Доклады Российской академии наук. Науки о жизни. T. 512, Номер 1, 2023

  1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Доклады Российской академии наук. Науки о жизни
  4. T. 512, № 1, 2023

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни, 2023, T. 512, № 1, стр. 460-465

Экспрессия miR-181а и miR-25 в сыворотке больных злокачественными и доброкачественными заболеваниями молочной железы

А. И. Аутеншлюс 1, 2, *, М. Л. Перепечаева 1, 2, А. А. Студеникина 1, 2, А. Ю. Гришанова 2, академик РАН В. В. Ляхович 2

1 ФГБОУ ВО Новосибирский государственный медицинский университет
Новосибирск, Россия

2 Научно-исследовательский институт молекулярной биологии и биофизики ФГБНУ Федеральный исследовательский центр фундаментальной и трансляционной медицины
Новосибирск, Россия

* E-mail: lpciip@211.ru

Поступила в редакцию 25.04.2023
После доработки 25.06.2023
Принята к публикации 27.06.2023

Полный текст (PDF)

Аннотация

Циркулирующие miR-181а и miR-25, отражающие регуляцию экспрессии генов, вовлеченных в онкогенез, были изучены у пациентов с инвазивной карциномой неспецифического типа (ИКНТ), доброкачественными заболеваниями молочной железы (ДЗМЖ) и у лиц без патологии молочной железы (контроль). Уровень экспрессии miR-181а оказался выше по сравнению с контролем в случае фиброаденомы и аденоза с низким, но не с высоким риском злокачественной трансформации, а также при люминальном HER2-негативном типе B (Lum B HER2-), HER2 позитивном типе (HER2+) и тройном негативном раке молочной железы (ТНРМЖ) по сравнению с контролем и с люминальным типом (Lum A) РМЖ. Уровень miR-25 преобладал при Lum B HER2- в сравнении с контролем, Lum A и ТНРМЖ и при ТНРМЖ в сравнении с контролем и Lum A. Уровни экспрессии miR-181а и miR-25 могут быть индикаторами вероятности малигнизации у пациентов с ДЗМЖ, а у пациентов с ИКНТ отражают разнонаправленные процессы в опухоли.

Ключевые слова: miR-181а, miR-25, биомаркеры, рак молочной железы, доброкачественные заболевания молочной железы

Одним из этиологических и патогенетических факторов ИКНТ является нарушение регуляции микроРНК (miR) [1], вовлеченных в клеточную пролиферацию, дифференцировку, миграцию и апоптоз [2]. MiR-181а и miR-25 известны как онкогенные miR и как супрессоры опухоли при разных типах рака [3], в том числе рака молочной железы (РМЖ) [1, 2] и в рамках одного подтипа РМЖ [4]. В тканях молочной железы (МЖ) мишенями miR-181а могут быть как мРНК, кодирующие антионкогеные белки – ММП-14, PHLDA1, BCRP, Bcl-2, так и проонкогенные – ATM, BAX, NDRG2 [2, 5].

МiR-181 усиливает метастатический потенциал клеток РМЖ, способствуя эпителиально-мезенхимальному переходу и формированию инвазивного фенотипа, а ее высокий уровень связан с плохой выживаемостью пациентов [2]. Изменение уровня miR-181а в сыворотке может быть маркером, хотя данные о ее уровне в зависимости от статуса болезни противоречивы [2].

Экспрессия miR-25 повышена в образцах РМЖ по сравнению с немалигнизированными тканями МЖ при агрессивных типах РМЖ – ТНРМЖ [6] и HER2+ [3]. МiR-25 способствует пролиферации опухоли путем нацеливания на мРНК BTG2 при ТНРМЖ, регулятора аутофагии ULK1, NOX4 [7, 8], но сообщается и об ее связи с ингибированием роста опухоли [9].

Cверхэкспрессия miR-25 показана в сыворотке пациенток с РМЖ [10], поэтому miR-25 потенциально является биомаркером РМЖ. ДЗМЖ, в отличие от РМЖ, уделяется меньше внимания, хотя эти состояния могут повышать риск развития РМЖ [11, 12], и поиск биомаркеров их малигнизации актуален.

Целью работы было изучение экспрессии циркулирующих miR-181а и miR-25 и степени их различий при патологиях МЖ, а также оценка их потенциальной пригодности как биомаркеров.

