RU2708668C1 - Method for drug prevention of breast cancer - Google Patents

Method for drug prevention of breast cancer Download PDF

Info

Publication number
RU2708668C1
RU2708668C1 RU2019111245A RU2019111245A RU2708668C1 RU 2708668 C1 RU2708668 C1 RU 2708668C1 RU 2019111245 A RU2019111245 A RU 2019111245A RU 2019111245 A RU2019111245 A RU 2019111245A RU 2708668 C1 RU2708668 C1 RU 2708668C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
women
breast cancer
indole
carbinol
risk
Prior art date
Application number
RU2019111245A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Всеволод Иванович Киселёв
Original Assignee
Всеволод Иванович Киселёв
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 Всеволод Иванович Киселёв filed Critical Всеволод Иванович Киселёв
Priority to RU2019111245A priority Critical patent/RU2708668C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2708668C1 publication Critical patent/RU2708668C1/en
Priority to EA202090578A priority patent/EA202090578A1/en

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/40Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil
    • A61K31/403Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil condensed with carbocyclic rings, e.g. carbazole
    • A61K31/404Indoles, e.g. pindolol
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61KPREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K31/00Medicinal preparations containing organic active ingredients
    • A61K31/33Heterocyclic compounds
    • A61K31/395Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins
    • A61K31/40Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil
    • A61K31/403Heterocyclic compounds having nitrogen as a ring hetero atom, e.g. guanethidine or rifamycins having five-membered rings with one nitrogen as the only ring hetero atom, e.g. sulpiride, succinimide, tolmetin, buflomedil condensed with carbocyclic rings, e.g. carbazole
    • A61K31/404Indoles, e.g. pindolol
    • A61K31/405Indole-alkanecarboxylic acids; Derivatives thereof, e.g. tryptophan, indomethacin
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61PSPECIFIC THERAPEUTIC ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR MEDICINAL PREPARATIONS
    • A61P35/00Antineoplastic agents
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • G01N33/574Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor for cancer

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Urology & Nephrology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Oncology (AREA)
  • Hospice & Palliative Care (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Cell Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicines That Contain Protein Lipid Enzymes And Other Medicines (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: invention refers to medicine, namely to oncology, and can be used for drug prevention of breast cancer (BC). Method of prevention of BC consists in the fact that of women aged 45–65 years, diagnosed with nodular or diffuse form of mastitis or increased mammographic density, females with a female line of malignant reproductive organs are selected; the selected women are examined for the methylation level of one of the BRCA1, WIF1 and RASSF1A genes, and women are selected in the risk group, the methylation level of one of the genes being not less than 50 %, and women at risk take the preparation based on indole-3-carbinol in dosage of 400 mg to 600 mg of indole-3-carbinol per day for 6 to 8 months annually.
EFFECT: using the invention enables significantly reducing the development of malignant phenomena in the risk groups by BC by creating a new algorithm of preventive measures based on the formation of risk groups for developing BC on the basis of molecular markers-precursors of early carcinogenesis and drug-induced correction of these parameters with subsequent control of BC incidence.
1 cl, 1 tbl, 6 dwg, 2 ex

Description

Изобретение относится к области медицины и может быть использовано для проведения лекарственной профилактики рака молочной железы.The invention relates to medicine and can be used for drug prevention of breast cancer.

Рак молочной железы (РМЖ) - одна из самых актуальных проблем современной онкологии. В большинстве экономически развитых стран РМЖ занимает первое место в структуре онкологической заболеваемости и смертности женского населения и является одной из главных причиной смерти среди женщин среднего возраста (40-55 лет).Breast cancer (breast cancer) is one of the most pressing problems of modern oncology. In most economically developed countries, breast cancer occupies the first place in the structure of the oncological morbidity and mortality of the female population and is one of the main causes of death among middle-aged women (40-55 years old).

Факторами риска, повышающими вероятность возникновения РМЖ, считаются:Risk factors that increase the likelihood of breast cancer are:

- избыточный вес;- overweight;

- гормональные и обменные нарушения, в частности, пониженное (<2) соотношение метаболитов эстрогена: 2-гидроксиэстрона и 16α-гидроксиэстрона (2-ОНЕ1/16α-ОНЕ1);- hormonal and metabolic disorders, in particular, a reduced (<2) ratio of estrogen metabolites: 2-hydroxyestrone and 16α-hydroxyestrone (2-OHE1 / 16α-OHE1);

- нарушение менструальной функции;- violation of menstrual function;

- сопутствующие гинекологические заболевания;- concomitant gynecological diseases;

- ограничение естественных репродуктивных функций (снижение числа родов, отказ от грудного вскармливания);- restriction of natural reproductive functions (reduction in the number of births, refusal of breastfeeding);

- стрессовые ситуации;- stressful situations;

- травмы и операции на молочной железе;- injuries and operations on the mammary gland;

- генетический фактор, а именно наличие онкологических заболеваний молочной железы у кровных родственников по женской линии (у матери, бабушки, сестры, тети и т.п.).- a genetic factor, namely the presence of breast cancer in blood relatives along the female line (in mother, grandmother, sister, aunt, etc.).

- Следует также отметить, что важнейшим фактором риска развития РМЖ является возраст после 40 лет (Фиг. 1).- It should also be noted that the most important risk factor for the development of breast cancer is age after 40 years (Fig. 1).

Сегодня во всех экономически развитых странах заинтересованные в онкопрофилактике органы здравоохранения и общественные организации проводят масштабное расширение и активную пропаганду среди женского населения профилактического рентгенологического обследования - маммографического скрининга. В этом случае маммография проводится с целью выявления ранних (доклинических) и, как правило, не пальпируемых форм РМЖ.Today, in all economically developed countries, health authorities and public organizations interested in cancer prevention are conducting a large-scale expansion and active promotion of a preventive x-ray examination - mammographic screening - among the female population. In this case, mammography is performed to identify early (preclinical) and, as a rule, non-palpable forms of breast cancer.

По результатам большого числа обширных рандомизированных исследований регулярный (с интервалом 1-2 года) маммографический скрининг у женщин в возрасте от 50 до 69 лет, проводившийся вместе или без физикального обследования, снижал смертность от РМЖ приблизительно на 30%.According to the results of a large number of extensive randomized trials, regular (with an interval of 1-2 years) mammogram screening in women aged 50 to 69 years, conducted with or without physical examination, reduced mortality from breast cancer by about 30%.

Чувствительность маммографии зависит от качества оборудования, компетентности обслуживающего его персонала, а также плотности исследуемой ткани молочной железы, которая, помимо всего прочего, зависит от возраста и гормонального статуса. Известно, что плотная ткань молочной железы, характерная для здоровых женщин молодого возраста, часто является препятствием для успешной доклинической диагностики очагов РМЖ [Haars G, van Noord PA, van Gils CH, Grobbee DE, Peeters PH. Measurements of breast density: no ratio for a ratio. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. (2005); 14 (11 Pt 1):2634-2640]. Есть данные, что повышенная плотность молочной железы у молодых женщин может быть ключевым фактором риска, поскольку отражает количество недифференцированных клеток, наиболее подверженных злокачественной трансформации, до того, как проявится защитный эффект их дифференцировки во время беременности и возрастной инволюции [Boyd N, Martin L, Chavez S et al (2009) Breast-tissue composition and other risk factors for breast cancer in young women: a cross-sectional study. Lancet Oncol., 10(6), 569-580].The sensitivity of a mammogram depends on the quality of the equipment, the competence of the personnel serving it, as well as the density of the examined breast tissue, which, among other things, depends on age and hormonal status. It is known that the dense breast tissue characteristic of healthy young women is often an obstacle to the successful preclinical diagnosis of breast foci [Haars G, van Noord PA, van Gils CH, Grobbee DE, Peeters PH. Measurements of breast density: no ratio for a ratio. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev. (2005); 14 (11 Pt 1): 2634-2640]. There is evidence that increased breast density in young women can be a key risk factor, since it reflects the number of undifferentiated cells most susceptible to malignant transformation before the protective effect of their differentiation during pregnancy and age-related involution appears [Boyd N, Martin L, Chavez S et al (2009) Breast-tissue composition and other risk factors for breast cancer in young women: a cross-sectional study. Lancet Oncol., 10 (6), 569-580].

