RU2547583C2 - Diagnostic technique for breast cancer - Google Patents

Diagnostic technique for breast cancer Download PDF

Info

Publication number
RU2547583C2
RU2547583C2 RU2013140122/15A RU2013140122A RU2547583C2 RU 2547583 C2 RU2547583 C2 RU 2547583C2 RU 2013140122/15 A RU2013140122/15 A RU 2013140122/15A RU 2013140122 A RU2013140122 A RU 2013140122A RU 2547583 C2 RU2547583 C2 RU 2547583C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pdlim4
ril
breast cancer
expression
tumor
Prior art date
Application number
RU2013140122/15A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013140122A (en
Inventor
Степан Петрович Чумаков
Юлия Евгеньевна Кравченко
Ольга Александровна Гурьянова
Петр Михайлович Чумаков
Елена Ивановна Фролова
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биоорганической химии им. академиков М.М.Шемякина и Ю.А.Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН)
Priority to RU2013140122/15A priority Critical patent/RU2547583C2/en
Publication of RU2013140122A publication Critical patent/RU2013140122A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2547583C2 publication Critical patent/RU2547583C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, particularly to oncology, and aims at sub-typing breast cancer. RIL (PDLIM4) expression is measured in a patient's tumour tissue sample by the sequencing technology of the following NGS generation or by northern hybridisation methods and real-time PCR. If the RIL (PDLIM4) expression tends to decrease twice as much as its level in the normal tissues, a sub-type of a malignant breast new growth is diagnosed.
EFFECT: invention provides effective diagnostic technique for breast cancer subtype - tumours characterised by incomplete epithelial-mesenchymal transition and relatively minimally invasive.
2 dwg, 1 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, в частности к области онкологии, и касается нового онкомаркера.The invention relates to medicine, in particular to the field of oncology, and relates to a new tumor marker.

Рак молочной железы занимает первое место среди всех злокачественных заболеваний у женщин. По современным данным, частота развития рака молочной железы в России за последние 15 лет увеличилась более чем в 2 раза. Известно, что заболеваемость женщин, проживающих в крупных городах и индустриальных районах, выше, чем женщин сельской местности. Рак молочной железы встречается также у мужчин. Многие даже не подозревают о возможности развития у них такого заболевания, что ведет к несвоевременному обращению к врачам, поздней диагностике и началу лечения и, как следствие, к низким терапевтическим результатам.Breast cancer ranks first among all malignant diseases in women. According to modern data, the incidence of breast cancer in Russia over the past 15 years has more than doubled. It is known that the incidence of women living in large cities and industrial areas is higher than that of rural women. Breast cancer also occurs in men. Many do not even suspect the possibility of developing such a disease in them, which leads to untimely access to doctors, late diagnosis and the start of treatment, and, as a result, low therapeutic results.

Терапия заболевания в настоящее время основана на комбинации ранней диагностики и одного или нескольких способов лечения, таких как хирургия, лучевая терапия, химиотерапия и гормональная терапия. Курс лечения в конкретном случае рака молочной железы, как правило, выбирают на основе ряда прогностических параметров, включая анализ специфичных опухолевых маркеров.Therapy for the disease is currently based on a combination of early diagnosis and one or more treatments, such as surgery, radiation therapy, chemotherapy and hormone therapy. The course of treatment in a particular case of breast cancer, as a rule, is chosen on the basis of a number of prognostic parameters, including the analysis of specific tumor markers.

Диагностических онкомаркеров известно очень много. Большинство из них успешно применяется в диагностике. Основным применением тестов на определение опухолевых маркеров является мониторинг течения заболевания и эффективности хирургического лечения и/или радио-, химио- и гормонотерапии. Показано, что динамика уровня опухолевого маркера отражает изменение состояния пациента. К тому же иногда удается дифференцировать доброкачественные и злокачественные заболевания по скорости повышения уровня маркера, которая при доброкачественных заболеваниях крайне низка. Ряд тестов может также использоваться в качестве диагностических при скрининговых обследованиях.There are a lot of diagnostic tumor markers. Most of them are successfully used in diagnostics. The main application of tests to determine tumor markers is monitoring the course of the disease and the effectiveness of surgical treatment and / or radio, chemo and hormone therapy. It was shown that the dynamics of the level of the tumor marker reflects a change in the patient's condition. In addition, sometimes it is possible to differentiate benign and malignant diseases by the rate of increase of the marker level, which is extremely low with benign diseases. A number of tests can also be used as diagnostic in screening examinations.

Таким образом, определение уровня онкомаркеров представляется целесообразным в следующих случаях:Thus, the determination of the level of tumor markers seems appropriate in the following cases:

1. Мониторинг течения заболевания.1. Monitoring the course of the disease.

2. Мониторинг терапии. Возможность обнаружения рецидива и/или метастазов за 6 мес. и более до начала клинических проявлений, что важно для определения тактики дальнейшего лечения.2. Monitoring therapy. The ability to detect relapse and / or metastases in 6 months. and more before the onset of clinical manifestations, which is important for determining the tactics of further treatment.

3. Идентификация резидуальных опухолей. Отсутствие или незначительное снижение концентрации опухолевого маркера после хирургического вмешательства свидетельствует о неполном удалении опухоли либо о наличии множественных опухолей.3. Identification of residual tumors. The absence or slight decrease in the concentration of the tumor marker after surgery indicates incomplete removal of the tumor or the presence of multiple tumors.

4. Прогнозирование развития некоторых опухолей.4. Prediction of the development of certain tumors.

