RU2405837C1 - Early dna-diagnostic technique of prostate cancer - Google Patents

Early dna-diagnostic technique of prostate cancer Download PDF

Info

Publication number
RU2405837C1
RU2405837C1 RU2009125590/14A RU2009125590A RU2405837C1 RU 2405837 C1 RU2405837 C1 RU 2405837C1 RU 2009125590/14 A RU2009125590/14 A RU 2009125590/14A RU 2009125590 A RU2009125590 A RU 2009125590A RU 2405837 C1 RU2405837 C1 RU 2405837C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
dna
methylation
genes
prostate cancer
pcr
Prior art date
Application number
RU2009125590/14A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Татьяна Владимировна Кекеева (RU)
Татьяна Владимировна Кекеева
Марина Вячеславовна Немцова (RU)
Марина Вячеславовна Немцова
Петр Викторович Шегай (RU)
Петр Викторович Шегай
Дмитрий Владимирович Залетаев (RU)
Дмитрий Владимирович Залетаев
Original Assignee
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (ГОУВПО ММА им. И.М. Сеченова Росздрава)
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 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (ГОУВПО ММА им. И.М. Сеченова Росздрава) filed Critical Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Московская медицинская академия им. И.М. Сеченова Федерального агентства по здравоохранению и социальному развитию (ГОУВПО ММА им. И.М. Сеченова Росздрава)
Priority to RU2009125590/14A priority Critical patent/RU2405837C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2405837C1 publication Critical patent/RU2405837C1/en

Links

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: blood serum is analysed for promoter region methylation of GSTP, p16 and N33 genes by methyl-sensitive PCR method. If observing abnormal methylation at least in two of said genes, the presence of a disease is concluded.
EFFECT: higher accuracy of early DNA-diagnosis of prostate cancer ensured by the use blood serum DNA to be analysed, technique exhibits higher specificity due to the correct gene specification in a test system and allows applying profit-proved detection methods.
1 tbl, 1 ex

Description

Изобретение относится к медицине, в частности к онкологии, и может найти применение в диагностике рака предстательной железы (РПЖ).The invention relates to medicine, in particular to oncology, and may find application in the diagnosis of prostate cancer (PCa).

Одним из основных генетических событий, необходимых для развития любого типа опухоли, является инактивация генов-супрессоров опухолевого роста. Инактивация этих генов является инициирующим событием и выявляется задолго до появления атипичных белков, используемых в качестве биохимических маркеров опухоли.One of the main genetic events necessary for the development of any type of tumor is the inactivation of tumor suppressor genes. Inactivation of these genes is an initiating event and is detected long before the appearance of atypical proteins used as biochemical markers of the tumor.

Наиболее распространенным механизмом подобной инактивации является аномальное метилирование CpG-островков промоторных и регуляторных областей этих генов. Гиперметилирование генов, вовлеченных в канцерогенез, является одним из наиболее ранних событий опухолеобразования и часто обнаруживается во многих предраковых состояниях. Однако такой механизм инактивации генов-супрессоров опухолевого роста не проявляется при острых и хронических воспалительных заболеваниях. Гиперметилирование различных генов-супрессоров может служить молекулярным маркером ранней диагностики, мониторинга и клинического прогноза опухолей.The most common mechanism of such inactivation is the abnormal methylation of CpG islands of the promoter and regulatory regions of these genes. Hypermethylation of genes involved in carcinogenesis is one of the earliest events of tumor formation and is often found in many precancerous conditions. However, such a mechanism of inactivation of tumor suppressor genes does not appear in acute and chronic inflammatory diseases. Hypermethylation of various suppressor genes can serve as a molecular marker for the early diagnosis, monitoring, and clinical prognosis of tumors.

Существует несколько методов анализа аномального метилирования в диагностических целях, два из которых наиболее распространены.There are several methods for analyzing abnormal methylation for diagnostic purposes, two of which are the most common.

1. Метилчувствительная полимеразная цепная реакция (МЧ-ПЦР) основана на использовании рестрикционных эндонуклеаз, чувствительных и нечувствительных к метилированию остатков цитозина. Для анализа метилирования конкретных специфических последовательностей можно использовать метилчувствительные рестриктазы, наиболее эффективными являются часто щепящие HpaII и HhaI., т.к. районы CpG-островков имеют множество сайтов их узнавания, что практически устраняет возможность неполного гидролиза ДНК. Если фрагмент ДНК не содержит модифицированных оснований, то гидролиз проходит полностью, ПЦР не происходит и, соответственно, ее продукт не определяется. В то же время, если в сайте узнавания рестриктазы вместо цитозина присутствует метилцитозин, то гидролиз не происходит, и в геле выявляется фрагмент определенной длины. Большим достоинством метода является высокая, позволяющая анализировать метилированные аллели в присутствии большого избытка аллелей дикого типа чувствительность (аналитическая чувствительность - 1 метилированная последовательность на 2000 неметилированных).1. Methyl-sensitive polymerase chain reaction (MCH-PCR) is based on the use of restriction endonucleases that are sensitive and insensitive to methylation of cytosine residues. For the analysis of methylation of specific specific sequences, methyl-sensitive restrictase can be used, the most effective are the often splitting HpaII and HhaI., Because regions of CpG islands have many recognition sites, which virtually eliminates the possibility of incomplete hydrolysis of DNA. If the DNA fragment does not contain modified bases, then the hydrolysis takes place completely, PCR does not occur and, accordingly, its product is not determined. At the same time, if methylcytosine is present in the restriction enzyme recognition site instead of cytosine, hydrolysis does not occur, and a fragment of a certain length is detected in the gel. The great advantage of the method is its high sensitivity, which allows one to analyze methylated alleles in the presence of a large excess of wild-type alleles (analytical sensitivity - 1 methylated sequence per 2000 unmethylated).

