Cancer UrologyCancer UrologyОнкоурология1726-97761996-1812Publishing House ABV Press88610.17650/1726-9776-2018-14-4-16-21DIAGNOSIS AND TREATMENT OF URINARY SYSTEM TUMORS. RENAL CANCERДИАГНОСТИКА И ЛЕЧЕНИЕ ОПУХОЛЕЙ МОЧЕПОЛОВОЙ СИСТЕМЫ. Рак почкиA joint determination of gene expression and methylation for the diagnosis of clear cell renal cancerСовместное определение экспрессии и метилирования генов для диагностики светлоклеточного почечно-клеточного ракаhttps://orcid.org/0000-0003-4539-5424ApanovichN. V.АпановичН. В.
Russian Federation

1 Moskvorechye St., Moscow 115522.

115522 Москва, ул. Москворечье, 1.

LoginovV. I.ЛогиновВ. И.
Russian Federation

1 Moskvorechye St., Moscow 115522; 8 Baltiyskaya St., Moscow 125315.

115522 Москва, ул. Москворечье, 1; 125315 Москва, ул. Балтийская, 8.

https://orcid.org/0000-0001-8814-1331ApanovichP. V.АпановичП. В.
Russian Federation

1 Moskvorechye St., Moscow 115522.

115522 Москва, ул. Москворечье, 1.

https://orcid.org/0000-0002-6047-5484SergeevD. A.СергеевД. А.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478.

115478 Москва, Каширское шоссе, 24.

https://orcid.org/0000-0001-5856-0017KazubskayaT. P.КазубскаяТ. П.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478.

115478 Москва, Каширское шоссе, 24.

https://orcid.org/0000-0003-0010-6043KamolovB. Sh.КамоловБ. Ш.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478.

Камолов Баходур Шарифович - кандидат медицинских наук.

115478 Москва, Каширское шоссе, 24.

kamolov@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5188-4094BragaE. A.БрагаЭ. А.
Russian Federation

1 Moskvorechye St., Moscow 115522; 8 Baltiyskaya St., Moscow 125315.

115522 Москва, ул. Москворечье, 1; 125315 Москва, ул. Балтийская, 8.

https://orcid.org/0000-0001-7748-9527MatveevV. B.МатвеевВ. Б.
Russian Federation

24 Kashirskoe Shosse, Moscow 115478; Вuild. 5, 31 Lomonosovskiy Prospekt, Moscow 119192.

Матвеев Всеволод Борисович - член-корреспондент РАН, профессор, доктор медицинских наук.

115478 Москва, Каширское шоссе, 24; 119192 Москва, Ломоносовский проспект, 31, корп. 5.

 

 

vsevolodmatveev@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-7001-9116KarpukhinA. V.КарпухинА. В.
Russian Federation

1 Moskvorechye St., Moscow 115522.

Карпухин Александр Васильевич - заведующий лабораториейдоктор биологических наук, профессор.

115522 Москва, ул. Москворечье, 1.

karpukhin@med-gen.ruResearch Centre for Medical GeneticsМедико-генетический научный центрInstitute of General Pathology and PathophysiologyНаучно-исследовательский институт общей патологии и патофизиологииN.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology, Ministry of Health of RussiaНациональный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина МЗ РФDepartment of Fundamental Medicine, M.V. Lomonosov Moscow State UniversityФакультет фундаментальной медицины Московского государственного университета им. М.В. Ломоносова3012201814416211910201803122018https://oncourology.abvpress.ru/oncur/article/view/886

Background. Clear cell renal cell carcinoma is the most frequent and most aggressive kidney cancer. Approximately 30 % at the initial diagnosis reveal distant metastases. This is due to the fact that kidney cancer in the early stages is asymptomatic. Very often (about 50 %), kidney cancer is detected by chance, during a routine examination or during treatment for other reasons. In this regard, the development of new methods of early diagnosis of clear cell renal cell carcinoma is actual.