5. Раннее выявление онкозаболеваний у пациентов группы высокого риска. Онкомаркеры могут как продуцироваться самой опухолью, так и вырабатываться организмом в ответ на развитие опухоли. Биомаркеры, используемые для прогнозирования и диагностики опухоли, могут иметь разную природу и происхождение. В современной медицине выделяют следующие категории: генетические, эпигенетические, биомаркеры белковой природы, гликаны (все моно- и полисахариды) и визуальные маркеры.5. Early detection of cancer in high-risk patients. Oncomarkers can be either produced by the tumor itself or produced by the body in response to the development of the tumor. The biomarkers used to predict and diagnose a tumor may have a different nature and origin. In modern medicine, the following categories are distinguished: genetic, epigenetic, protein biomarkers, glycans (all mono- and polysaccharides) and visual markers.

В настоящее время активно развивается область применения генетических и белковых биомаркеров как наиболее достоверных и простых в измерении.Currently, the field of application of genetic and protein biomarkers as the most reliable and simple to measure is actively developing.

Наиболее распространенные диагностические тест-системы построены на анализе биомаркеров в физиологических жидкостях, крови и мочи, однако, хорошим материалом для получения красноречивых результатов исследований является также биопсийный материал.The most common diagnostic test systems are based on the analysis of biomarkers in physiological fluids, blood and urine, however, biopsy material is also good material for obtaining eloquent research results.

В науке и медицине онкомаркеры в основном используют с тремя основными целями:In science and medicine, tumor markers are mainly used for three main purposes:

1. Диагностической - для диагностики рака на ранних стадиях.1. Diagnostic - for the diagnosis of cancer in the early stages.

2. Прогностической - для прогноза степени агрессивности опухоли, ее характеристики и оценки рисков и шансов на выздоровление.2. Prognostic - to predict the degree of aggressiveness of the tumor, its characteristics and assess the risks and chances of recovery.

3. Предсказательной - для предсказания поведения опухоли в ответ на разные типы лечения. Является необходимой как при выборе вида терапии, так и при подборе конкретных лекарственных препаратов.3. Predictive - to predict the behavior of the tumor in response to different types of treatment. It is necessary both when choosing the type of therapy, and when selecting specific medications.

Оценка рисков.Risk assessment.

Оценка онкомаркеров, ассоциированных с генетическими мутациями и эпигенетическими перестройками, имеет смысл при индивидуальном подходе для определения у пациентов предрасположенности к развитию того или иного вида рака. Известно, что мутации в определенных генах могут способствовать развитию рака и при обнаружении оных у пациентов делается вывод о повышенной предрасположенности к соответствующему типу рака.Evaluation of tumor markers associated with genetic mutations and epigenetic rearrangements makes sense with an individual approach to determine patients' predisposition to the development of a particular type of cancer. It is known that mutations in certain genes can contribute to the development of cancer, and when they are detected in patients, it is concluded that there is an increased predisposition to the corresponding type of cancer.

Так, например, мутации в генах KRAS, р53, EGFR, erB2 характерны для рака кишечника, желудка, печени и поджелудочной железы; мутации в генах BRCA1 and BRCA2 - для рака молочной железы и яичников; аномальное метилирование в онкосупрессорных генах р16, CDKN2B и pl4ARF для рака мозга, гиперметилирование MYOD1, CDH1 и CDH13 для рака шейки матки, а р16, р14 и RB1 - для рака ротовой полости.So, for example, mutations in the KRAS, p53, EGFR, erB2 genes are characteristic of cancer of the intestine, stomach, liver and pancreas; mutations in the BRCA1 and BRCA2 genes - for breast and ovarian cancer; abnormal methylation in the p16, CDKN2B and pl4ARF cancer suppressor genes for brain cancer, hypermethylation of MYOD1, CDH1 and CDH13 for cervical cancer, and p16, p14 and RB1 for oral cancer.

Диагностика.Diagnostics.

Использование онкомаркеров оказывается весьма ценным при непосредственном установлении диагноза, в частности определении принадлежности опухоли к первичной или метастазам за счет сравнения хромосомных нарушений, обнаруженных в первичных и повторных опухолях. Если нарушения совпадают, то вторичная опухоль является метастазом первичной, а если различаются - то независимо возникшим новообразованием.The use of tumor markers is very valuable in the direct diagnosis, in particular, determining whether a tumor belongs to primary or metastases by comparing chromosomal abnormalities found in primary and repeated tumors. If the disorders coincide, then the secondary tumor is the primary metastasis, and if they differ, then the neoplasm that has arisen independently.

Прогноз и предсказание терапии. Еще одно применение онкомаркеры находят в прогнозировании болезни после того, как рак был диагностирован. Основываясь на присутствии или повышенной экспрессии некоторых биомаркеров, например, можно определить степень агрессивности рака и его потенциальный ответ на терапию. В качестве примера таких прогностических биомаркеров можно привести ингибитор металлопептидазы 1 (TIMP1) - маркер, ассоциированный с более агрессивными типами миеломы; а повышенный уровень эстрогенового (ER) или прогестеронового (PR) рецепторов характерен для пациентов с лучшей выживаемостью при раке молочной железы; гиперэкспрессия гена HER2 при раке молочной железы говорит о хорошем потенциальном ответе на терапию препаратом трастузумабом; а, например, опухоль с мутацией в 11 экзоне протоонкогена c-KIT с высокой вероятностью будет восприимчива к терапии иматинибом.Prediction and prediction of therapy. Oncomarkers are also used in predicting the disease after the cancer has been diagnosed. Based on the presence or increased expression of certain biomarkers, for example, one can determine the degree of cancer aggressiveness and its potential response to therapy. An example of such prognostic biomarkers is the metallopeptidase inhibitor 1 (TIMP1), a marker associated with more aggressive types of myeloma; and an increased level of estrogen (ER) or progesterone (PR) receptors is characteristic of patients with better survival in breast cancer; overexpression of the HER2 gene in breast cancer suggests a good potential response to trastuzumab therapy; and, for example, a tumor with a mutation in exon 11 of the c-KIT proto-oncogen is highly likely to be susceptible to imatinib therapy.