2. Метилспецифическая полимеразная цепная реакция (МС-ПЦР) - метод, позволяющий оценить статус метилирования индивидуальных CpG-островков. Процедура состоит в предварительной обработке тестируемых образцов ДНК бисульфитом натрия, что при определенных условиях приводит к дезаминированию цитозина с образованием урацила, тогда как метилированные остатки цитозина остаются неизменными. При последующей ПЦР урацил заменяется на тимин. Таким образом, оказывается возможным конструировать праймеры, избирательно амплифицирующие последовательности, содержащие или не содержащие метилированные остатки цитозина в CpG-островках. Чувствительность метода составляет: 1 метилированный аллель на 1000 неметилированных. К недостаткам можно отнести не всегда эффективно проведенную модификацию ДНК, проблемы анализа при малом количестве ДНК и большие затраты времени при выполнении диагностики.2. Methyl-specific polymerase chain reaction (MS-PCR) is a method for assessing the methylation status of individual CpG islands. The procedure consists in pretreating the tested DNA samples with sodium bisulfite, which under certain conditions leads to deamination of cytosine with the formation of uracil, while methylated cytosine residues remain unchanged. In subsequent PCR, uracil is replaced by thymine. Thus, it is possible to design primers that selectively amplify sequences containing or not containing methylated cytosine residues in CpG islands. The sensitivity of the method is: 1 methylated allele per 1000 unmethylated. The disadvantages include the not always efficiently performed DNA modification, problems of analysis with a small amount of DNA and a large investment of time in performing diagnostics.

На сегодняшний день сертифицированных тест-систем и способов ДНК-диагностики не существует.To date, certified test systems and DNA diagnostic methods do not exist.

Описано несколько вариантов определения ДНК-маркеров у пациентов с предраковыми и онкологическими заболеваниями предстательной железы.Several options for the determination of DNA markers in patients with precancerous and oncological diseases of the prostate gland are described.

Описан анализ аномального метилирования трех генов (GSTP1, RASSF1A, RARβ2), вовлеченных в канцерогенез предстательной железы, показана значительная частота этого явления. Предполагается, что эти гены могут быть использованы для ранней диагностики и определения прогноза развития рака предстательной железы (Perry AS, Foley R, Woodson К, Lawler M. The emerging roles of DNA methylation in the clinical management of prostate cancer. Endocr Relat Cancer. 2006 Jun; 13 (2): 357-77).The analysis of abnormal methylation of three genes (GSTP1, RASSF1A, RARβ2) involved in carcinogenesis of the prostate gland is described, a significant frequency of this phenomenon is shown. It is suggested that these genes can be used for early diagnosis and prognosis of prostate cancer (Perry AS, Foley R, Woodson K, Lawler M. The emerging roles of DNA methylation in the clinical management of prostate cancer. Endocr Relat Cancer. 2006 Jun; 13 (2): 357-77).

Однако авторы не анализируют метилирование других генов, используют в своем анализе метилспецифическую полимеразную реакцию (МС-ПЦР). Кроме того, анализ проводился на опухолевом и биопсийном материале (что может приводить к занижению частот метилирования, если не использована микродиссекция опухолевых клеток).However, the authors do not analyze the methylation of other genes; they use the methylspecific polymerase reaction (MS-PCR) in their analysis. In addition, the analysis was carried out on tumor and biopsy material (which can lead to an underestimation of methylation frequencies if tumor cell microdissection is not used).

В другой работе авторами сделана попытка собрать в систему различные маркеры (Papadopoulou Е, Davilas Е, Sotiriou V, Koliopanos A, Aggelakis F, Dardoufas К, Agnanti NJ, Karydas I, Nasioulas G. Cell-free DNA and RNA in plasma as a new molecular marker for prostate cancer. Oncol Res. 2004; 14 (9): 439-45). В качестве одного из них выступает общее количество свободной ДНК в плазме крови пациентов с раком простаты. Другим маркером выступает метилирование гена GSTP1. Наличие свободной РНК генов СЕА и PSMA, нехарактерное для контрольных индивидов, является молекулярным маркером для пациентов с различными стадиями рака предстательной железы. Комбинация увеличенного количества свободной ДНК и метилирования GSTP1 было определено в 83%, что является достаточно значимым показателем.In another work, the authors attempted to collect various markers into the system (Papadopoulou E, Davilas E, Sotiriou V, Koliopanos A, Aggelakis F, Dardoufas K, Agnanti NJ, Karydas I, Nasioulas G. Cell-free DNA and RNA in plasma as a new molecular marker for prostate cancer. Oncol Res. 2004; 14 (9): 439-45). One of them is the total amount of free DNA in the blood plasma of patients with prostate cancer. Another marker is the methylation of the GSTP1 gene. The presence of free RNA of the CEA and PSMA genes, uncharacteristic for control individuals, is a molecular marker for patients with various stages of prostate cancer. The combination of an increased amount of free DNA and methylation of GSTP1 was determined in 83%, which is a fairly significant indicator.