Наиболее близким к предложенному является способ лекарственной профилактики развития рака молочной железы, заключающийся в том, что отбирали женщин со сниженным уровнем экспрессии гена/белка BRCA1, приводящим к повышенному риску развития РМЖ, в возрасте от 25 до 63 лет, которые в течение 4-6 недель получали 3,3'-дииндолилметан (ДИМ) в дозировке 300 мг/сут, оценивали экспрессию мРНК BRCA1 исходно и через 4-6 недель, при этом применение ДИМ в течение 4-6 недель привело к повышению экспрессии мРНК BRCA1 в среднем на 34% [А.А. Сметник, В.П. Сметник, В.И. Киселев. Опыт применения индол-3 карбинола в лечении заболеваний молочной железы и профилактике рака молочной железы. Журнал «Акушерство и гинекология» №2, 2017, с. 106-112].Closest to the proposed is a method of drug prevention of breast cancer, which consists in the selection of women with a reduced level of expression of the BRCA1 gene / protein, leading to an increased risk of breast cancer, aged 25 to 63 years, which for 4-6 weeks received 3,3'-diindolylmethane (DIM) at a dose of 300 mg / day, evaluated the expression of BRCA1 mRNA at baseline and after 4-6 weeks, while the use of DIM for 4-6 weeks increased the expression of BRCA1 mRNA by an average of 34 % [A.A. Estimator, V.P. Smetnik, V.I. Kiselev. Experience with the use of indole-3 carbinol in the treatment of breast diseases and the prevention of breast cancer. The journal "Obstetrics and Gynecology" No. 2, 2017, p. 106-112].

Демонстрация возможности активации гена BRCA с помощью ДИМ - исключительно важное научное наблюдение, которое показывает, что индольные соединения способны активировать экспрессию гена супрессора опухолевого роста. Однако, следует отметить, что с практической точки зрения, этот результат не доказывает профилактический эффект данного подхода, поскольку не прослежена судьба этих женщин, не известно развился ли у них рак молочных желез. Кроме того, наследственный рак груди, зависимый от мутации в гене BRCA, составляет только 3-5% от всего рака молочной железы. Поэтому, если даже будет показан профилактический эффект, то он касается незначительной доли всех больных и не решает проблему спорадического рака, на долю которого приходится около 95% всех заболевших.The demonstration of the possibility of activating the BRCA gene using DIM is an extremely important scientific observation, which shows that indole compounds are able to activate the expression of the tumor suppressor gene. However, it should be noted that from a practical point of view, this result does not prove the preventive effect of this approach, since the fate of these women is not traced, it is not known whether they developed breast cancer. In addition, hereditary breast cancer, dependent on a mutation in the BRCA gene, accounts for only 3-5% of total breast cancer. Therefore, even if a preventive effect is shown, it concerns a small proportion of all patients and does not solve the problem of sporadic cancer, which accounts for about 95% of all cases.

Технической проблемой, решаемой настоящим изобретением, явилось создание нового алгоритма профилактических мероприятий основанных на формировании групп риска по развитию РМЖ на основе молекулярных маркеров-предвестников раннего канцерогенеза и лекарственной коррекции этих параметров с последующим контролем заболеваемости РМЖ.The technical problem solved by the present invention was the creation of a new algorithm of preventive measures based on the formation of risk groups for the development of breast cancer based on molecular markers-precursors of early carcinogenesis and drug correction of these parameters with subsequent control of the incidence of breast cancer.

Техническая проблема решается способом профилактики РМЖ, заключающимся в том, что из женщин в возрасте 45-65 лет, имеющих диагноз узловая или диффузная форма мастопатии или повышенная маммографическая плотность, отбирают, имеющих по женской линии злокачественные образования репродуктивных органов, проводят у отобранных женщин исследование на уровень метилирования одного из генов BRCA1, WIF1 и RASSF1A и отбирают в группу риска женщин, у которых уровень метилирования одного из генов составляет не менее 50%, и женщины группы риска принимают препарат на основе индол-3-карбинола в дозировке от 400 мг до 600 мг индол-3-карбинола в сутки в течение периода от 6 до 8 месяцев ежегодно. Рекомендуется принимать пожизненно.The technical problem is solved by the method of preventing breast cancer, which consists of selecting women with a malignant or diffuse form of mastopathy or increased mammographic density from women aged 45-65 who have malignant formations of the reproductive organs on the female side and conduct a study on selected women the methylation level of one of the BRCA1, WIF1, and RASSF1A genes is selected at risk for women whose methylation level of one of the genes is at least 50% and women at risk take the drug and based on the indole-3-carbinol in a dosage of 400 mg to 600 mg of indole-3-carbinol per day for a period of from 6 to 8 months of each year. Recommended for life.