Materials and methods. The levels of mRNA expression and methylation of a number of genes in the surgical material of paired samples (normal kidney tissue and tumor, 21 clinical cases) were studied. Quantitative determination of gene expression was performed using real-time polymerase chain reaction on a Step One Plus instrument (Applied Biosystems, USA) using TaqMan®Gene Expression Assays (Applied Biosystems, USA). High molecular DNA was isolated from tissue by phenol-chloroform extraction. Methyl-specific polymerase chain reaction was performed on a T100 Thermal Cycler amplifier (Bio-Rad, USA).

Results. As a result of joint analysis of the levels of gene expression and methylation, a system of potentially diagnostic markers has been developed, including the determination of the expression of a number of protein coding genes and the hypermethylation of several miRNA genes in tumor samples. Simultaneous determination of expression and methylation allows for the correct identification of tumors as SCRV with a sensitivity of 95.24 % (95 % confidence interval 76.18–99.88 %) and specificity of 95.24 % (95 % confidence interval 76.18–99.88 %).

Conclusion. According to the results of the study, a system was developed based on the determination of the expression levels of the CA9, HIG2, EGLN3,  NDUF4L2  genes and the methylation of the MIR9-1, MIR34b/c,  MIR124a-3,  MIR129-2.  Depending on the requirements for sensitivity, reliability of determination, or ease of implementation, various combinations of these genes are possible.

Введение. Светлоклеточный почечно-клеточный рак – самый частый и наиболее агрессивный рак почки. Примерно у 30 % пациентов при первичной постановке диагноза выявляют отдаленные метастазы. Это связано с тем, что рак почки на ранних стадиях протекает бессимптомно. Часто (~50 % случаев) рак почки выявляют случайно, при профилактическом осмотре или при обращении по другим причинам.  В связи с этим актуально  развитие  новых методов ранней диагностики  светлоклеточного почечно-клеточного рака.

Материалы и методы. Изучены уровни экспрессии матричной РНК и метилирования ряда генов в операционном материале парных образцов (нормальная ткань/опухоль почки; n = 21). Количественное определение экспрессии генов проводили с помощью полимеразной цепной реакции в реальном времени на приборе Step One Plus (Applied Biosystems, США) с использованием наборов TaqMan®Gene Expression Assays (Applied Biosystems, США). Высокомолекулярную ДНК выделяли из ткани методом фенол-хлороформной экстракции. Метилспецифичную полимеразную цепную реакцию проводили на амплификаторe T100 Thermal Cycler (Bio-Rad, США).

Результаты. В результате совместного анализа уровней экспрессии и метилирования генов разработана система потенциально диагностических маркеров, включающая определение экспрессии ряда белоккодирующих генов и гиперметилирования нескольких генов микроРНК в образцах опухоли. Одновременное определение экспрессии и метилирования позволяет проводить правильную идентификацию опухолей в качестве cветлоклеточного почечно-клеточного рака с чувствительностью 95,24 % (95 % доверительный интервал 76,18–99,88 %) и специфичностью 95,24 % (95 % доверительный интервал 76,18–99,88 %).

Заключение. По результатам проведенного исследования разработана система, основанная на определении уровней экспрессии генов CA9, HIG2, EGLN3, NDUF4L2 и метилирования генов MIR9-1, MIR34b/c, MIR124a-3,  MIR129-2.  В зависимости от требований к чувствительности, надежности определения или простоте выполнения возможны различные сочетания указанных генов.