К недостаткам этого способа следует отнести следующие факты:The disadvantages of this method include the following facts:

1) наличие свободной ДНК не является специфическим маркером, т.к. имеет место на всех стадиях канцерогенеза и при различных локализациях опухоли;1) the presence of free DNA is not a specific marker, because takes place at all stages of carcinogenesis and at various locations of the tumor;

2) использована метил-специфическая ПЦР для определения метилирования GSTP;2) used methyl-specific PCR to determine the methylation of GSTP;

3) свободная РНК генов СЕА и PSMA может являться молекулярным маркером любых стадий рака предстательной железы.3) free RNA of the CEA and PSMA genes can be a molecular marker of any stages of prostate cancer.

Еще в одном исследовании проведена значительная работа по количественному определению метилирования целого ряда генов (GSTP1, MGMT, р14, р16, RASSF1A, АРС, TIMP3, S100A2, CRBP1) в парных образцах карцином, интраэпителиальных неоплазий и доброкачественных гиперплазий предстательной железы (Jeronimo С, Henrique R, Hoque МО, Mambo Е, Ribeiro FR, Varzim G, Oliveira J, Teixeira MR, Lopes C, Sidransky D. A quantitative promoter methylation profile of prostate cancer. Clin Cancer Res. 2004 Dec 15; 10 (24): 8472-8). Было выявлено, что метилирование генов GSTP и АРС в карциномах достоверно отличается от гиперплазии и демонстрирует высокую чувствительность порядка 98,3%.Another study carried out significant work on the quantification of methylation of a number of genes (GSTP1, MGMT, p14, p16, RASSF1A, APC, TIMP3, S100A2, CRBP1) in paired samples of carcinomas, intraepithelial neoplasias, and benign prostatic hyperplasias (Jeronimo C, R, Hoque MO, Mambo E, Ribeiro FR, Varzim G, Oliveira J, Teixeira MR, Lopes C, Sidransky D. A quantitative promoter methylation profile of prostate cancer. Clin Cancer Res. 2004 Dec 15; 10 (24): 8472- 8). It was found that methylation of the GSTP and APC genes in carcinomas was significantly different from hyperplasia and showed a high sensitivity of about 98.3%.

В описываемом способе диагностики для анализа используется биопсийный материал, что снижает точность диагностики. Кроме того, авторы предлагают определять метилирование с использованием метода метил-специфической ПЦР, что усложняет и удорожает диагностику.In the described diagnostic method for analysis, biopsy material is used, which reduces the accuracy of the diagnosis. In addition, the authors propose to determine methylation using the method of methyl-specific PCR, which complicates and increases the cost of diagnosis.

Задачей изобретения является повышение точности ранней ДНК-диагностики рака предстательной железы за счет использования для анализа ДНК из сыворотки крови.The objective of the invention is to improve the accuracy of early DNA diagnosis of prostate cancer due to the use of DNA from blood serum for analysis.

Поставленная задача решается способом ранней ДНК-диагностики рака предстательной железы, заключающимся в том, что исследуют сыворотку крови на метилирование промоторных районов генов GSTP, р16 и N33 методом метил-чувствительной ПЦР и при обнаружении аномального метилирования хотя бы двух из указанных генов, делают вывод о наличии заболевания.The problem is solved by the method of early DNA diagnosis of prostate cancer, which consists in the study of blood serum for methylation of the promoter regions of the GSTP, p16 and N33 genes by methyl-sensitive PCR and if abnormal methylation of at least two of these genes is detected, they conclude the presence of the disease.

Способ основан на патогенетическом факторе канцерогенеза - метилировании регуляторных районов генов, вовлеченных в злокачественный процесс, что приводит их к полной инактивации без нарушения структуры ДНК. Кроме того, использован подход определения указанных маркеров в сыворотке крови пациентов, в основе которого лежит твердо установленный факт увеличения количества свободной ДНК в сыворотке крови онкологических больных, содержащей ДНК-маркеры соответствующей опухоли.The method is based on the pathogenetic factor of carcinogenesis - methylation of regulatory regions of genes involved in the malignant process, which leads to their complete inactivation without disrupting the DNA structure. In addition, an approach was used to determine these markers in the blood serum of patients, which is based on the well-established fact of an increase in the amount of free DNA in the blood serum of cancer patients containing DNA markers of the corresponding tumor.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

У пациента производят забор периферической венозной крови в объеме 10 мл. Образец цельной крови не замораживают и хранят не более 2 суток при температуре +4°С.A peripheral venous blood sample of 10 ml is taken from the patient. The whole blood sample is not frozen and stored for no more than 2 days at a temperature of + 4 ° C.

Выделение геномной ДНК из сыворотки кровиIsolation of genomic DNA from blood serum

Для получения ДНК из сыворотки крови используют следующий метод выделения ДНК:To obtain DNA from blood serum, the following DNA isolation method is used:

1. Цельную кровь центрифугируют 5 мин при 3000 об/мин, отбирают около 5 мл сыворотки, находящейся в верхней фазе.1. Whole blood is centrifuged for 5 min at 3000 rpm, about 5 ml of serum in the upper phase is taken.