Фармадинамика и фармакинетика.Pharmacodynamics and pharmacokinetics.

Онкомаркеры также используют для подбора наиболее оптимального режима лечения для каждого конкретного пациента. Из-за различия в эффективности метаболических процессов разные люди по-разному могут реагировать на определенные препараты, которые, накапливаясь в организме, могут представлять для некоторых большую опасность. Все эти показатели обязательно учитываются при расчете дозировок лекарственных препаратов при терапии. Так, например, пациенты с мутацией в гене ТРМТ не способны метаболизировать большие количества препарата меркаптопурина, используемого при терапии лейкемии, поэтому лечение этим препаратом назначается им с учетом особенностей организма.Oncomarkers are also used to select the most optimal treatment regimen for each individual patient. Due to the difference in the effectiveness of metabolic processes, different people can respond differently to certain drugs, which, accumulating in the body, can pose a great danger to some. All these indicators are necessarily taken into account when calculating the dosage of drugs during therapy. For example, patients with a mutation in the TPMT gene are not able to metabolize large amounts of the drug mercaptopurine used in the treatment of leukemia, therefore, treatment with this drug is prescribed to them taking into account the characteristics of the body.

Мониторинг эффективности терапии. Еще одно применение биомаркеры нашли в мониторинге эффективности примененной противораковой терапии во времени. Например, белок SlOO-beta при положительном ответе на терапию значительно сокращается в количестве в ряде меланом и его регулярная количественная оценка позволяет оценить эффективность примененного лечения. Monitoring the effectiveness of therapy. Another use of biomarkers has been found in monitoring the effectiveness of anti-cancer therapy over time. For example, SlOO-beta protein with a positive response to therapy is significantly reduced in number in a number of melanomas and its regular quantitative assessment allows us to evaluate the effectiveness of the treatment used.

Рецидивы.Relapses.

Показатели некоторых онкомаркеров позволяют также сделать предсказание о вероятности рецидивов заболевания. Поиск препаратов для терапии рака.The indicators of some tumor markers also make it possible to predict the likelihood of relapse. Search for drugs for cancer therapy.

Онкомаркеры оказываются весьма полезными не только в диагностике заболеваний, но и для поиска новых препаратов для химиотерапии, выступая в качестве мишеней при скрининге библиотек химических соединений.Tumor markers are very useful not only in the diagnosis of diseases, but also for the search for new drugs for chemotherapy, acting as targets in screening libraries of chemical compounds.

Из уровня техники известен патент RU 2473555, опубл. 2013-01-27, который раскрывает способ оценки клинического прогноза для индивида, страдающего раком молочной железы, основанный на измерении экспрессии генов в образце рака молочной железы в следующих дескрипторных группах: (1) ERBB2, STAED3, GRB7, THRAP4, PPARBP; (2) ESR1, GATA3, ХВР1, TFF3, ACADSB; (3) KRT5, KRT17, TRIM29, GABRP; (4) KRT18, KRT8, PPP2CA, KRT8L2; (5) PLAU, COL5A2, FAP, THY1; (6) STAT1, UBE2L6, TAP1, LAP3 и (7) SEACAM5, SEACAM6, SEACAM7. При этом сверхэкспрессия большинства генов в дескрипторной группе по сравнению с образцом нормальной ткани молочной железы указывает на то, что образец ткани является положительным для данной группы, а отсутствие сверхэкспрессии большинства генов в дескрипторной группе по сравнению с образцом нормальной ткани молочной железы указывает на то, что образец ткани является отрицательным для данной группы.The prior art patent RU 2473555, publ. 2013-01-27, which discloses a method for evaluating a clinical prognosis for an individual suffering from breast cancer based on measuring gene expression in a breast cancer sample in the following descriptor groups: (1) ERBB2, STAED3, GRB7, THRAP4, PPARBP; (2) ESR1, GATA3, XBP1, TFF3, ACADSB; (3) KRT5, KRT17, TRIM29, GABRP; (4) KRT18, KRT8, PPP2CA, KRT8L2; (5) PLAU, COL5A2, FAP, THY1; (6) STAT1, UBE2L6, TAP1, LAP3, and (7) SEACAM5, SEACAM6, SEACAM7. Moreover, overexpression of most genes in the descriptor group compared to the normal breast tissue sample indicates that the tissue sample is positive for this group, and the absence of overexpression of most genes in the descriptor group compared to the normal breast tissue sample indicates that a tissue sample is negative for this group.

Известна заявка ЕА 200971079 А1, касающаяся определенных генетических вариантов на Chr5pl2 и Chrl0q26 в качестве вариантов предрасположенности к раку молочной железы. Описываются способы управления течением заболевания, включающие диагностирование повышенной и/или пониженной предрасположенности к раку молочной железы, способы прогнозирования ответа на лечение и способы определения прогноза с применением таких вариантов.Known application EA 200971079 A1, concerning certain genetic variants on Chr5pl2 and Chrl0q26 as variants of predisposition to breast cancer. Methods of controlling the course of the disease are described, including diagnosing an increased and / or decreased predisposition to breast cancer, methods for predicting a response to treatment, and methods for determining the prognosis using such options.