Материалом служили образцы сыворотки крови 74 пациентов, наблюдавшихся в городской больнице № 1 г. Новосибирска. К условно-здоровым отнесены 11 человек (Новосибирская городская станция переливания крови). У 47 пациентов была диагностирована ИКНТ (у 45 – стадия GII, у 2 – GI) и у 16 – ДЗМЖ (данные приведены в табл. 1). Больным проводилось операционное вмешательство, неоадъювантная терапия не проводилась.

Таблица 1.

Основные клинико-патологические характеристики пациентов и распределение пациентов с ИКНТ на основе молекулярного подтипа опухоли

Количество пациентов Диагноз, молекулярный подтип ER PR HER2 Ki-67 (%) Возраст
n = 7 Фиброаденома         36
(18–63)
n = 7 Аденоз (низкий риск)         66
(49–83)
n = 2 Аденоз (высокий риск)         40.5
(40–41)
n = 15 ИКНТ (Lum A) + +/– – <20% 58
(35–79)
n = 11 ИКНТ (Lum B HER2–) + +/– – ≥20% 53
(23–69)
n = 2 ИКНТ (Lum B HER2+) + +/– + любое 57
(47–67)
n = 5 ИКНТ (HER2+) – – + любое 55
(40–69)
n = 14 ИКНТ (ТНРМЖ) – – – любое 56
(35–72)

Часто используют классификацию РМЖ, основанную на иммуногистохимической оценке биомаркеров – рецепторов эстрогена (ER) и прогестерона (PR), второго рецептора фактора роста эпидермиса (HER2) и Ki-67 [12, 13]. Согласно этому подходу, различают люминальный тип А (Lum A), люминальный HER2-позитивный тип B (Lum B HER2+), люминальный HER2-негативный тип B (Lum B HER2-), HER2 позитивный (HER2+) и ТНРМЖ [13].

Больных ДЗМЖ разделили на группы с низким и высоким риском злокачественной трансформации [14]. К первым отнесли больных непролиферативной формой фиброзно-кистозной болезни и фиброаденозом (группа “аденоз”), фиброаденомой; в группе высокого риска было два пациента: с пролиферативной формой фиброаденоза и склерозирующим аденозом.

MiR выделяли из 300 мкл сыворотки с помощью NucleoSpin miRNA Plasma Kit (Macherey-Nagel), обратную транскрипцию проводили с помощью miR-специфичных праймеров-адапторов и обратной транскриптазы M-MuLV–RH (Био-лабмикс, Россия). Экспрессию miR оценивали с помощью цифровой капельной PCR и TaqMan зондов на оборудовании QX200 AutoDG Droplet Digital PCR System (Bio-rad Laboratories, США). Последовательности праймеров были следующими: miR-181a: прямой 5'-GCCGCAACATTCAACGCTGT-3', зонд 5'-(FAM)-TTCGCACTGGATACGACACTCACCG-(BHQ1)-3'; miR-25: прямой 5'-GCCGCCATTGCACTTGTCT-3', зонд 5'-(FAM)-TTCGCACTGGATACGACTCAGACCG-(BHQ1)-3′; U6: прямой 5′-GCCGCATACAGAGAAGATTA-3', зонд 5'-(FAM)-TTCGCACTGGATACGACGGCCATGC-(BHQ1)-3'; обратный – 5'- AGTGCAGGGTCCGAGGTA-3'. Внутренним стандартом служила малая ядерная РНК U6. Реакцию проводили дважды. Статистическую обработку проводили с использованием STATISTICA software и MS Excel. Для сравнения независимых групп использовали H-критерий Краскела–Уоллиса с последующим межгрупповым сравнением с помощью U-критерия Манна–Уитни.

В сыворотке больных агрессивными подтипами ИКНТ наблюдалась тенденция к более высокому уровню miR-181a и miR-25. Оценка с помощью критерия Краскела–Уоллиса показала достоверность различий (p = 0.013 для экспрессии miR-181а (рис. 1) и p = 0.008 для экспрессии miR-25 (рис. 2)). Попарное сравнение в группах показало, что по сравнению с контролем экспрессия miR-181а повышена в группах Lum B HER2-, HER2+ и ТНРМЖ (рис. 1), а miR-25 – в группах Lum B HER2- и ТНРМЖ (рис. 2).

Рис. 1.

Экспрессия miR-181а в сыворотке крови пациентов с ДЗМЖ и ИКНТ и контрольной группы.

Рис. 2.

Экспрессия miR-25 в сыворотке крови пациентов с ДЗМЖ и ИКНТ и контрольной группы.