2. Последовательно проводят экстракцию ДНК сыворотки равными объемами фенола, смеси фенол-хлороформ и хлороформом.2. Serial DNA extraction is carried out sequentially in equal volumes of phenol, a mixture of phenol-chloroform and chloroform.

3. Осаждают ДНК 2,5 объемами холодного 96% этанола, выдерживают образец 30 мин при температуре - 70°С.3. DNA is precipitated with 2.5 volumes of cold 96% ethanol, the sample is kept for 30 minutes at a temperature of -70 ° C.

4. Пробу центрифугируют при 0°С 15 мин при 12000 об/мин, высушивают осадок ДНК на воздухе и растворяют в 50 мкл деионизированной стерильной воды или 1х ТЕ-буфере.4. The sample is centrifuged at 0 ° C for 15 min at 12000 rpm, the DNA residue is dried in air and dissolved in 50 μl of deionized sterile water or 1x TE buffer.

5. После полного растворения ДНК измеряют ее концентрацию на спектрофлюориметре или спектрофотометре и снимают спектр поглощения в диапазоне от 220 до 320 нм, с целью определения чистоты ДНК. Максимум поглощения наблюдается в районе 260 нм.5. After complete dissolution of the DNA, its concentration is measured on a spectrofluorimeter or spectrophotometer and the absorption spectrum is taken in the range from 220 to 320 nm, in order to determine the purity of the DNA. The absorption maximum is observed at 260 nm.

Гидролиз ДНК, полученной из образца, метил-чувствительной рестриктазой HpaII (CCGG).Hydrolysis of DNA obtained from the sample with methyl sensitive restriction enzyme HpaII (CCGG).

К 2 мкл растворенной геномной ДНК (100-200 нг/мкл) добавляют 5 ед.акт. рестриктазы HpaII (CCGG) и 2 мкл 10Х гидролизного буфера для HpaII. До конечного объема инкубационной смеси - 20 мкл доводят деионизированной или стерильной водой и инкубируют в течение ночи при 37°С. По окончании гидролиза пробирку хранят в морозильнике при -18-20°С.To 2 μl of dissolved genomic DNA (100-200 ng / μl) add 5 units of act. HpaII restriction enzymes (CCGG) and 2 μl of 10X hydrolysis buffer for HpaII. To the final volume of the incubation mixture, 20 μl was adjusted with deionized or sterile water and incubated overnight at 37 ° C. After hydrolysis, the tube is stored in a freezer at -18-20 ° C.

Определение аномального метилирования CpG-островков промоторных областей р16, GSTP и N33 геновDetermination of abnormal methylation of CpG islands of promoter regions of p16, GSTP, and N33 genes

Для определения метилирования CpG-островков промоторных областей исследуемых генов применяют метод метил-чувствительной ПЦР (МЧ-ПЦР). Метод основан на способности метил-чувствительных рестриктаз гидролизовать ДНК, не содержащую модифицированных оснований и оставлять негидролизованными участки, содержащие метилцитозин. В качестве матрицы для полимеразной цепной реакции используют ДНК, полученную из плазмы крови пациента, предварительно гидролизованную метил-чувствительной рестриктазой HpaII (CCGG).To determine the methylation of CpG islands of the promoter regions of the studied genes, the method of methyl-sensitive PCR (MCH-PCR) is used. The method is based on the ability of methyl-sensitive restrictase to hydrolyze DNA that does not contain modified bases and leave unhydrolyzed sections containing methylcytosine. As a matrix for the polymerase chain reaction, DNA obtained from the patient’s blood plasma, previously hydrolyzed with methyl sensitive restriction enzyme HpaII (CCGG), is used.

При проведении ПЦР учитывают наличие внутренних сайтов узнавания для HpaII в амплифицируемом участке (для гена Р16 - 4 сайта, N33 - 10 сайтов, GSTP - 4 сайта узнавания для фермента HpaII). В том случае, если произошла модификация цитозинов в метилцитозин (аномальное метилирование), гидролиза ДНК не происходит, и продукт ПЦР определенной молекулярной массы, соответствующий каждому гену, может быть выявлен в геле. При отсутствии аномального метилирования, ДНК полностью гидролизуется, и продукт ПЦР не определяется. В качестве контроля реакции ПЦР используют специфические праймеры на фрагмент гена. XLISS, который не содержит сайтов узнавания для фермента HpaII.During PCR, the presence of internal recognition sites for HpaII in the amplified region is taken into account (for the P16 gene - 4 sites, N33 - 10 sites, GSTP - 4 recognition sites for the HpaII enzyme). In the event that cytosines are modified to methylcytosine (abnormal methylation), DNA hydrolysis does not occur, and the PCR product of a specific molecular weight corresponding to each gene can be detected in the gel. In the absence of abnormal methylation, DNA is completely hydrolyzed, and the PCR product is not detected. Specific primers per gene fragment are used as a control for the PCR reaction. XLISS, which does not contain recognition sites for the HpaII enzyme.

Многолокусную ПЦР проводят для двух пар праймеров (исследуемый ген и контроль). Используют следующую схему: к 2 мкл гидролизованной ДНК (50-200 нг) добавляют по 0,05 мкМ каждого олигопраймера, 200 мкМ каждого дезоксинуклеотидтрифосфата, 1-2 единицы Taq-полимеразы, 50 мкл однократного буфера для ПЦР (50 мМ KCl, 10 мМ трис-HCl рН 8,4, 5 мМ MgCl2, 10% DMSO). К полученной смеси добавляют 2 капли вазелинового масла, прогревают смесь при 95°С в течение 10 мин и проводят 33 цикла с параметрами: денатурация 95°С - 30 сек, отжиг и элонгация 58-62°С - 2 мин 30 сек. Нуклеотидная последовательность праймеров и режимы отжига представлены в таблице. После окончания реакции ПЦР продукт хранят при 4°С в холодильнике.Multilocus PCR is performed for two pairs of primers (test gene and control). The following scheme is used: 0.05 μM of each oligoprimer, 200 μM of each deoxynucleotide triphosphate, 1-2 units of Taq polymerase, 50 μl of a single PCR buffer (50 mM KCl, 10 mM) are added to 2 μl of hydrolyzed DNA (50-200 ng) Tris-HCl pH 8.4, 5 mM MgCl 2 , 10% DMSO). 2 drops of liquid paraffin are added to the resulting mixture, the mixture is heated at 95 ° C for 10 minutes and 33 cycles are carried out with the following parameters: denaturation 95 ° C for 30 seconds, annealing and elongation 58-62 ° C for 2 minutes 30 seconds. The nucleotide sequence of the primers and annealing modes are presented in the table. After the end of the PCR reaction, the product is stored at 4 ° C in the refrigerator.

Последовательность праймеров для амплификации участков промоторных областей геновThe sequence of primers for amplification of regions of the promoter regions of genes ГенGene Последовательность праймеровPrimer sequence Температура отжига, °СAnnealing temperature, ° С Длина фрагментаFragment Length Р16P16 F: gaa cgc act саа аса cgcF: gaa cgc act saa asa cgc 6060 352 п.н.352 bp R: agc cag ccc с ctc ttt ctt сR: agc cag ccc with ctc ttt ctt s GSTP1Gstp1 F: acc tgg gaa aga ggg aaa ggc ttF: acc tgg gaa aga ggg aaa ggc tt 6060 609 п.н.609 bp R: gaa gac tgc ggc ggc gaa actR: gaa gac tgc ggc ggc gaa act N33N33 F: tgg gtt cag agc agg atg gcF: tgg gtt cag agc agg atg gc 6060 336 п.н.336 bp R: gca gga gaa gga agg gaa agcR: gca gga gaa gga agg gaa agc Контроль XL3.2XL3.2 control F: ttg gct agc agc aac agt gc F: ttg gct agc agc aac agt gc 6060 180 п.н.180 bp R: agt ttg atg gct tct gtg atR: agt ttg atg gct tct gtg at

Разделение продуктов ПЦР в 8%-ном полиакриламидном геле методом вертикального электрофорезаSeparation of PCR products in an 8% polyacrylamide gel by vertical electrophoresis

Разделение ПЦР-продуктов по молекулярной массе при анализе метилирования проводят с помощью вертикального электрофореза в 8%-ном ПААГ следующего состава: 8.4 мл 30%-ного раствора акриламида, 0.6 мл 10%-ного персульфата аммония, 26 мкл ТЕМЕД, до 30 мл разведенного буфера ТВЕ. Персульфат аммония и ТЕМЕД вносят после всех остальных компонентов и тщательно перемешивают полученную смесь. Электрофорез проводят при напряжении 400 В с использованием камеры для вертикального электрофореза («Хеликон», Москва) в течение 2.0-3.0 часов.The separation of PCR products by molecular weight in the methylation analysis is carried out using vertical electrophoresis in 8% PAG with the following composition: 8.4 ml of a 30% solution of acrylamide, 0.6 ml of 10% ammonium persulfate, 26 μl of TEMED, up to 30 ml of diluted buffer TBE. Ammonium persulfate and TEMED are added after all other components and the resulting mixture is thoroughly mixed. Electrophoresis is carried out at a voltage of 400 V using a camera for vertical electrophoresis (Helikon, Moscow) for 2.0-3.0 hours.

В качестве контроля молекулярной массы ДНК используют ДНК стандартной молекулярной массы pUC19/Msp1. Визуальный контроль пробега проб ДНК проводят по ксиленцианолу и бромфеноловому синему. Окрашивание геля нитратом серебра для визуализации продуктов ПЦР проводят по приведенной ниже методике.As a control of the molecular weight of DNA, DNA of standard molecular weight pUC19 / Msp1 is used. Visual control of the mileage of DNA samples is carried out on xylencyanol and bromphenol blue. Gel staining with silver nitrate to visualize PCR products is carried out according to the following procedure.

Ультратонкое окрашивание нитратом серебра.Ultrafine silver nitrate staining.

Окрашивание гелей проводят по усовершенствованной методике Liberman. После электрофореза гель инкубируют в растворе 0,011 М AgNO3 в течение 10-15 минут, затем трижды промывают в дистиллированной воде. Проявление проводят в модифицированном растворе проявителя (увеличена концентрация НСНО) следующего состава: 0,75 М NaOH; 0,5 М НСНО; 2,3 мМ Na(BH4) около 10-15 минут, в зависимости от интенсивности проявления геля.Gel staining is carried out according to an advanced Liberman technique. After electrophoresis, the gel is incubated in a solution of 0.011 M AgNO 3 for 10-15 minutes, then washed three times with distilled water. The manifestation is carried out in a modified developer solution (increased concentration of HCNO) of the following composition: 0.75 M NaOH; 0.5 M HCNO; 2.3 mM Na (BH 4 ) for about 10-15 minutes, depending on the intensity of the gel.

Оптимальные критерии интерпретация результатов исследованияOptimal criteria for the interpretation of research results

Если в опухолевой ДНК присутствует аномальное метилирование промоторов генов N33, р16 и GSTP1, то цитозины в составе CpG-динуклеотидов заменены на 5-метилцитозины, в том числе, в сайтах узнавания HpaII. В этом случае рестриктаза HpaII не в состоянии гидролизовать геномную ДНК в сайтах узнавания, матрица для МЧ-ПЦР остается интактной. В результате в окрашенном ПААГ видны фрагменты, соответствующие промоторным районам N33, р16 и GSTP1.If abnormal methylation of promoters of the N33, p16, and GSTP1 genes is present in tumor DNA, then the cytosines in the composition of CpG dinucleotides are replaced by 5-methylcytosines, including in HpaII recognition sites. In this case, the restriction enzyme HpaII is not able to hydrolyze the genomic DNA at recognition sites, the template for PM-PCR remains intact. As a result, fragments corresponding to the promoter regions of N33, p16, and GSTP1 are visible in stained PAG.

В тех образцах, где метилирование генов отсутствует, происходит гидролиз геномной ДНК в сайтах узнавания HpaII. При первой денатурации матрица для ПЦР разрушается и ПЦР-продукт, соответствующий промотору гена, отсутствует в ПААГ. Внутренний контроль МЧ-ПЦР, не содержащий сайтов узнавания HpaII, должен присутствовать во всех анализируемых образцах. Отрицательный контроль не должен содержать ПЦР-продуктов, в положительном контроле должны присутствовать ПЦР-продукты внутреннего контроля и промоторов исследуемых генов.In those samples where there is no gene methylation, genomic DNA is hydrolyzed at HpaII recognition sites. At the first denaturation, the PCR matrix is destroyed and the PCR product corresponding to the gene promoter is absent in the PAGE. Internal control MCH-PCR that does not contain HpaII recognition sites should be present in all samples analyzed. The negative control should not contain PCR products; the positive control should contain PCR products of internal control and promoters of the studied genes.

В случае выявления аномального метилирования промоторных районов генов N33, р16 и GSTP1, как всех сразу, так и в попарных сочетаниях в образцах ДНК из сыворотки крови пациентов делают вывод о высокой вероятности злокачественного процесса в предстательной железе, а в случае уже диагностированного рака диагностика является подтверждающей.In case of abnormal methylation of the promoter regions of the N33, p16 and GSTP1 genes, both all at once and in paired combinations in DNA samples from the blood serum of patients, a high probability of a malignant process in the prostate gland is found, and in the case of cancer already diagnosed, the diagnosis .

Эффективность предлагаемого способа диагностикиThe effectiveness of the proposed diagnostic method

У пациентов с РПЖ мы обнаружили высокий процент метилирования малигнизированного эпителия. Высокие частоты метилирования были найдены для аденокарциномы: р16 - 50%, GSTP1 - 93%, N33 - 27%. В железах простатической интраэпителиальной неоплазии (ПИН) высокой степени у пациентов с РПЖ частоты метилирования изученных генов близки к таковым в железах аденокарциномы: р16 - 53%; GSTP1 - 73%; N33 - 27%. Молекулярно-генетические изменения при ПИН соответствуют таковым при раннем инвазивном раке, хотя менее выражены.In patients with prostate cancer, we found a high percentage of methylation of malignant epithelium. High methylation frequencies were found for adenocarcinoma: p16 - 50%, GSTP1 - 93%, N33 - 27%. In the glands of prostatic intraepithelial neoplasia (IDU) of a high degree in patients with prostate cancer, the methylation frequencies of the studied genes are close to those in the glands of adenocarcinoma: p16 - 53%; GSTP1 - 73%; N33 - 27%. Molecular genetic changes in IDUs are consistent with those in early invasive cancer, although less pronounced.

Метилирование генов р16, N33 и GSTP1 проанализировано в 102-х биопсийных образцах ткани ПЖ. Образцы ткани ПЖ были условно поделены по наличию у пациента определенной гистологической картины. Так пациенты, имеющие хотя бы в одном из 12 фрагментов биопсии аденокарциному, относились к группе РПЖ. Пациенты, имеющие один или более участков ПИН в любом из 12 биопсийных фрагментов, были в группе ПИН, аналогичный принцип применяли для пациентов с доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ДГПЖ).Methylation of the p16, N33, and GSTP1 genes was analyzed in 102 biopsy samples of pancreatic tissue. Pancreatic tissue samples were conditionally divided according to the presence of a certain histological picture in the patient. So patients with at least one of the 12 biopsy fragments of an adenocarcinoma belonged to the group of prostate cancer. Patients with one or more IDU sites in any of the 12 biopsy fragments were in the IDU group, a similar principle was used for patients with benign prostatic hyperplasia (BPH).