Заявка US 20110251082 касается использования 2-мерного дифференциального геля (2D-ПГЛП) и масс-спектрального метода для идентификации биомаркеров рака молочной железы в трансформированных клетках молочной железы. Определены многочисленные предполагаемые маркеры для различных стадий рака молочной железы. Оценивалась экспрессия различных белков, в том числе PdLIM1. Однако был сделан вывод о потенциальной важности как маркера парвабумина и противоположном эффекте PdLIM1. Не представлено сведений о PdLIM4.US 20110251082 relates to the use of a 2-dimensional differential gel (2D-PHLP) and a mass spectral method for identifying biomarkers of breast cancer in transformed breast cells. Numerous putative markers for various stages of breast cancer have been identified. The expression of various proteins, including PdLIM1, was evaluated. However, a conclusion was drawn about the potential importance as a marker of parvabumin and the opposite effect of PdLIM1. No PdLIM4 information provided.

Заявка WO 2009124251 касается способа диагностики метастатического потенциала опухолей, в том числе клеток рака груди. В данном подходе предлагается измерение в клетках пациентов уровней пяти и более маркеров, выбранных из группы генов типизации TGF [Beta]:

Figure 00000001
Application WO 2009124251 relates to a method for diagnosing the metastatic potential of tumors, including breast cancer cells. This approach proposes the measurement in patient cells of levels of five or more markers selected from the group of TGF typing genes [Beta]:
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Хотя среди используемых генов ген PDLIM4 упомянут, не раскрыто его использование как единственного маркера рака груди вне комбинаций с другими генами.Although the PDLIM4 gene is mentioned among the genes used, its use as the only marker of breast cancer outside of combinations with other genes has not been disclosed.

На данный момент не существует тестов на онкомаркеры, обладающих 100% чувствительностью и специфичностью. Это обстоятельство серьезно ограничивает их использование в первичной диагностике онкологических заболеваний, поэтому для достижения достоверного результата приходится комбинировать показатели нескольких маркеров. Постепенное накопление знаний относительно механизмов малигнизации ткани и нарушений, потенциально лежащих в основе опухолеобразования, приводит к тому, что в рамках существующих, известных, типов опухолей выделяют подгруппы, обладающие различными типичными профилями генетических нарушений и для которых возможно разработать высокоспецифичные терапевтические подходы. Таким образом, разработка новых биомаркеров опухолей способствует более точной и детальной классификации и, как следствие, дает возможность применять более эффективные терапевтические подходы.At the moment, there are no tests for tumor markers with 100% sensitivity and specificity. This circumstance seriously limits their use in the primary diagnosis of cancer, therefore, to achieve a reliable result, it is necessary to combine the indicators of several markers. The gradual accumulation of knowledge regarding the mechanisms of tissue malignancy and disorders that potentially underlie tumor formation leads to the fact that within the existing, known types of tumors, subgroups are identified that have different typical profiles of genetic disorders and for which it is possible to develop highly specific therapeutic approaches. Thus, the development of new tumor biomarkers contributes to a more accurate and detailed classification and, as a result, makes it possible to apply more effective therapeutic approaches.

Задача изобретения - разработка способа диагностики рака молочной железы и его применение для выявления отдельного подтипа злокачественных новообразований.The objective of the invention is the development of a method for the diagnosis of breast cancer and its use to identify a single subtype of malignant neoplasms.

Задача решается за счет способа диагностики рака молочной железы с использованием биомаркера, основанного на эпигенетической супрессии гена PDLIM4/RIL, который может быть использован для диагностики и лечения рака молочной железы, оценки агрессивности заболевания и подбора способа терапии опухоли.The problem is solved by a method for the diagnosis of breast cancer using a biomarker based on the epigenetic suppression of the PDLIM4 / RIL gene, which can be used to diagnose and treat breast cancer, assess the aggressiveness of the disease, and select a method for treating the tumor.

Предложен способ диагностики субтипа рака молочной железы, основанный на определении уровня экспрессии PDLIM4/RIL в опухолевой ткани с помощью технологии секвенирования следующего поколения NGS (next-generation sequencing) или методами Нозерн-гибридизации и ПЦР в реальном времени. Снижение экспрессии PDLIM4/RIL в образце пациента более чем в два раза в сравнении с его уровнем в нормальных тканях свидетельствует о злокачественном процессе (раке молочной железы по RIL-негативному типу) и неблагоприятном прогнозе.A method for diagnosing a breast cancer subtype is proposed, based on determining the level of PDLIM4 / RIL expression in tumor tissue using next-generation sequencing (NGS) technology or real-time Northern hybridization and PCR. The decrease in PDLIM4 / RIL expression in the patient’s sample by more than two times compared with its level in normal tissues indicates a malignant process (breast cancer by RIL-negative type) and an unfavorable prognosis.