gene expressiongene methylationdiagnosticsrenal cell carcinomaclear cell carcinomaэкспрессия геновметилирование геновдиагностикапочечно-клеточный раксветлоклеточный ракMuglia V.F., Prando A. Renal cell carcinoma: histological classification and correlation with imaging findings. Radiol Bras 2015;48(3):166—74. DOI: 10.1590/0100-3984.2013.1927. PMID: 26185343.Ljungberg B., Bensalah K., Bex A. et al. Guidelines on Renal Cell Carcinoma. European association of urology 2014:70. DOI: 10.1016/j.eururo.2015.01.005.Caoili E.M., Davenport M.S. Role of per-cutaneous needle biopsy for renal masses. Semin Intervent Radiol 2014;31(1):20—6. DOI: 10.1055/s-0033-1363839. PMID: 24596436.Vetterlein M.W., Jindal T., Becker A. et al. Small renal masses in the elderly: contemporary treatment approaches and comparative oncological outcomes of nonsurgical and surgical strategies. Investig Clin Urol 2016;57(40):231—9. DOI: 10.4111/icu.2016.57.4.231. PMID: 27437532.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.2015.07.072.Vrba L., Munoz-Rodriguez 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.Piletic 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.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.Loginov V.I., Beresneva E.V., Kazubskaya T.R. et al. Methylation of 10 miRNA genes in clear cell renal cell carcinoma and their diagnostic value. Onkourologiya = Cancer Urology 2017;13(3):27:33. (In Russ.).Логинов В.И., Береснева Е.В., Казубская Т.П. и др. Метилирование 10 генов микроРНК при светлоклеточном раке почки и их диагностическое значение. Онкоурология 2017;3(13):27—33. DOI: 10.17650/1726-9776-2017-13-3-27-33.Apanovich N.V., Peters M.V., Korotaeva A.A. et al. Molecular genetic diagnostics of clear cell renal cell carcinoma. Onkourologiya = Cancer Urology 2016;12(4):16—20. (In Russ.).Аланович Н.В., Петерс М.В., Коротаева А.А. и др. Молекулярно-генетическая диагностика светлоклеточного почечно-клеточного рака. Онкоурология 2016;12(4):14—8. DOI: 10.17650/1726-9776-2016-12-4-16-20.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.Beresneva E.V., Rykov S.V., Khodyrev D.S. et al. Methylation profile of group of miRNA genes in clear cell renal cell carci¬noma; involvement in cancer progression. Genetika = Genetika 2013;49(3): 366—75. (In Russ.).Береснева Е.В., Рыков С.В., Ходырев Д.С. и др. Профиль метилирования группы генов микроРНК при светлоклеточном почечноклеточном раке; связь с прогрессией рака. Генетика 2013;49(3):366—75. DOI: 10.1134/S1022795413030034. PMID: 23755536.Lee K.H., Lotterman C., Karikari C. et al. Epigenetic silencing of MicroRNA miR-107 regulates cyclindependent kinase 6 expression in pancreatic cancer. Pancreatology 2009;9(3):293—301. DOI: 10.1159/000186051. PMID: 19407485.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.Li H.P., Huang H.Y., Lai Y.R. et al. Si-lencing 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.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.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.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.Wykoff C.C., Beasley N.J., Watson P.H. et al. Hypoxia-inducible expression of tumor-associated carbonic anhydrases. Cancer Res 2000;60:7075—83. PMID: 11156414.Meng Q., Xiang L., Fu J. et al. Transcriptome profiling reveals miR-9-3p as a novel tumor suppressor in gastric cancer. Oncotarget 2017;6(8/23):37321—31. DOI: 10.18632/oncotarget.16310. PMID: 28418879.Pronina I.V., Klimov E.A., Burdennyy A.M. et al. Methylation of the genes for the microRNAs miR-129-2 and miR-9-1, changes in their expression, and activation of their potential target genes in clear cell renal cell carcinoma. Moleculyarnaya Biologiya = Molecular Biology 2017;51(1):61—71. (In Russ.).Пронина И.В., Климов Е.А., Бурденный А.М. и др. Метилирование генов микроРНК miR-129-2, miR-9-1, изменение их экспрессии и активация генов потенциальных мишеней этих микроРНК при раке почки. Молекулярная биология 2017;51(1):73—84. DOI: 10.7868/S0026898416060161.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.Varachev V., Loginov V., Pronina I. et al. Hypermethylated tumor suppressor microRNAs as novel markers of clear cell renal cell carcinoma. FEBS Open Bio 2018;8(1):304—5. DOI: 10.1002/2211-5463.12453.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.