Гиперметилирование промоторного района гена р16 обнаружено в 18% случаев гиперплазии, 48% ПИН и 42% аденокарциномы. Схожая частота метилирования гена GSTP1 найдена для аденокарциномы (41%). Однако, если частота метилирования гена р16 для ПИН также высока, как и для аденокарциномы, то между ПИН и аденокарциномой для GSTP1 найдено достоверное различие (р=0.007). В предраковых состояниях метилирование гена N33 не обнаружено, тогда как частота метилирования этого гена в аденокарциноме составила 22% (р=0.05).Hypermethylation of the promoter region of the p16 gene was found in 18% of cases of hyperplasia, 48% of IDUs and 42% of adenocarcinomas. A similar frequency of methylation of the GSTP1 gene was found for adenocarcinoma (41%). However, if the frequency of methylation of the p16 gene for IDUs is as high as for an adenocarcinoma, a significant difference was found between IDUs and adenocarcinoma for GSTP1 (p = 0.007). In precancerous states, methylation of the N33 gene was not detected, while the frequency of methylation of this gene in an adenocarcinoma was 22% (p = 0.05).

Для исследования возможности неинвазивной диагностики проведен анализ метилирования генов Р16, N33 и GSTP в 112 образцах плазмы крови пациентов с РПЖ и пациентов с ДГПЖ, чтобы оценить диагностический потенциал выбранных эпигенетических маркеров. Образцы крови получены от пациентов с РПЖ до выполнения простатэктомии.To study the possibility of non-invasive diagnosis, methylation of the P16, N33, and GSTP genes was analyzed in 112 plasma samples of patients with prostate cancer and patients with BPH in order to assess the diagnostic potential of the selected epigenetic markers. Blood samples were obtained from patients with prostate cancer before performing a prostatectomy.

Метилирование гена GSTP1 у пациентов с ДГПЖ не обнаружено, в то же время для пациентов с аденокарциномой частота метилирования гена GSTP1 в плазме составила (28%) (р=0.05). В плазме пациентов с предраковыми состояниями метилирование гена Р16 не выявлено, тогда как частота метилирования этого гена в плазме пациентов с аденокарциномой составила 19%. Частота метилирования для гена N33 составила 30%.No methylation of the GSTP1 gene was detected in patients with BPH, while for patients with adenocarcinoma, the frequency of methylation of the GSTP1 gene in plasma was (28%) (p = 0.05). In the plasma of patients with precancerous conditions, methylation of the P16 gene was not detected, while the frequency of methylation of this gene in the plasma of patients with adenocarcinoma was 19%. The methylation frequency for the N33 gene was 30%.

Эффективность любого биологического маркера определяется параметрами чувствительность и специфичность. Эти критерии очень важны при оценке диагностической значимости маркеров для популяционного скрининга данного заболевания или для клинического наблюдения группы повышенного риска. Чтобы оценить потенциальную значимость выбранных маркеров метилирования (генов р16, GSTP и N33), была рассчитана чувствительность и специфичность данных маркеров. Показано, что GSTP имеет чувствительность 36%, Р16 - 25%, а N33 - 27%, в то же время все маркеры обладают 100% специфичностью. Таким образом, система молекулярных маркеров, состоящая из трех генов, обладает чувствительностью 75% и специфичностью в 100%.The effectiveness of any biological marker is determined by the parameters of sensitivity and specificity. These criteria are very important in assessing the diagnostic significance of markers for population screening of a given disease or for clinical observation of an increased risk group. To assess the potential significance of the selected methylation markers (p16, GSTP, and N33 genes), the sensitivity and specificity of these markers were calculated. It was shown that GSTP has a sensitivity of 36%, P16 - 25%, and N33 - 27%, at the same time, all markers have 100% specificity. Thus, the molecular marker system, consisting of three genes, has a sensitivity of 75% and a specificity of 100%.

Поскольку технологически система ДНК-маркеров является открытой, имеется реальная возможность увеличения ее чувствительности в результате добавления в нее еще 2-3 маркеров.Since the system of DNA markers is technologically open, there is a real possibility of increasing its sensitivity by adding another 2-3 markers to it.

Нижеследующий пример иллюстрирует способ по изобретению.The following example illustrates the method of the invention.

При исследовании традиционными инструментальными и биохимическими методами диагностики пациенту 52 лет был поставлен диагноз доброкачественной гиперплазии предстательной железы. С использованием системы молекулярных ДНК-маркеров в сыворотке крови у пациента было определено метилирование гена GSTP. При детальном исследовании с использование 12-игольной биопсии в одном из столбиков ткани была обнаружена ПИН высокой степени/карцинома in situ. В этом образце, кроме гена GSTP, было выявлено метилирование гена N33, что позволило своевременно начать лечение пациента.In a study using traditional instrumental and biochemical diagnostic methods, a 52-year-old patient was diagnosed with benign prostatic hyperplasia. Using a system of molecular DNA markers in blood serum, methylation of the GSTP gene was determined in a patient. In a detailed study using a 12-needle biopsy, a high-grade IDU / carcinoma in situ was detected in one of the tissue columns. In this sample, in addition to the GSTP gene, methylation of the N33 gene was detected, which allowed timely treatment of the patient.