Ген PDLIM4/RIL был впервые картирован на участке длинного плеча хромосомы 5 (5q31), часто делетирующей при ряде злокачественных заболеваний человека. Помимо делеций, ген PDLIM4/RIL часто подвергается эпигенетической супрессии, в результате которой его экспрессия подавляется. В таких случаях отмечается меньшая степень морфологической трансформации и пониженная частота активации тирозиновых киназ.The PDLIM4 / RIL gene was first mapped to the long arm region of chromosome 5 (5q31), often deleted in a number of human cancers. In addition to deletions, the PDLIM4 / RIL gene often undergoes epigenetic suppression, as a result of which its expression is suppressed. In such cases, a lesser degree of morphological transformation and a lower frequency of tyrosine kinase activation are noted.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения - быстрая диагностика подтипа рака молочной железы путем измерения уровня транскриптов гена RIL будет способствовать адекватному выбору терапии. Предлагаемый подход позволит поставить правильный диагноз на ранних доклинических и клинических стадиях развития, в случаях малосимптомного, атипичного течения заболевания, уточнить характер новообразований молочной железы, в более короткие сроки определить тактику лечения. В связи со значительным разнообразием течения заболевания у пациентов медицина будущего будет больше ориентироваться на персонифицированные подходы к терапии. В этом смысле изобретение является актуальным, поскольку направлено на выявление распространенного подтипа рака молочной железы, требующего персонифицированного подхода к лечению. Также, определение детального механизма малигнизации опухолей этого подтипа открывает перспективы к созданию высокоизбирательных эффективных химиотерапевтических препаратов, направленных на ключевые компоненты нарушенных сигнальных путей.The technical result achieved by using the invention is the rapid diagnosis of a subtype of breast cancer by measuring the level of transcripts of the RIL gene will contribute to an adequate choice of therapy. The proposed approach will make it possible to make a correct diagnosis in the early preclinical and clinical stages of development, in cases of a low-symptom, atypical course of the disease, to clarify the nature of breast tumors, and to determine treatment tactics in a shorter time. Due to the significant diversity of the course of the disease in patients, the medicine of the future will focus more on personalized approaches to therapy. In this sense, the invention is relevant because it is aimed at identifying a common subtype of breast cancer that requires a personalized approach to treatment. Also, the determination of the detailed mechanism of malignancy of tumors of this subtype opens up prospects for the creation of highly selective effective chemotherapeutic drugs aimed at key components of impaired signaling pathways.

Нами впервые была замечена корреляция супрессии гена PDLIM4/RIL с морфологией и биохимическими свойствами опухолевых клеток и установлена роль опухолевого супрессора в злокачественной трансформации клеток молочной железы. Результаты наших исследований указывают на то, что в рамках группы аденокарцином молочной железы, характеризующихся тройным негативным фенотипом, можно выделить крупную подгруппу опухолей, в которых в основе опухолевой трансформации лежит эпигенетическая супрессия PDLIM4/RIL. Подавление PDLIM4/RIL ведет к увеличению функциональной активности фосфатазы PTP-BL, которая, в свою очередь, дефосфорилирует и переводит в функционально-активную форму рецептор-неассоциированную тирозиновую киназу c-Src, ответственную за активизацию пролиферации, подавление про-апоптотических сигналов, увеличение клеточной подвижности. Возможность осуществления изобретения может быть продемонстрирована следующими примерами.We first noticed the correlation of PDLIM4 / RIL gene suppression with the morphology and biochemical properties of tumor cells and established the role of tumor suppressor in the malignant transformation of breast cells. The results of our studies indicate that within the group of mammary adenocarcinomas characterized by a triple negative phenotype, a large subgroup of tumors can be distinguished, in which the epigenetic suppression of PDLIM4 / RIL is the basis of tumor transformation. The suppression of PDLIM4 / RIL leads to an increase in the functional activity of PTP-BL phosphatase, which, in turn, dephosphorylates and converts the receptor-unassociated tyrosine kinase c-Src, which is responsible for the activation of proliferation, suppression of pro-apoptotic signals, an increase in cellular mobility. The possibility of carrying out the invention can be demonstrated by the following examples.

Пример 1. Определение роли PDLIM4/RIL в злокачественной трансформации.Example 1. Determining the role of PDLIM4 / RIL in malignant transformation.

Проведен анализ экспрессии его мРНК в образцах злокачественных новообразований из разных органов по сравнению с окружающей нормальной тканью методом Нозерн-гибридизации с Cancer Profiling Array I (BD Clontech) (241 пара образцов «опухоль/норма» из 8 тканей человека). Было обнаружено, что уровень экспрессии PDLIM4/RIL был подавлен в 2 и более раз в 43% (23 из 53) образцов злокачественных опухолей молочной железы (рис. 1). Для независимого подтверждения этих данных был проанализирован уровень PDLIM4/RIL в панели из 8 линий клеток карцином молочной железы человека. В четырех случаях из 8 экспрессия PDLIM4/RIL оказалась ниже уровня детекции, в остальных 4 клеточных линиях уровень PDLIM4/RIL был сравним с контролем (рис. 2а, б).The analysis of its mRNA expression in samples of malignant neoplasms from different organs compared with surrounding normal tissue was performed by Northern hybridization with Cancer Profiling Array I (BD Clontech) (241 pairs of tumor / norm samples from 8 human tissues). It was found that the expression level of PDLIM4 / RIL was suppressed 2 or more times in 43% (23 of 53) samples of malignant breast tumors (Fig. 1). To independently confirm these data, the level of PDLIM4 / RIL was analyzed in a panel of 8 human breast carcinoma cell lines. In four cases out of 8, the expression of PDLIM4 / RIL was lower than the level of detection; in the remaining 4 cell lines, the level of PDLIM4 / RIL was comparable to the control (Fig. 2a, b).

