Метилирование 10 генов микроРНК при светлоклеточном раке почки и их диагностическое значение

Введение. Светлоклеточный почечно-клеточный рак почки (скПКР) характеризуется высокой частотой (30–40 %) случаев летальных исходов, которая при метастазировании достигает 90 %. Отсутствие эффективной диагностики на ранних стадиях заболевания указывает на необходимость поиска новых маркеров скПКР.

Цель работы – определение роли метилирования группы генов супрессорных микроРНК (миРНК) в патогенезе и прогрессировании скПКР и идентификация маркеров для диагностики скПКР и прогноза метастазирования.

Материалы и методы. Методом бисульфитной конверсии ДНК с последующей метилспецифичной полимеразной цепной реакцией определено изменение статуса метилирования 10 генов миРНК в образцах ДНК опухоли и парных гистологически неизмененных тканях 70 больных скПКР, а также в образцах ДНК тканей почки 19 умерших от неонкологических заболеваний. Метилирование генов MIR-107, -130b и -148a при скПКР в данной работе исследовано впервые.

Результаты. Показано, что 8 генов миРНК (MIR-9-1/3, -34b/c, -124a-1/2/3, -129-2, -130b) метилированы в опухолях скПКР с достоверно более высокой частотой, чем в парной гистологически неизмененной ткани почки. Установлена значимая связь метилирования 4 генов миРНК (MIR-107, -124a-3, -129-2, -130b) с показателями прогрессирования скПКР (стадия, размер опухоли, степень дифференцировки), в том числе для генов MIR-107 и -129-2 – с метастазированием в лимфатические узлы или отдаленные органы. Связь метилирования генов MIR-107 и -130b с прогрессированием заболевания показана впервые. Составлены потенциальные системы маркеров для диагностики скПКР на основе биопсийного материала; по данным ROC-анализа 2 системы маркеров из 4 и 5 генов (MIR-9-1, -34b/c, -124a-3, -129-2; и с добавлением MIR-130b) характеризуются клинической чувствительностью 90 % и специфичностью 94 % (площадь под ROC-кривой 0,93 и 0,94 соответственно).

Заключение. Полученные результаты в дальнейшем лягут в основу разработки метода неинвазивной диагностики скПКР. Таким образом, показана связь метилирования ряда генов миРНК с патогенезом и прогрессированием скПКР и их потенциальное диагностическое значение.

1. Vasudev N. S., Selby P. J., Banks R. E. Renal cancer biomarkers: the promise of personalized care. BMC Med 2012;10:112. DOI: 10.1186/1741-7015-10-112. PMID: 23016578.

2. Cairns P. Renal cell carcinoma. Cancer Biomark 2011;9(1–6):461–73. DOI: 10.3233/CBM- 2011–0176. PMID: 22112490.

3. Rydzanicz M., Wrzesinski T., Bluyssen H. A., Wesoly J. Genomics and epigenomics of clear cell renal cell carcinoma: recent developments and potential applications. Cancer Lett 2013;341(2):111–26. DOI: 10.1016/j.canlet.2013.08.006. PMID: 23933176.

4. Randall J. M., Millard F., Kurzrock R. Molecular aberrations, targeted therapy, and renal cell carcinoma: current state-of-the-art. Cancer Metastasis Rev 2014;33(4):1109–24. DOI: 10.1007/s10555-014-9533-1. PMID: 25365943.

5. Каприн А. Д., Старинский В. В., Петрова Г. В. Состояние онкологической помощи населению России в 2015 году. М.: МНИОИ им. П. А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, 2016. 236 с. [Kaprin A. D., Starinskiy V. V., Petrova G. V. State of oncological care in Russia in 2015. Moscow: MNIOI im. P. A. Gertsena – filial FGBU “NMIRTS” Minzdrava Rossii, 2016. 236 p. (In Russ.)].

6. Jones P. A. Functions of DNA methylation: islands, start sites, gene bodies and beyond. Nat Rev Genet 2012;13(7):484–92. DOI: 10.1038/nrg3230. PMID: 22641018.

7. Vrba L., Muñoz-Rodríguez J. L., Stampfer M. R., Futscher B. W. miRNA gene promoters are frequent targets of aberrant DNA methylation in human breast cancer. PLoS One 2013;8(1):e54398. DOI: 10.1371/journal.pone.0054398. PMID: 23342147.

8. Kunej T., Godnic I., Ferdin J. et al. Epigenetic regulation of microRNAs in cancer: an integrated review of literature. Mutat Res 2011;717(1–2):77–84. DOI: 10.1016/j.mrfmmm.2011.03.008. PMID: 21420983.

9. Piletič K., Kunej T. MicroRNA epigenetic signatures in human disease. Arch Toxicol 2016;90(10):2405–19. DOI: 10.1007/s00204-016-1815-7. PMID: 27557899.

10. Baylin S. B., Jones P. A. Epigenetic determinants of cancer. Cold Spring Harb Perspect Biol 2016;8(9):a019505. DOI: 10.1101/cshperspect.a019505. PMID: 27194046.

11. Рыков С. В., Ходырев Д. С., Пронина И. В. и др. Новые гены микроРНК, подверженные метилированию в опухолях легкого. Генетика 2013;49(7):896–901. [Rykov S. V., Khodyrev D. S., Pronina I. V. et al. Novel miRNA genes methylated in lung tumors. Genetika = Genetics 2013;49(7):896–901. (In Russ.)]. DOI: 10.7868/S0016675813070114.

12. Логинов В. И., Бурденный А. М., Пронина И. В. и др. Идентификация новых генов микроРНК, гиперметилированных при раке молочной железы. Молекулярная биология 2016;50(5): 797–802. [Loginov V. I., Burdennyy A. M., Pronina I. V. et al. Novel miRNA genes hypermethylated in breast cancer. Molekulyarnaya biologiya = Molecular Biology 2016;50(5):797–802. (In Russ.)]. DOI: 10.7868/S0026898416050104.

13. Pronina I. V., Loginov V. I., Burdennyy A. M. et al. DNA methylation contributes to deregulation of 12 cancerassociated microRNAs and breast cancer progression. Gene 2017;604:1–8. DOI: 10.1016/j.gene.2016.12.018. PMID: 27998789.

14. Логинов В. И., Рыков С. В., Фридман М. В., Брага Э. А. Метилирование генов микроРНК и онкогенез. Биохимия 2015;80(2):184–203. [Loginov V. I., Rykov S. V., Fridman M. V., Braga E. A. Methylation of miRNA genes and oncogenesis. Biokhimiya = Biochemistry 2015;80(2):184–203. (In Russ.)]. DOI: 10.1134/S0006297915020029.

15. Береснева Е. В., Рыков С. В., Ходырев Д. С. и др. Профиль метилирования группы генов микроРНК при светлоклеточном почечно-клеточном раке; связь с прогрессией рака. Генетика 2013;49(3): 366–75. [Beresneva E. V., Rykov S. V., Khodyrev D. S. et al. Methylation profile of group of miRNA genes in clear cell renal cell carcinoma; involvement in cancer progression. Genetika = Genetics 2013;49(3):366–75. (In Russ.)]. DOI: 10.1134/S1022795413030034. PMID: 23755536.

16. Береснева Е. В., Логинов В. И., Ходырев Д. С. и др. Гиперметилированные гены микроРНК как потенциальные маркеры светлоклеточного рака почки. Клиническая лабораторная диагностика 2017;62(1):13–8. [Beresneva E. V., Loginov V. I., Khodyrev D. S. et al. The hyper-methylated genes microRNA as potential markers of clear-cell carcinoma of kidney. Clinicheskaya laboratornaya diagnostika = Clinical Laboratory Diagnostics 2017;62(1):13–8. (In Russ.)]. DOI: 10.18821/0869-2084-2017-62-1-13-18.

17. Sobin L. H., Gospodarowicz M. K., Wittekind Ch. International Union against Cancer. TNM classification of malignant tumours. 7th edn, 2009. Chichester, West Sussex, UK; Hoboken, NJ: Wiley-Blackwell, 2010. Pp. 332. Available at: https://www.ncbi.nlm.nih.gov/nlmcatalog/101511218.

18. Loginov V. I., Dmitriev A. A., Senchenko V. N. et al. Tumor suppressor function of the SEMA3B gene in human lung and renal cancers. PLos One 2015;10(5):e0123369. DOI: 10.1371/journal.pone.0123369. PMID: 25961819.

19. Lee K. H., Lotterman C., Karikari C. et al. Epigenetic silencing of MicroRNA miR-107 regulates cyclin-dependent kinase 6 expression in pancreatic cancer. Pancreatology 2009;9(3):293–301. DOI: 10.1159/000186051. PMID: 19407485.

20. Yang C., Cai J., Wang Q. et al. Epigenetic silencing of miR-130b in ovarian cancer promotes the development of multidrug resistance by targeting colony-stimulating factor 1. Gynecol Oncol 2012;124(2):325–34. DOI: 10.1016/j.ygyno.2011.10.013. PMID: 22005523.

21. Li H. P., Huang H. Y., Lai Y. R. et al. Silencing of miRNA-148a by hyper methylation activates the integrin-mediated signaling pathway in nasopharyngeal carcinoma. Oncotarget 2014;5(17):7610–24. DOI: 10.18632/oncotarget.2282. PMID: 25277193.

22. Long X. R., He Y., Huang C., Li J. Micro-RNA-148a is silenced by hypermethylation and interacts with DNA methyltransferase 1 in hepatocellular carcinogenesis. Int J Oncol 2014;44(6):1915–22. DOI: 10.3892/ijo.2014.2373. PMID: 24714841.

23. Sun J., Song Y., Wang Z. et al. Clinical significance of promoter region hypermethylation of microRNA-148a in gastrointestinal cancers. Onco Targets Ther 2014;7:853–63. DOI: 10.2147/OTT.S60888. PMID: 24920927.

24. Cao H., Liu Z., Wang R. et al. miR-148a suppresses human renal cell carcinoma malignancy by targeting AKT2. Oncol Rep 2017;37(1):147–54. DOI: 10.3892/or.2016.5257. PMID: 27878305.

25. Kim E. A., Kim T. G., Sung E. G. et al. miR-148a increases the sensitivity to cisplatin by targeting Rab14 in renal cancer cells. Int J Oncol 2017;50(3):984–92. DOI: 10.3892/ijo.2017.3851. PMID: 28098870.

26. Redova M., Poprach A., Nekvindova J. et al. Circulating miR-378 and miR-451 in serum are potential biomarkers for renal cell carcinoma. J Transl Med 2012;10:55. DOI: 10.1186/1479-5876-10-55. PMID: 22440013.

27. Wang C., Hu J., Lu M. et al. A panel of five serum miRNAs as a potential diagnostic tool for early-stage renal cell carcinoma. Sci Rep 2015;5:7610. DOI: 10.1038/srep07610. PMID: 25556603.

28. Yadav S., Khandelwal M., Seth A. et al. Serum microRNA expression profiling: potential diagnostic implications of a panel of serum microRNAs for clear cell renal cell cancer. Urology 2017;104:64–9. DOI: 10.1016/j.urology.2017.03.013. PMID: 28336290.

29. Marconi L., Dabestani S., Lam T. B. et al. Systematic review and meta-analysis of diagnostic accuracy of percutaneous renal tumour biopsy. Eur Urol 2016;69:660–73. DOI: 10.1016/j.eururo.2016.04.027. PMID: 27157997.