По сравнению с группой Lum А экспрессия miR-181а была повышена в группах Lum B HER2- и HER2+ (рис. 1), а экспрессия miR-25 – в группах Lum B HER2- и ТНРМЖ (рис. 2). Уровень экспрессии miR-25 был выше в группе Lum B HER2- по сравнению с ТНРМЖ (p = 0.043) (рис. 2).

Lum А – наиболее распространенный подтип РМЖ с относительно хорошим прогнозом. Уровень исследуемых miR в группе Lum А не отличался от таковых в контрольной группе и был самым низким среди всех групп пациентов.

Самый высокий уровень экспрессии miR-181а и miR-25 наблюдался в группе Lum B HER2- ИКНТ. По сравнению с Lum А эти опухоли имеют более агрессивный фенотип и риск рецидива и худший прогноз. Фенотип Lum B имеет наибольший уровень метилирования генома опухоли среди всех подтипов РМЖ [15], при этом изменения эпигенома являются причиной дисрегуляции miR, и сами miR косвенно управляют модификациями ДНК и гистонов. Можно предположить, что повышение уровня экспрессии miR-181а и miR-25 может отражать процессы метилирования в клетках Lum B ИКНТ [16].

Экспрессия miR-181а была повышена в образцах HER2+ ИКНТ и на уровне тенденции – в образцах Lum B HER2+. Cообщалось, что miR-181а подавляет в клетках РМЖ ген ATM, нарушая ответ на повреждение ДНК [4]. С другой стороны, ATM может обладать туморогенным потенциалом при HER2+ РМЖ [17]. Наши данные не согласуются с данными об увеличении экспрессии miR-25 в образцах HER2+ ИКНТ [3].

Экспрессия miR-181а в группе ТНРМЖ была повышена по сравнению с контролем, что может отражать проонкогенную либо антионкогенную повышенную передачу сигнала TGF-β – на ранней стадии прогрессирования рака TGF-β работает как супрессор опухоли, а на более поздней способствует онкогенезу [18, 19], либо изменения в работе других молекулярных путей.

Наши данные согласуются с литературными в отношении экспрессии miR-25, которая высоко активна в ТНРМЖ [6] и подтверждают тезис, что при повышении miR-181a и miR-25 нужно более тщательно подходить к выявлению возможных мутаций BRCA1/2, так как они идентифицированы в составе сигнатуры экспрессии из 6 miR, предсказывающей статус мутаций BRCA1/2, стандартный тест на которые может давать ложно отрицательный результат [20].

Экспрессия miR-181а оказалась повышена по сравнению с контролем в группе фиброаденомы и аденоза с низким риском злокачественной трансформации (рис. 1). С фиброзно-кистозными изменениями часто сочетается аденоз, а склерозирующий и апокринный аденоз связан с 1.5–2-кратным увеличением риска развития РМЖ [12]. При определенных гистопатологических и клинических обстоятельствах фиброзно-кистозная болезнь может быть связана с риском развития РМЖ до 50% [11]. Данных о том, какие типы рака чаще возникают при малигнизации ДЗМЖ, очень мало. Известно, что микрогландулярный аденоз может быть предшественником ER-отрицательного рака [12]. Возможно, изменения уровня экспрессии miR-181а и miR-25 могут быть использованы в комплексной диагностике и выявлении рисков малигнизации ДЗМЖ.

Полученные результаты показали повышенный уровень экспрессии miR-181а у пациентов с ДЗМЖ с низким [14] уровнем риска малигнизации. У пациентов с ИКНТ уровень экспрессии miR-181а и miR-25 в целом был выше при более злокачественных подтипах ИКНТ (Lum B HER2- и ТНРМЖ), но в то же время, согласно данным литературы, уровень исследуемых miR может отражать как благоприятные, так и неблагоприятные процессы. MiR-181а и miR-25 могут нацеливаться на несколько генов и одновременно влиять на несколько мишеней и процессов, в том числе разнонаправленно действующих в отношении прогрессии опухоли, поэтому их использование как маркеров представляется возможным только в рамках комплексной диагностики РМЖ. Полученные данные представляют собой задел для разработки такой панели, в которую будут входить как miR-181а и miR-25, так и их гены-мишени.

Список литературы

  1. Zhai Z., Mu T., Zhao L., Li Y., et al. MiR-181a-5p facilitates proliferation, invasion, and glycolysis of breast cancer through NDRG2-mediated activation of PTEN/AKT pathway // Bioengineered. 2022. V. 13. № 1. P. 83–95.

