score 6. PLoS One 2014;9:e113039. DOI: 10.1371/journal.pone.0113039

41. Ribas J., Ni X., Haffner M. et al. MiR-21: an androgen receptor-regulated microRNA that promotes hormone-dependent and hormone-independent prostate cancer growth. Cancer Res 2009;69(18):7165–9. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-09-1448

42. Li T., Li R.S., Li Y.H. et al. MiR-21 as an independent biochemical recurrence predictor and potential therapeutic target for prostate cancer. J Urol 2012;187(4):1466–72. DOI: 10.1016/j.juro.2011.11.082

43. Porzycki P., Ciszkowicz E., Semik M., Tyrka M. Combination of three miRNA (miR-141, miR-21, and miR-375) as potential diagnostic tool for prostate cancer recognition. Int Urol Nephrol 2018;50(9):1619–26. DOI: 10.1007/s11255-018-1938-2

44. Yang B., Liu Z., Ning H. et al. MicroRNA-21 in peripheral blood mononuclear cells as a novel biomarker in the diagnosis and prognosis of prostate cancer. Cancer Biomark 2016;17(2):223–30. DOI: 10.3233/CBM-160634

45. Seputra K.P., Purnomo B.B., Susianti H. et al. miRNA-21 as reliable serum diagnostic biomarker candidate for metastatic progressive prostate cancer: meta-analysis approach. Med Arch 2021;75(5):347–50. DOI: 10.5455/medarh.2021.75.347-350

46. 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

47. Danarto R., Astuti I., Umbas R., Haryana S.M. Urine miR-21-5p and miR-200c-3p as potential non-invasive biomarkers in patients with prostate cancer. Turk J Urol 2019;46(1):26–30. DOI: 10.5152/tud.2019.19163

48. Gunawan R.R., Astuti I., Danarto H.R. miRNA-21 as high potential prostate cancer biomarker in prostate cancer patients in Indonesia. Asian Pac J Cancer Prev 2023;24(3):1095–9. DOI: 10.31557/APJCP.2023.24.3.1095