Хорошо известен тот факт, что огромную роль в развитии онкологических заболеваний играют генетические мутации. Описаны многие из этих мутаций и степени риска развития неоплазий, связанных с ними. Однако, несмотря на всю критическую важность «генетической основы», не менее существенную роль в развитии этих патологий могут играть эпигенетические процессы [Киселев В.И. и др. РМЖ: практический курс выключения генов. Эпигенетическое регулирование маммарного канцерогенеза и возможности его фармакологической коррекции (2014) Журнал «StatusPraesens», №4 (21), стр. 35-43].It is well known that genetic mutations play a huge role in the development of cancer. Many of these mutations and the degree of risk of developing neoplasias associated with them are described. However, despite the critical importance of the “genetic basis”, epigenetic processes can play an equally important role in the development of these pathologies [Kiselev V.I. and other breast cancer: a practical course off genes. Epigenetic regulation of mammary carcinogenesis and the possibility of its pharmacological correction (2014). StatusPraesens Journal, No. 4 (21), pp. 35-43].

Эпигенетические изменения не нарушают последовательности нуклеотидов в ДНК и не передаются по наследству, но за счет химической модификации определенных хромосомных локусов и связанных с ними генов критически изменяют их доступность для транскрипционного аппарата клетки. Примерами эпигенетических изменений являются ацетилирование и метилирование гистонов, метилирование ДНК. Такое эпигенетическое «включение/выключение» генов, в частности, лежит в основе дифференцировки - приобретения необходимого фенотипа - всех типов соматических клеток. И наоборот, изменение характерной «эпигенетической маркировки» клетки того или иного типа приводит к де-дифференцировке или смене фенотипа (транс-дифференцировке) в другой клеточный тип, например, из эпителия в мезенхиму. Учитывая такие масштабы эффектов эпигенетической регуляции, нетрудно понять, что нарушения этого процесса могут приводить к развитию таких патологий, как канцерогенез [R.S. DeVaux et al Beyond DNA: the Role of Epigenetics in the Premalignant Progression of Breast Cancer (2018) Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia].Epigenetic changes do not disrupt the sequence of nucleotides in DNA and are not inherited, but due to the chemical modification of certain chromosomal loci and their associated genes, they critically change their availability for the transcriptional apparatus of the cell. Examples of epigenetic changes are histone acetylation and methylation, DNA methylation. This epigenetic “on / off” of genes, in particular, underlies the differentiation - the acquisition of the necessary phenotype - of all types of somatic cells. Conversely, a change in the characteristic “epigenetic labeling” of a cell of one type or another leads to de-differentiation or a change in phenotype (trans-differentiation) to another cellular type, for example, from the epithelium to the mesenchyme. Given the magnitude of the effects of epigenetic regulation, it is not difficult to understand that violations of this process can lead to the development of pathologies such as carcinogenesis [R.S. DeVaux et al Beyond DNA: the Role of Epigenetics in the Premalignant Progression of Breast Cancer (2018) Journal of Mammary Gland Biology and Neoplasia].

Метилирование ДНК, как один из важнейших механизмов эпигенетической регуляции, был открыт на рубеже восьмидесятых годов прошлого столетия. Суть этого процесса заключается в конверсии цитозинового нуклеотидного остатка в 5-метилцитозин [K. Yamashita et al. Epigenetic biomarkers of promoter DNA methylation in the new era of cancer treatment (2018) Cancer Science, 109:3695-3706].DNA methylation, as one of the most important mechanisms of epigenetic regulation, was discovered at the turn of the eighties of the last century. The essence of this process is the conversion of the cytosine nucleotide residue to 5-methylcytosine [K. Yamashita et al. Epigenetic biomarkers of promoter DNA methylation in the new era of cancer treatment (2018) Cancer Science, 109: 3695-3706].