Способ по изобретению повышает точность ранней ДНК-диагностики рака предстательной железы за счет использования для анализа ДНК из сыворотки крови. Предлагаемый способ обладает более высокой специфичностью за счет правильного подбора генов в тест-системе, а также позволяет использовать экономичные методы детекции.The method according to the invention improves the accuracy of early DNA diagnosis of prostate cancer through the use of DNA from blood serum for analysis. The proposed method has a higher specificity due to the correct selection of genes in the test system, and also allows the use of economical detection methods.

Claims (1)

Способ ранней ДНК-диагностики рака предстательной железы, заключающийся в том, что исследуют сыворотку крови на метилирование промоторных районов генов GSTP, р16 и N33 методом метилчувствительной ПЦР и при обнаружении аномального метилирования хотя бы двух из указанных генов делают вывод о наличии заболевания. A method for early DNA diagnosis of prostate cancer, which consists in examining blood serum for methylation of the promoter regions of the GSTP, p16 and N33 genes by methyl-sensitive PCR and, when abnormal methylation is detected, at least two of these genes conclude that the disease is present.
RU2009125590/14A 2009-07-06 2009-07-06 Early dna-diagnostic technique of prostate cancer RU2405837C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009125590/14A RU2405837C1 (en) 2009-07-06 2009-07-06 Early dna-diagnostic technique of prostate cancer

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009125590/14A RU2405837C1 (en) 2009-07-06 2009-07-06 Early dna-diagnostic technique of prostate cancer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2405837C1 true RU2405837C1 (en) 2010-12-10

Family

ID=46306443

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009125590/14A RU2405837C1 (en) 2009-07-06 2009-07-06 Early dna-diagnostic technique of prostate cancer

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2405837C1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472859C1 (en) * 2011-05-18 2013-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздравсоцразвития России) Method for formation of dna methylation marker systems
RU2700088C2 (en) * 2012-08-31 2019-09-12 Нэшнл Дифенс Медикл Сентэ Methods of cancer screening

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JERONIMO С. et al. A quantitative promoter methylation profile of prostate cancer. Clin. Cancer Res., 2004 Dec 15; 10 (24): 8472-8. *
ПИСАРЕВ В.Б. и др. Рак предстательной железы. Исследование биопсийного материала. Методические рекомендации. - Волгоград, 2007, 53 с. BERNARDINI S. et al. Hypermethylation of the CpG islands in the promoter region of the GSTP1 gene in prostate cancer: a useful diagnostic and prognostic marker? Clin. Chim. Acta., 2004 Dec; 350 (1-2): 181-8. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2472859C1 (en) * 2011-05-18 2013-01-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации (ГОУ ВПО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздравсоцразвития России) Method for formation of dna methylation marker systems
RU2700088C2 (en) * 2012-08-31 2019-09-12 Нэшнл Дифенс Медикл Сентэ Methods of cancer screening

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Cottrell et al. Sensitive detection of DNA methylation
US7101663B2 (en) PCR method
JP7289264B2 (en) Detection of Colon Tumors by Analysis of Methylated DNA
US9416404B2 (en) Quantitative multiplex methylation-specific PCR
Goessl et al. DNA‐based detection of prostate cancer in blood, urine, and ejaculates
EP1831399B1 (en) Methods and nucleic acids for the analysis of gene expression associated with the prognosis of prostate cell proliferative disorders
US8969001B2 (en) Materials and methods for predicting recurrence of non-small cell lung cancer
AU2002247248A1 (en) PCR method
US20110171632A1 (en) Loss of heterozygosity of the dna markers in the 12q22-23 region
Crocitto et al. Prostate cancer molecular markers GSTP1 and hTERT in expressed prostatic secretions as predictors of biopsy results
EP2576832B1 (en) Compositions and methods for detecting a neoplasia
EP2899275A1 (en) Method for obtaining information about endometrial cancer, and marker and kit for obtaining information about endometrial cancer
KR20170012552A (en) Method for methylation analysis
CN111235238A (en) DNA methylation detection method and related application
Shaw et al. CpG island methylation phenotype (CIMP) in oral cancer: associated with a marked inflammatory response and less aggressive tumour biology
Brock et al. Can we improve the cytologic examination of malignant pleural effusions using molecular analysis?
Schwarzenbach et al. Microsatellite analysis of allelic imbalance in tumour and blood from patients with prostate cancer
Parisi et al. Development and validation of a multiplex methylation specific PCR-coupled liquid bead array for liquid biopsy analysis
RU2405837C1 (en) Early dna-diagnostic technique of prostate cancer
Suijkerbuijk et al. Comparison of different promoter methylation assays in breast cancer
WO2020116573A1 (en) Method for determining prognosis of endometrial cancer
US11230737B2 (en) Methods for assessing the treatment response of TNBC patients to neo-adjuvant chemotherapy by analysing CpG methylation
US20150140039A1 (en) Immunological markers for adjuvant therapy in melanoma
US11542559B2 (en) Methylation-based biomarkers in breast cancer screening, diagnosis, or prognosis
EP2922973B1 (en) A method of detecting methylation

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20170707