  2. Yang C., Tabatabaei S.N., Ruan X., et al. The Dual Regulatory Role of MiR-181a in Breast Cancer // Cell Physiol Biochem. 2017. V. 44. № 3. P. 843–856.

  3. Mahmoudian M., Razmara E., Mahmud Hussen B., et al. Identification of a six-microRNA signature as a potential diagnostic biomarker in breast cancer tissues // J Clin Lab Anal. 2021. V. 35. № 11. P. e24010.

  4. Bisso A., Faleschini M., Zampa F., et al. Oncogenic miR-181a/b affect the DNA damage response in aggressive breast cancer // Cell Cycle. 2013. V. 12. № 11. P. 1679–1687.

  5. Li Y., Kuscu C., Banach A., et al. miR-181a-5p inhibits cancer cell migration and angiogenesis via downregulation of matrix metalloproteinase-14 // Cancer Res. 2015. V. 75. № 13. P. 2674–2685.

  6. Farazi T.A., Ten Hoeve J.J., Brown M., et al. Identification of distinct miRNA target regulation between breast cancer molecular subtypes using AGO2-PAR-CLIP and patient datasets // Genome Biol. 2014. V. 15. № 1. P. R9.

  7. Wang L.J., Chiou J.T., Lee Y.C., et al. Docetaxel-triggered SIDT2/NOX4/JNK/HuR signaling axis is associated with TNF-alpha-mediated apoptosis of cancer cells // Biochem Pharmacol. 2022. V. 195. P. 114865.

  8. Chen H., Pan H., Qian Y., et al. MiR-25-3p promotes the proliferation of triple negative breast cancer by targeting BTG2 // Mol Cancer. 2018. V. 17. № 1. P. 4.

  9. Yao J., Li G., Liu M., et al. lncMICAL21 sponges miR25 to regulate DKK3 expression and inhibits activation of the Wnt/betacatenin signaling pathway in breast cancer // Int J Mol Med. 2022. V. 49. № 2.

  10. Hu Z.B., Dong J., Wang L.E., et al. Serum microRNA profiling and breast cancer risk: the use of miR-484/191 as endogenous controls // Carcinogenesis. 2012. V. 33. № 4. P. 828–834.

  11. Malherbe K., Khan M., Fatima S. Fibrocystic Breast Disease. Treasure Island (FL):StatPearls Publishing; 2022.

  12. WHO Classification of Tumours Editorial Board, editors.Breast tumours.5nd ed. Lyon: International Agency for Besearch on Cancer; 2019.

  13. Erber R., Angeloni M., Stohr R., et al. Molecular Subtyping of Invasive Breast Cancer Using a PAM50-Based Multigene Expression Test-Comparison with Molecular-Like Subtyping by Tumor Grade/Immunohistochemistry and Influence on Oncologist’s Decision on Systemic Therapy in a Real-World Setting // Int J Mol Sci. 2022. V. 23. № 15.

  14. Zendehdel M., Niakan B., Keshtkar A., et al. Subtypes of Benign Breast Disease as a Risk Factor for Breast Cancer: A Systematic Review and Meta-Analysis Protocol // Iran J Med Sci. 2018. V. 43. № 1. P. 1–8.

  15. Holm K., Hegardt C., Staaf J., et al. Ringner M. Molecular subtypes of breast cancer are associated with characteristic DNA methylation patterns // Breast Cancer Res. 2010. V. 12. № 3. P. R36.

  16. Humphries B., Wang Z., Yang C. MicroRNA Regulation of Epigenetic Modifiers in Breast Cancer // Cancers (Basel). 2019. V. 11. № 7.

  17. Stagni V., Manni I., Oropallo V., et al. ATM kinase sustains HER2 tumorigenicity in breast cancer // Nat Commun. 2015. V. 6. P. 6886.

  18. Taylor M.A., Sossey-Alaoui K., Thompson C.L., et al. TGF-beta upregulates miR-181a expression to promote breast cancer metastasis // Journal of Clinical Investigation. 2013. V. 123. № 1. P. 150–163.

  19. Vishnubalaji R., Alajez N.M. Epigenetic regulation of triple negative breast cancer (TNBC) by TGF-beta signaling // Sci Rep. 2021. V. 11. № 1. P. 15410.

  20. Tanic M., Yanowski K., Gomez-Lopez G., et al. MicroRNA expression signatures for the prediction of BRCA1/2 mutation-associated hereditary breast cancer in paraffin-embedded formalin-fixed breast tumors // Int J Cancer. 2015. V. 136. № 3. P. 593–602.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Доклады Российской академии наук. Науки о жизни

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал