Статья: Влияние аберрантной экспрессии микроРНК на эффективность лучевой терапии опухолей прямой кишки

Рис. 2. Уровень экспрессия микроРНК в ткани опухоли прямой кишки больных с полным регрессом (группа 1) или его отсутствием (группа 2). * - статистически значимые отличия (р<0,05) относительно уровня экспрессии в нормальной ткани, ** - статистически значимые отличия (р<0,005) экспрессии микроРНК в опухолевой ткани пациентов группы 2 от группы 1

Также в опухолевой ткани у больных с незначительным регрессом опухоли или отсутствием динамики после лучевой терапии обнаружено статистически значимое (p<0,05) снижение экспрессии микроРНК-6757 в 5,0 раз относительно уровня экспрессии в нормальной ткани и в 4,4 раза относительно экспрессии в опухолевой ткани у больных с полным регрессом опухоли. Данная микроРНК таргетирует ген BRCA2, и её снижение теоретически должно способствовать увеличению экспрессии BRCA2, что показано нами ранее [1].

Экспрессия miR-1273h, miR-6737, miR-661, miR-4728, miR-6808 и miR-30b статистически значимо (p<0,05) снижена в 2,5; 3,3; 1,7; 5,0; 5,0 и 1,8 раза в опухолевой ткани у больных с полным регрессом опухоли относительно нормальной ткани. При этом уровень экспрессии miR-1273h в 2,3 раза, miR-6819 в 2,3 раза, miR-6737 в 3,0 раза, miR-6874 в 3,3 раза, miR-4728 в 4,0 раза и miR-6808 в 5,0 раз статистически значимо (p<0,05) выше в опухолевой ткани у больных с незначительным регрессом опухоли/ отсутствием динамики после лучевой терапии относительно аналогичных показателей в опухолевой ткани больных с полным регрессом опухоли. Следует отметить, что hsa-miR-6812-5p статистически значимо (p<0,005) снижает экспрессию в опухолевой ткани пациентов группы 1 и 2 в 1,9 и 1,7 раза соответственно относительно нормальной ткани прямой кишки. Указанные выше микроРНК таргетируют ген каспазы-9, и теоретически их высокая экспрессия у больных с незначительным регрессом опухоли/ отсутствием динамики должна способствовать снижению экспрессии этого гена, а их более низкая экспрессия у больных с полным регрессом опухоли, наоборот, должна способствовать повышенному уровню транскрипционной активности гена инициаторной каспазы-9, выполняющей критическую для запуска апоптоза функцию. Дифференциальная экспрессия CASP9 в этих двух группах больных была обнаружена в нашем предыдущем исследовании [1].

В опухолевой ткани у пациентов с полным регрессом опухоли обнаружено статистически значимое (p<0,05) увеличение экспрессии микроРНК miR-3202 и miR-5195 в 4,5 и 1,8 раза соответственно относительно экспрессии в нормальной ткани и в 3,0 и 3,6 раза соответственно относительно экспрессии в опухолевой ткани у пациентов с незначительным регрессом опухоли/отсутствием динамики после лучевой терапии. Эти две микроРНК таргетируют H2AFX (H2AX) - ген, который кодирует гистоновый белок, инициирующий ремоделирование хроматина при двуцепочечных разрывах в ДНК, вызванных ионизирующим облучением. Такое ремоделирование хроматина позволяет белку BRCA1/2 связаться с участком ДНК, на котором произошел двуцепочечный разрыв [12; 13]. Соответственно, повышенная экспрессия miR-3202 и miR-5195 у больных с полным регрессом опухоли будет способствовать сниженной экспрессии гена H2AX, а обратный эффект будет наблюдаться у больных с незначительным регрессом опухоли/ отсутствием динамики после лучевой терапии, что находит подтверждение в результатах исследования Кутилина Д.С. и соавторов [1], выполненного в 2019 году.

Также обнаружено статистически значимое (p<0,05) повышение уровня экспрессии miR-130b в 5,2 раза в опухолевой ткани у больных с полным регрессом опухоли и снижение в 1,7 раза в опухолевой ткани у больных с незначительным регрессом опухоли или отсутствием динамики относительно нормальной ткани прямой кишки. При этом у больных первой группы экспрессия hsa-miR-130b-3p была в 8,7 раза выше (p<0,05) по сравнению с больными второй группы. Это, очевидно, способствовало снижению экспрессии гена RBBP8 у больных первой группы и повышению его экспрессии у больных второй группы, показанному в работе Кутилина Д.С. и соавторов [1]. Данный ген кодирует белок, регулирующий пролиферацию клеток [14].

Как известно, микроРНК имеют множество мишеней [5; 15], поэтому для дифференциально экспрессирующихся (hsa-miR-130b-3p, hsa-miR-6819-5p, hsa-miR-1249-5p, hsa-miR-6874-5p, hsa-miR-4728-5p, hsa-miR-6808-5p, hsa-miR-3202, hsa-miR-5195-3p, hsa-miR-6820-3p, hsa-miR-557, hsa-miR-6757-3p, hsa-miR-1273h-5p, hsa-miR-6737-5p) в опухолевых тканях двух групп пациентов микроРНК был проведен анализ избыточной представленности микроРНК в сигнальных путях (ORA, Over-Representation Analysis). Результаты анализа представлены в таблице 2.

Таблица 2

Представленность (over-represented) дифференциально экспрессирующихся микроРНК в сигнальных путях (KEGG Pathways)

Как видно из представленных в таблице 2 данных, дифференциально экспрессирующиеся в двух группах пациентов микроРНК, помимо регуляции транскрипционной активности генов RBBP8, H2AX, BRCA2, CASP9 и BCL2, участвуют в следующих ключевых сигнальных путях и биологических процессах: апоптоз, окислительное фосфорилирование, убиквитин-опосредованный протеолиз, формирование клеточных плотных контактов, сигнальный путь VEGF, сигнальный путь Toll-подобного рецептора и NOD-подобного рецептора, сигнальный путь Notch и Wnt, сигнальный путь p53 и др. (табл. 2, рис. 3).

Рис. 3. Облако категорий (wordcloud of categories) сигнальных путей дифференциально экспрессирующихся микроРНК (100 категорий с наименьшим значением P-value)

Заключение

Данное исследование выявило, что эффективность ЛТ опухолей прямой кишки может быть ассоциирована с дифференциальной экспрессией 13 микроРНК (miRNA-130b, miRNA- 1249, miRNA-6820, miRNA-6757, miRNA-1273h, miRNA-6737, miRNA-6819, miRNA-557, miRNA-6874, miRNA-4728, miRNA-6808, miRNA-3202, miRNA-5195), которая обеспечивает эффективную регуляцию системы восстановления двухцепочечных разрывов ДНК (увеличение экспрессии BRNACA2, H2AX и RNABBP8 при снижении экспрессии miRNA- 6757, miRNA-3202, miRNA-5195 и miRNA-130b, и наоборот) и регуляцию апоптоза (увеличение экспрессии CASP9 при снижении экспрессии miRNA-1273h, miRNA-6737, miRNA-661, miRNA-4728 и miRNA-6808, снижение экспрессии BCL2 при повышении экспрессии miRNA-1249, miRNA-6820, miRNA-557, и наоборот).

Список литературы

1. Кутилин Д.С., Кошелева Н.Г., Гусарева М.А., Харагезов Д.А., Донцов В.А., Полуэктов С.И., Зема Т.В., Лиман Н.А., Шляхова О.В., Удаленкова И.А. Влияние транскрипционной активности генов, регулирующих репарацию ДНК, на эффективность лучевой терапии опухолей прямой кишки. Современные проблемы науки и образования. 2019. №6. [Электронный ресурс].

2. Кит О.И., Франциянц Е.М., Никипелова Е.А., Комарова Е.Ф., Козлова Л.С., Таварян И.С., Аверкин М.А., Черярина Н.Д. Изменения маркеров пролиферации, неоангиогенеза и системы активации плазминогена в ткани рака прямой кишки // Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2015. №2 (114). С. 40-45.

3. Fazeli M.S., Keramati M.R. Rectal cancer: a review. Med. J. Islam Repub. Iran. 2015. V. 29. P. 171.

4. Glimelius B. The Swedish Approach. In: Kwaan M., Zbar A. (eds). Comprehensive Rectal Cancer Care. Springer, Cham, 2019. Р. 335-353.

5. Кутилин Д.С. Регуляция экспрессии генов раково-тестикулярных антигенов у больных колоректальным раком // Молекулярная биология. 2020. Т. 54. №4. С. 580-595.

6. Ding J., Li X., Hu H. TarPmiR: a new approach for microRNA target site prediction. Bioinformatics. 2016. V. 32 (18). Р. 2768-2775.

7. Димитриади Т.А., Бурцев Д.В., Дженкова Е.А., Кутилин Д.С. Дифференциальная экспрессия микроРНК и их генов-мишеней при цервикальных интраэпителиальных неоплазиях разной степени тяжести // Успехи молекулярной онкологии. 2020. №7 (2). Р. 4761.

8. Balcells I., Cirera S., Busk P.K. Specific and sensitive quantitative RT-PCR of miRNAs with DNA primers. BMC biotechnology. 2011. V. 11 (1). Р. 70.

9. Vandesompele J., De Preter K., Pattyn F. Poppe B., Van Roy N., De Paepe A., Speleman F. Accurate normalization of real-time quantitative RT-PCR data by geometric averaging of multiple internal control genes. Genome Biol. 2002. V. 3. research0034.1.

10. Backes C., Khaleeq Q.T., Meese E., Keller A. miEAA: microRNA enrichment analysis and annotation. Nucleic Acids Res. 2016. V. 44 (W1). P. W110-6.

11. Urbanska K., Orzechowski A. Unappreciated Role of LDHA and LDHB to Control Apoptosis and Autophagy in Tumor Cells. Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20 (9). P. 2085.

12. Ayoub N., Jeyasekharan A.D., Bernal J.A., Venkitaraman A.R. HP1-beta mobilization promotes chromatin changes that initiate the DNA damage response. Nature. 2008. V. 453 (7195). P. 682-686.

13. Scully R., Xie A. Double strand break repair functions of histone H2AX. Mutat. Res. 2013. V. 750 (1-2). P. 5-14.

14. Кутилин Д.С., Гусарева М.А., Кошелева Н.Г., Габричидзе П.Н., Донцов В.А., Легостаев В.М., Шляхова О.В., Лиман Н.А., Солнцева А.А., Крохмаль Ю.Н. Аберрантная транскрипционная активность генов как фактор радиорезистентности клеток линии HT-29. Современные проблемы науки и образования. 2020. №3. [Электронный ресурс].

15. Abdelsattar Z.M., Wong S.L., Regenbogen S.E., Jomaa D.M., Hardiman K.M., Hendren S. Colorectal cancer outcomes and treatment patterns in patients too young for average-risk screening. Cancer. 2016. V. 122. P. 929-934.