Cancer UrologyCancer UrologyОнкоурология1726-97761996-1812Publishing House ABV Press75610.17650/1726-9776-2018-14-1-87-93DIAGNOSIS AND TREATMENT OF URINARY SYSTEM TUMORS. PROSTATE CANCERДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ОПУХОЛЕЙ МОЧЕПОЛОВОЙ СИСТЕМЫ. Рак предстательной железыCirculating microRNA expression in connection with prostate cancer lymphogenous metastasisЭкспрессия циркулирующих микроРНК в связи с лимфогенным метастазированием рака предстательной железыhttps://orcid.org/0000-0002-6668-5028ShkurnikovM. Yu.ШкурниковМ. Ю.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Максим Юрьевич Шкурников.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3, SPIN-код: 7023-4575

mshkurnikov@gmail.comMakarovaYu. A.МакароваЮ. А.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Юлия Алексеевна Макарова.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

j-makarova@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-9414-2573KnyazevE. N.КнязевЕ. Н.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Евгений Николаевич Князев.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

knyazevevg@gmail.comZotikovA. A.ЗотиковА. А.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Александр Александрович Зотиков.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

azdoc90@gmail.comNyushkoK. M.НюшкоК. М.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Кирилл Михайлович Нюшко.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

kirandja@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0002-3398-4128AlekseevB. Ya.АлексеевБ. Я.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Борис Яковлевич Алексеев.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

byalekseev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-8784-8415KaprinА. D.КапринА. Д.
Russian Federation

3 2nd Botkinskiy Proezd, Moscow 125284

Андрей Дмитриевич Каприн.

125284 Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

kaprin@mail.ruP.A. Hertzen Moscow Oncology Research Institute – branch of the National Medical Research Center of Radiology, Ministry of Health of RussiaМосковский научно-исследовательский онкологический институт им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России3003201814187931112201722012018https://oncourology.abvpress.ru/oncur/article/view/756

Background. Lymph node metastases in prostate cancer (PC) are a negative prognostic factor. Non-invasive methods for their diagnostics are of primary importance. Objectives are identification of miRNA markers of lymph node metastases in plasma of PC patients and investigation of changes in primary tumors transcriptomes and plasma miRNA profiles during metastasis.

Materials and methods. Plasma of 20 PC patients (10 with pN0M0 and 10 with pN1M0 stage) were collected and plasma miRNA expression was profiled on GeneChip miRNA 4.0 arrays (Affymetrix, USA). Target genes were searched for miRNAs with significant expression difference between pN0M0 and pN1M0 groups (fold change ≥2; p <0,05). In addition, bioinformatic analysis of 392 PC primary tumors transcriptomes from PRAD collection (ТCGA Research Network: http://cancergenome.nih.gov/) was done (318 for pN0M0 stage and 74 for pN1M0 stage).

Results. The level of 17 miRNAs were significantly lower in plasma of pN1M0 group. Analysis of primary tumors expression profiles revealed 88 genes with significantly different expression between pN0M0 and pN1M0 groups (fold change ≥1,5; p <0,05). 11 of these genes are the potential targets of 17 miRNAs with lower levels in plasma of pN1M0 group. Interestingly, in most cases (8 out of 11) expression of these genes in primary tumor is elevated.

Conclusion. The level of 17 miRNAs were significantly lower in plasma of PC patients with lymph nodes metastases (pN1M0). Analysis  of primary tumor transcriptomes revealed a possible connection between miRNAs and their target genes levels in primary tumor and plasma. 17 plasma miRNAs found in this work could be a novel non-invasive markers of lymph nodes metastases in PC.

Введение. Метастазы в лимфатические узлы при раке предстательной железы (РПЖ) являются неблагоприятным прогностическим фактором. Разработка неинвазивных методов диагностики метастазов имеет важное клиническое значение. Цель исследования – поиск циркулирующих микроРНК-маркеров метастазов в лимфатические узлы и изучение взаимосвязи профилей экспрессии дифференциально экспрессированных микроРНК плазмы и их генов-мишеней в первичных опухолях.

Материалы и методы. Собрана коллекция из 10 образцов плазмы крови больных РПЖ стадии pN0M0 и 10 образцов стадии pN1M0. Профили экспрессии микроРНК плазмы проанализированы на чипах GeneChip miRNA 4.0 (Affymetrix, США). Для микроРНК с различием уровня экспрессии между двумя группами не менее чем в 2 раза (p <0,05) проведен поиск генов-мишеней. Осуществлен биоинформационный анализ транскриптомов 392 первичных опухолей предстательной железы коллекции PRAD базы данных TCGA (ТCGA Research Network: http://cancergenome.nih.gov / ): 318 образцов стадии pN0M0 и 74 – стадии pN1M0.

Результаты. У группы pN1M0 выявлено значимое снижение уровня экспрессии 17 микроРНК в плазме крови. Анализ профилей экспрессии образцов первичных опухолей показал, что из 88 генов, уровень экспрессии которых изменился в 1,5 раза и более, 11 служат мишенями 17 обнаруженных нами микроРНК. Интересно, что в большинстве (8 из 11) случаев экспрессия генов-мишеней в первичной опухоли возрастает.

Заключение. Обнаружено снижение уровня экспрессии 17 микроРНК плазмы крови у больных РПЖ с метастазами в лимфатические узлы (pN1M0) по сравнению с больными без метастазов (pN0M0). Анализ транскриптомов первичных опухолей позволяет предполагать, что обнаруженные в плазме изменения отражают происходящие в процессе лимфогенного метастазирования изменения профилей экспрессии микроРНК и их генов-мишеней в первичных опухолях. Обнаруженные микроРНК могут служить потенциальными маркерами лимфогенного метастазирования при РПЖ.

prostate cancerlymph nodemicroRNAregional metastasisрак предстательной железылимфатический узелмикроРНКрегионарное метастазированиеRussian Science Foundation, project No. 16-15-00290Российский научный фонд, проект № 16-15-00290Smith J.A., Seaman J.P., Gleidman J.B., Middleton R.G. Pelvic lymph node metastasis from prostatic cancer: influence of tumor grade and stage in 452 consecutive patients. J Urol 1983;130(2):290–2. PMID: 6876275.Smith J.A., Seaman J.P., Gleidman J.B., Middleton R.G. Pelvic lymph node metastasis from prostatic cancer: influence of tumor grade and stage in 452 consecutive patients. J Urol 1983;130(2):290–2. PMID: 6876275.Turchinovich A., Samatov T.R., Tonevit- sky A.G., Burwinkel B. Circulating miRNAs: cell-cell communication function? Front Genet 2013;4:119. DOI: 10.3389/fgene.2013.00119. PMID: 23825476.Turchinovich A., Samatov T.R., Tonevit- sky A.G., Burwinkel B. Circulating miRNAs: cell-cell communication function? Front Genet 2013;4:119. DOI: 10.3389/fgene.2013.00119. PMID: 23825476.Peinado H., Zhang H., Matei I.R. et al. Pre-metastatic niches: organ-specific homes for metastases. Nat Rev Cancer 2017;17(5):302–17. DOI: 10.1038/nrc.2017.6. PMID: 28303905.Makarova J.A., Shkurnikov M.U., Wicklein D. et al. Intracellular and extracellular microRNA: an update on localization and biological role. Prog Histochem Cytochem 2016;51(3–4):33–49. DOI: 10.1016/j.proghi.2016.06.001. PMID: 27396686.Shkurnikov M.Y., Knyazev E.N., Fomicheva K.A. et al. Analysis of plasma microRNA associated with hemolysis. Bull Exp Biol Med 2016;160(6):748–50. DOI: 10.1007/s10517-016-3300-y. PMID: 27165077.Shkurnikov M.Y., Knyazev E.N., Fomicheva K.A. et al. Analysis of plasma microRNA associated with hemolysis. Bull Exp Biol Med 2016;160(6):748–50. DOI: 10.1007/s10517-016-3300-y. PMID: 27165077.Shkurnikov M.Yu., Makarova Yu.A., Knyazev E.N. et al. Profile of microRNA in blood plasma of healthy humans. Bulleten eksperimentalnoy biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine 2015;160(11):577–9. (In Russ.).Шкурников М.Ю., Макарова Ю.А., Князев Е.Н. и др. Профиль микроРНК плазмы крови здоровых доноров. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2015;160(11):577–9.Chou C.H., Chang N.W., Shrestha S. et al. miRTarBase 2016: updates to the experimentally validated miRNA-target interactions database. Nucleic Acids Res 2015;44(D1):D239–47. DOI: 10.1093/nar/gkv1258. PMID: 26590260.Brenu E.W., Ashton K.J., Batovska J. et al. High-throughput sequencing of plasma microRNA in chronic fatigue syndrome/ myalgic encephalomyelitis. PLoS One 2014;9(9):e102783. DOI: 10.1371/journal.pone.0102783. PMID: 25238588.Williams Z., Ben-Dov I.Z., Elias R. et al. Comprehensive profiling of circulating microRNA via small RNA sequencing of cDNA libraries reveals biomarker potential and limitations. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110(11):4255–60. DOI: 10.1073/pnas.1214046110. PMID: 23440203.Williams Z., Ben-Dov I.Z., Elias R. et al. Comprehensive profiling of circulating microRNA via small RNA sequencing of cDNA libraries reveals biomarker potential and limitations. Proc Natl Acad Sci USA 2013;110(11):4255–60. DOI: 10.1073/pnas.1214046110. PMID: 23440203.Liao W., Huang G., Liao Y. et al. High KIF18A expression correlates with unfavorable prognosis in primary hepatocellular carcinoma. Oncotarget 2014;5(21):10271–9. DOI: 10.18632/oncotarget.2082. PMID: 25431949.Liao W., Huang G., Liao Y. et al. High KIF18A expression correlates with unfavorable prognosis in primary hepatocellular carcinoma. Oncotarget 2014;5(21):10271–9. DOI: 10.18632/oncotarget.2082. PMID: 25431949.Zhang W., He W., Shi Y. et al. High expression of KIF20A is associated with poor overall survival and tumor progression in early-stage cervical squamous cell carcinoma. PLoS One 2016;11(12):e0167449. DOI: 10.1371/journal.pone.0167449. PMID: 27941992.Zhang W., He W., Shi Y. et al. High expression of KIF20A is associated with poor overall survival and tumor progression in early-stage cervical squamous cell carcinoma. PLoS One 2016;11(12):e0167449. DOI: 10.1371/journal.pone.0167449. PMID: 27941992.Chen Z., Zhang C., Wu D. et al. PhosphoMED1-enhanced UBE2C locus looping drives castration-resistant prostate cancer growth. EMBO J 2011;30(12):2405–19. DOI: 10.1038/emboj.2011.154. PMID: 21556051.Chen Z., Zhang C., Wu D. et al. PhosphoMED1-enhanced UBE2C locus looping drives castration-resistant prostate cancer growth. EMBO J 2011;30(12):2405–19. DOI: 10.1038/emboj.2011.154. PMID: 21556051.Kuner R., Fälth M., Pressinotti N.C. et al. The maternal embryonic leucine zipper kinase (MELK) is upregulated in high-grade prostate cancer. J Mol Med (Berl) 2013;91(2):237–48. DOI: 10.1007/s00109-012-0949-1. PMID: 22945237.Kuner R., Fälth M., Pressinotti N.C. et al. The maternal embryonic leucine zipper kinase (MELK) is upregulated in high-grade prostate cancer. J Mol Med (Berl) 2013;91(2):237–48. DOI: 10.1007/s00109-012-0949-1. PMID: 22945237.Duxbury M.S., Whang E.E. RRM2 induces NF-kappaB-dependent MMP-9 activation and enhances cellular invasiveness. Biochem Biophys Res Commun 2007;354(1):190–6. DOI: 10.1016/j.bbrc.2006.12.177. PMID: 17222798.Kishi H., Igawa M., Kikuno N. et al. Expression of the survivin gene in prostate cancer: correlation with clinicopathological characteristics, proliferative activity and apoptosis. J Urol 2004;171(5): 1855–60. DOI: 10.1097/01.ju.0000120317.88372.03. PMID: 15076293.Kishi H., Igawa M., Kikuno N. et al. Expression of the survivin gene in prostate cancer: correlation with clinicopathological characteristics, proliferative activity and apoptosis. J Urol 2004;171(5): 1855–60. DOI: 10.1097/01.ju.0000120317.88372.03. PMID: 15076293.Pritchard C.C., Kroh E., Wood B. et al. Blood cell origin of circulating microRNAs: a cautionary note for cancer biomarker studies. Cancer Prev Res (Phila) 2012;5(3):492–7. DOI: 10.1158/19406207.CAPR-11-0370. PMID: 22158052.Cheng H.H., Yi H.S., Kim Y. et al. Plasma processing conditions substantially influence circulating microRNA biomarker levels. PLoS One 2013;8(6):e64795. DOI: 10.1371/journal.pone.0064795. PMID: 23762257.Cheng H.H., Yi H.S., Kim Y. et al. Plasma processing conditions substantially influence circulating microRNA biomarker levels. PLoS One 2013;8(6):e64795. DOI: 10.1371/journal.pone.0064795. PMID: 23762257.Mitchell P.S., Parkin R.K., Kroh E.M. et al. Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection. Proc Natl Acad Sci USA 2008;105(30):10513–8. DOI: 10.1073/pnas.0804549105. PMID: 18663219.Mitchell P.S., Parkin R.K., Kroh E.M. et al. Circulating microRNAs as stable blood-based markers for cancer detection. Proc Natl Acad Sci USA 2008;105(30):10513–8. DOI: 10.1073/pnas.0804549105. PMID: 18663219.Mahn R., Heukamp L.C., Rogenhofer S. et al. Circulating microRNAs (miRNA) in serum of patients with prostate cancer. Urology 2011;77(5):1265.e9–16. DOI: 10.1016/j.urology.2011.01.020. PMID: 21539977.Mahn R., Heukamp L.C., Rogenhofer S. et al. Circulating microRNAs (miRNA) in serum of patients with prostate cancer. Urology 2011;77(5):1265.e9–16. DOI: 10.1016/j.urology.2011.01.020. PMID: 21539977.Musumeci M., Coppola V., Addario A. et al. Control of tumor and microenvironment cross-talk by miR-15a and miR-16 in prostate cancer. Oncogene 2011;30(41):4231–42. DOI: 10.1038/onc.2011.140. PMID: 21532615.Musumeci M., Coppola V., Addario A. et al. Control of tumor and microenvironment cross-talk by miR-15a and miR-16 in prostate cancer. Oncogene 2011;30(41):4231–42. DOI: 10.1038/onc.2011.140. PMID: 21532615.Bonci D., Coppola V., Musumeci M. et al. The miR-15a-miR-16-1 cluster controls prostate cancer by targeting multiple oncogenic activities. Nat Med 2008;14(11):1271– 7. DOI: 10.1038/nm.1880. PMID: 18931683.Walter B.A., Valera V.A., Pinto P.A., Merino M.J. Comprehensive microRNA profiling of prostate cancer. J Cancer 2013;4(5):350–7. DOI: 10.7150/jca.6394. PMID: 23781281.Walter B.A., Valera V.A., Pinto P.A., Merino M.J. Comprehensive microRNA profiling of prostate cancer. J Cancer 2013;4(5):350–7. DOI: 10.7150/jca.6394. PMID: 23781281.Hart M., Nolte E., Wach S. et al. Comparative microRNA profiling of prostate carcinomas with increasing tumor stage by deep sequencing. Mol Cancer Res 2014;12(2):250–63. DOI: 10.1158/15417786.MCR-13-0230. PMID: 24337069.Hart M., Nolte E., Wach S. et al. Comparative microRNA profiling of prostate carcinomas with increasing tumor stage by deep sequencing. Mol Cancer Res 2014;12(2):250–63. DOI: 10.1158/15417786.MCR-13-0230. PMID: 24337069.