Сопоставление статуса PDLIM4/RIL с морфологией клеток позволило показать, что высокий уровень экспрессии PDLIM4/RIL коррелирует с повышенной агрессивностью культур рака молочной железы MDA-MB-231, -435S, -436 и ВТ-474 (рис. 2в). Клетки этих линий характеризуются звездчатой или веретенообразной формой, слабой степенью адгезии и распластанности, высокой скоростью роста и видимым отсутствием межклеточных контактов. Малоагрессивные клеточные линии MCF-7, ВТ-20, T-47D и MDA-MB-468 с недетектируемым уровнем PDLIM4/RIL, наоборот, сохраняют эпителиальную морфологию и межклеточные контакты. Анализ экспрессии эпителиального маркера Е-кадгерина подтвердил эффекты, наблюдаемые на уровне клеточной морфологии. Клетки линий MDA-MB-231, -435S, -436 и ВТ-474 не экспрессируют Е-кадгерин (методами иммуноблоттинга и ОТ-ПЦР) и не имеют межклеточных контактов, т.е. подверглись эпителиально-мезенхимной трансформации, которая является необходимым условием высокой степени агрессивности эпителиальных опухолей. Линии MCF-7, ВТ-20, T-47D и MDA-MB-468, наоборот, сохраняли высокие уровни Е-кадгерина, межклеточные контакты и эпителиальный фенотип (рис. 2).A comparison of PDLIM4 / RIL status with cell morphology showed that a high level of expression of PDLIM4 / RIL correlates with increased aggressiveness of breast cancer cultures MDA-MB-231, -435S, -436, and BT-474 (Fig. 2c). The cells of these lines are characterized by a star-shaped or spindle-shaped form, a weak degree of adhesion and flattening, a high growth rate and a visible absence of intercellular contacts. Slightly aggressive cell lines MCF-7, BT-20, T-47D and MDA-MB-468 with undetectable PDLIM4 / RIL levels, on the contrary, retain epithelial morphology and intercellular contacts. Analysis of the expression of the epithelial marker E-cadherin confirmed the effects observed at the level of cell morphology. Cells of the MDA-MB-231, -435S, -436, and BT-474 lines do not express E-cadherin (by immunoblotting and RT-PCR) and do not have intercellular contacts, i.e. underwent epithelial-mesenchymal transformation, which is a necessary condition for a high degree of aggressiveness of epithelial tumors. The MCF-7, BT-20, T-47D, and MDA-MB-468 lines, on the contrary, retained high levels of E-cadherin, intercellular contacts, and the epithelial phenotype (Fig. 2).

Тем не менее, ни эктопическая экспрессия PDLIM4/RIL в малоагрессивных культурах клеток рака молочной железы, ни подавление его экспрессии в высокоагрессивных линиях с помощью коротких интерферирующих РНК не привела к реверсии фенотипов или изменению статуса Е-кадгерина. Из этого следует, что обратная корреляция между экспрессией этих двух белков - следствие их корегуляции одним сигнальным каскадом.However, neither the ectopic expression of PDLIM4 / RIL in slightly aggressive breast cancer cell cultures, nor the suppression of its expression in highly aggressive lines using short interfering RNAs led to phenotype reversal or a change in the status of E-cadherin. It follows that the inverse correlation between the expression of these two proteins is a consequence of their coregulation by a single signaling cascade.

Известно, что экспрессия Е-кадгерина регулируется на уровне транскрипции тремя белками-репрессорами Snail, Slug и Twist, которые в свою очередь являются компонентами TGFβ/R-, NFkB-, ERK- или β-катенин- зависимых сигнальных путей. Была выявлена корреляция экспрессии PDLIM4/RIL и транскрипционного репрессора Slug, обратно коррелировавшие с уровнем мРНК Е-кадгерина (рис. 2а), причем эти события не зависели ни от NFkB, ни от ERK, ни от β-катенинового каскадов. При иммуноблот-анализе в тотальных белковых экстрактах малоагрессивных клеточных линий рака молочной железы была детектирована процессированная форма TGFβ1, выполняющего в нормальных условиях функцию сигнала к дифференцировке. Связывание трансформирующего фактора β со своим рецептором приводит к фосфорилированию, гетеродимеризации и транспорту в ядро белка Smad2, транскрипционного фактора, ответственного за активацию генов-мишеней сигнального каскада TGFβ. Выявление фосфорилированной формы Smad2 подтвердило факт активации TGFβ в этих клетках (рис. 2б). При этом тотальные количества Smad2 во всех исследованных клетках были сравнимыми.It is known that expression of E-cadherin is regulated at the transcription level by three repressor proteins Snail, Slug and Twist, which in turn are components of TGFβ / R-, NFkB-, ERK- or β-catenin-dependent signaling pathways. A correlation was found between the expression of PDLIM4 / RIL and the Slug transcriptional repressor, which inversely correlated with the level of E-cadherin mRNA (Fig. 2a), and these events were independent of NFkB, ERK, and β-catenin cascades. An immunoblot analysis in total protein extracts of mildly aggressive breast cancer cell lines revealed a processed form of TGFβ1, which under normal conditions performs the function of a signal for differentiation. The binding of transforming factor β to its receptor leads to phosphorylation, heterodimerization, and transport of Smad2 protein, the transcription factor responsible for the activation of target genes of the TGFβ signaling cascade, into the nucleus. Identification of the phosphorylated form of Smad2 confirmed the activation of TGFβ in these cells (Fig. 2b). Moreover, the total amounts of Smad2 in all the studied cells were comparable.

Экспрессия PDLIM4/RIL подавляется в злокачественных новообразованиях молочной железы и опухолевых клеточных линиях того же происхождения, что сопровождается активацией сигнального каскада, инициируемого TGFβ1, и сохраненной экспрессией эпителиального маркера Е-кадгерина. Известно, что сверхэкспрессия близкородственного белка Mystique увеличивает зависимость клеток от субстрата. PDLIM4/RIL показывает аналогичный эффект, а его выключение способствует независимости клеток от прикрепления и более эффективному метастазированию. При снятии проблемы зависимости от адгезии с помощью какого-либо другого механизма может происходить отбор клеток с повышенной экспрессией PDLIM4/RIL, что будет способствовать усилению их миграции и пролиферации, повышая агрессивность опухоли.The expression of PDLIM4 / RIL is suppressed in malignant neoplasms of the breast and tumor cell lines of the same origin, which is accompanied by activation of the signaling cascade initiated by TGFβ1 and the expression of the epithelial marker E-cadherin is preserved. Overexpression of the closely related Mystique protein is known to increase cell dependence on the substrate. PDLIM4 / RIL shows a similar effect, and its shutdown promotes cell independence from attachment and more efficient metastasis. When removing the problem of adhesion dependence using any other mechanism, cells with increased expression of PDLIM4 / RIL may be selected, which will enhance their migration and proliferation, increasing the aggressiveness of the tumor.

Таким образом, нами показано, что низкий уровень экспрессии гена PDLIM4/RIL может служить эффективным диагностическим маркером для выявления отдельного подтипа злокачественных новообразований молочной железы - опухолей, характеризующихся неполной эпителиально-мезенхимальной транзицией и относительно малоинвазивных.Thus, we have shown that a low level of expression of the PDLIM4 / RIL gene can serve as an effective diagnostic marker for detecting a single subtype of breast malignancies - tumors characterized by incomplete epithelial-mesenchymal transition and relatively minimally invasive.

Рис.1. Экспрессия мРНК PDLIM4/RIL в человеческих опухолях различного происхождения по сравнению с нормальными тканями. Нозерн-анализ образцов тотальной РНК, представленных на микропанели Cancer Profiling Array I (BD Clontech), с помощью PDLIM4/RIL-специфического зонда. Все значения нормализованы по мРНК GAPDH. а - вид ауторадиограммы микропанели (О - образец тотальной РНК из опухоли; Н - из окружающей морфологически нормальной ткани от того же пациента); б - доля пар «норма : опухоль», в которых экспрессия мРНК PDLIM4/RIL в опухоли подавлена в 2 и более раз (Н/О>2), не изменена (0.5<Н/О<2) или повышена в 2 и более раз (Н/О<0.5). Пунктиром выделена область ауторадиограммы блота (а) и столбчатой диаграммы (б), соответствующие парам «норма : опухоль» из молочной железы.Fig. 1. Expression of PDLIM4 / RIL mRNA in human tumors of various origins compared with normal tissues. Northern analysis of total RNA samples presented on a Cancer Profiling Array I micropanel (BD Clontech) using a PDLIM4 / RIL-specific probe. All values are normalized by GAPDH mRNA. a is a view of the autoradiogram of a micropanel (O is a sample of total RNA from a tumor; H is from surrounding morphologically normal tissue from the same patient); b - the proportion of “norm: tumor” pairs in which the expression of PDLIM4 / RIL mRNA in the tumor is suppressed by 2 or more times (N / O> 2), not changed (0.5 <N / O <2) or increased by 2 or more times (N / O <0.5). The dotted line marks the region of the autoradiogram of the blot (a) and the bar graph (b), corresponding to the pairs “norm: tumor” from the mammary gland.

Рис.2. Экспрессия PDLIM4/PIL и особенности морфологии и сигнальных каскадов линий клеток рака молочной железы человека. а - экспрессия мРНК PDLIM4/RIL, Е-кадгерина и Slug по данным ОТ-ПЦР; б - вестерн-блот анализ экспрессии белков PDLIM4/RIL, Е-кадгерина, трансформирующего фактора роста бета (TGFβ) и активированного Smad2; в - морфология клеток использованных культур опухолей молочной железы и первичного эпителия. Световая микроскопия. Черной рамкой обозначены культуры клеток с высокой экспрессией PDLIM4/RIL, серым пунктиром - линии, где экспрессия PDLIM4/RIL недетектируема.Fig. 2. Expression of PDLIM4 / PIL and features of the morphology and signaling cascades of human breast cancer cell lines. a - expression of mRNA PDLIM4 / RIL, E-cadherin and Slug according to RT-PCR; b - Western blot analysis of the expression of proteins PDLIM4 / RIL, E-cadherin, transforming growth factor beta (TGFβ) and activated Smad2; c - cell morphology of the used cultures of breast tumors and primary epithelium. Light microscopy. The black frame denotes cell cultures with high expression of PDLIM4 / RIL, and the gray dotted line indicates the lines where PDLIM4 / RIL expression is undetectable.

Claims (1)

Способ диагностики субтипа рака молочной железы, характеризующийся тем, что определяют уровень экспрессии RIL (PDLIM4) в образце опухолевой ткани пациента с помощью технологии секвенирования следующего поколения NGS или методами Нозерн-гибридизации и ПЦР в реальном времени и при снижении экспрессии RIL (PDLIM4) более чем в два раза в сравнении с его уровнем в нормальных тканях диагностируют субтип злокачественных новообразований молочной железы - опухолей, характеризующихся неполной эпителиально-мезенхимальной транзицией и относительно малоинвазивных. A method for diagnosing a breast cancer subtype, characterized in that the level of RIL expression (PDLIM4) in a patient’s tumor tissue sample is determined using next-generation NGS sequencing technology or real-time Northern hybridization and PCR methods with a decrease in RIL expression (PDLIM4) of more than twice in comparison with its level in normal tissues, a subtype of breast cancers is diagnosed - tumors characterized by incomplete epithelial-mesenchymal transition and relatively few asive.
RU2013140122/15A 2013-08-30 2013-08-30 Diagnostic technique for breast cancer RU2547583C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140122/15A RU2547583C2 (en) 2013-08-30 2013-08-30 Diagnostic technique for breast cancer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013140122/15A RU2547583C2 (en) 2013-08-30 2013-08-30 Diagnostic technique for breast cancer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013140122A RU2013140122A (en) 2015-03-10
RU2547583C2 true RU2547583C2 (en) 2015-04-10

Family

ID=53279608

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013140122/15A RU2547583C2 (en) 2013-08-30 2013-08-30 Diagnostic technique for breast cancer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2547583C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2612139C1 (en) * 2015-12-29 2017-03-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Set of synthetic oligonucleotides for determination of levels of gene pdlim4 expression
RU2619739C2 (en) * 2012-05-30 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научный центр рентгенорадиологии" Министерства здравоохранения российской федерации (ФГБУ "РНЦРР" Минздрава России) Method for diagnosis and prediction in case of breast hyperproliferative diseases

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012172511A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Universita' Degli Studi Di Trieste Method for the prognosis of breast cancer based on the expression of the gene pin1 in combination with mutations in the gene tp53
RU2486518C1 (en) * 2012-01-10 2013-06-27 Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт онкологии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (НИИ онкологии СО РАМН) Method for prediction of onset of local recurrences in surgical scars in unicentric invasive duct breast cancer in patients with preserved menstrual function

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012172511A1 (en) * 2011-06-16 2012-12-20 Universita' Degli Studi Di Trieste Method for the prognosis of breast cancer based on the expression of the gene pin1 in combination with mutations in the gene tp53
RU2486518C1 (en) * 2012-01-10 2013-06-27 Учреждение Российской академии медицинских наук Научно-исследовательский институт онкологии Сибирского отделения Российской академии медицинских наук (НИИ онкологии СО РАМН) Method for prediction of onset of local recurrences in surgical scars in unicentric invasive duct breast cancer in patients with preserved menstrual function

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
FENG W. et al. Tumor suppressor genes are frequently methylated in lymph node metastases of breast cancers. BMC Cancer. 2010 Jul 20; 10: 378 [найдено 24.09.2014]. Найдено из Интернет: URL: http://www.biomedcentral.com/content/pdf/1471-2407-10-378.pdf. *
ЛИПУНОВ Н.М. и др. Характеристика радиационно-индуцированных изменений субпопуляционного состава культуры клеток линии HeLa. Медицинский академический журнал. 2012; 12(3): 63-65 [найдено 20.01.2015]. Найдено из Интернет: URL: http://www.iemrams.spb.ru/russian/maj/2012art/03_2012_63-65.pdf *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2619739C2 (en) * 2012-05-30 2017-05-17 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Российский научный центр рентгенорадиологии" Министерства здравоохранения российской федерации (ФГБУ "РНЦРР" Минздрава России) Method for diagnosis and prediction in case of breast hyperproliferative diseases
RU2612139C1 (en) * 2015-12-29 2017-03-02 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки институт биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова Российской академии наук (ИБХ РАН) Set of synthetic oligonucleotides for determination of levels of gene pdlim4 expression

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013140122A (en) 2015-03-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106834462B (en) Application of gastric cancer genes
Tsukamoto et al. Identification of endometrioid endometrial carcinoma-associated microRNAs in tissue and plasma
Choueiri et al. BRAF mutations in metanephric adenoma of the kidney
KR101437718B1 (en) Markers for predicting gastric cancer prognostication and Method for predicting gastric cancer prognostication using the same
Wang et al. Methylation markers for small cell lung cancer in peripheral blood leukocyte DNA
US8911940B2 (en) Methods of assessing a risk of cancer progression
Roy et al. MicroRNA and target gene expression based clustering of oral cancer, precancer and normal tissues
US10633712B2 (en) Assays and methods relating to the treatment of melanoma
WO2021243904A1 (en) Genetic marker combination and application thereof
JP2024001068A (en) Dna methylation markers for noninvasive detection of cancer and uses thereof
Bahnassy et al. Prognostic significance of circulating tumor cells (CTCs) in Egyptian non-metastatic colorectal cancer patients: A comparative study for four different techniques of detection (Flowcytometry, CellSearch, Quantitative Real-time PCR and Cytomorphology)
WO2018204725A1 (en) Theranostic tools for management of pancreatic cancer and its precursors
AU2021309571A1 (en) Prognostic biomarkers for cancer
Zhang et al. Methods and biomarkers for early detection, prediction, and diagnosis of colorectal cancer
Jafri et al. Detection of Kras Gene in Colorectal Cancer Patients through Liquid Biopsy: A Cost-effective Method.
RU2547583C2 (en) Diagnostic technique for breast cancer
US8110362B2 (en) Method for determining a tongue cancer
Jonker et al. Epigenetic dysregulation in adrenocortical carcinoma, a systematic review of the literature
US11976330B2 (en) MiRNA signature expression in cancer
Yang et al. Detection of aberrantly methylated tumor suppressor genes in breast cancer patients as a potential diagnostic biomarker
Zi et al. LncRNA CASC2 Plays an Indicative Role in Diagnosing Bladder Cancer
Punyadeera et al. A Novel Saliva-Based miRNA Profile to Diagnose and Predict Oral Cancer
Dwianingsih et al. Analysis of Circulating Plasma MicroRNA Profile in Low-Grade and High-Grade Glioma–A Cross-Sectional Study
US20150329914A1 (en) Predictive biomarkers for pre-malignant breast lesions
EP3186391B1 (en) Methods and kit for identification of cancer