В ходе неопластического перерождения картина эпигенетической модификации, как правило, меняется таким образом, что общий уровень метилирования генома существенно снижается, в то время как регуляторные участки существенно меньшей части генов (чаще всего, генов-онкосупрессоров), наоборот, гиперметилируются и подавляются. Соответственно, если изменение нормального метилирования в каком-либо из генов играет важную роль в развитии определенной формы рака, то установление такого феномена будет способствовать не только лучшему пониманию патогенеза этого заболевания, но и может оказаться своего рода эпигенетическим маркером данного заболевания [S.B. Baylin et al, Epigenetic Determinants of Cancer (2016) Cold Spring Harb Perspect Biol, 8].During neoplastic degeneration, the pattern of epigenetic modification, as a rule, changes in such a way that the overall level of genome methylation is significantly reduced, while the regulatory regions of a significantly smaller part of the genes (most often, cancer suppressor genes), on the contrary, are hypermethylated and suppressed. Accordingly, if a change in normal methylation in any of the genes plays an important role in the development of a certain form of cancer, then the establishment of such a phenomenon will not only contribute to a better understanding of the pathogenesis of this disease, but may also turn out to be a kind of epigenetic marker of this disease [S.B. Baylin et al, Epigenetic Determinants of Cancer (2016) Cold Spring Harb Perspect Biol, 8].

В последние годы эта область исследований развивается очень активно. Установлена целая панель генов, метилирование которых является предвестником злокачественного процесса. Дело в том, что метилирование генов-супрессоров опухолевого роста приводит к блокаде их экспрессии, что снимает эволюционный запрет на малигнизацию клеток. Это явление запускает постепенный процесс канцерогенеза и начинается задолго до клинического проявления рака. Изменение генетической программы через эпигенетические механизмы происходит достаточно медленно и на начальных этапах запускает эпителиально-мезенхимальные превращения (ЭМП). Это явление развивается как результат накопления критической массы эпигенетических модификаций в эпителиальных клетках молочной железы и приводит к превращению эпителия в мезенхимальные клетки. Этот тип клеток формирует в ткани фиброз, что клинически проявляется в повышенной маммографической плотности, и развитию фиброзно-кистозной болезни. Кроме того, ЭМП с высокой вероятностью запускает процессы злокачественного перерождения клеток и несет в себе признаки раннего канцерогенеза. Особенность этого явления состоит в том, что ЭМП это обратимое состояние и при правильном лекарственном воздействии можно индуцировать обратный процесс, а именно мезенхимально-эпителиальный переход (МЭП) [Drasin et al. Breast cancer epithelial-to-mesenchymal transition: examining the functional consequences of plasticity (2011) Breast Cancer Research, 13:226; P.G. Santamaria et al. EMT: Present and future in clinical oncology (2017) Molecular Oncology 11, 718-738; Voon et al. The EMT spectrum and therapeutic opportunities (2017) Molecular Oncology 11,) 878-89; Sun and Fang Epigenetic Regulation of Epithelia-Mesenchymal Transition (2016) Cell Mol Life Sci 73(23): 4493-4515; Douglas S. Micalizzi et al. Epithelial-Mesenchymal Transition in Cancer: Parallels Between Normal Development and Tumor Progression (2010) J Mammary Gland Biol Neoplasia 15:117-134].In recent years, this area of research has been developing very actively. A whole panel of genes has been established, the methylation of which is a harbinger of the malignant process. The fact is that methylation of tumor suppressor genes leads to a blockade in their expression, which removes the evolutionary ban on cell malignancy. This phenomenon triggers a gradual process of carcinogenesis and begins long before the clinical manifestation of cancer. Changes in the genetic program through epigenetic mechanisms occur rather slowly and, at the initial stages, trigger epithelial-mesenchymal transformations (EMFs). This phenomenon develops as a result of the accumulation of a critical mass of epigenetic modifications in the epithelial cells of the mammary gland and leads to the transformation of the epithelium into mesenchymal cells. This type of cell forms fibrosis in the tissue, which is clinically manifested in increased mammographic density, and the development of fibrocystic disease. In addition, EMF is highly likely to trigger the processes of malignant degeneration of cells and carries signs of early carcinogenesis. The peculiarity of this phenomenon is that EMF is a reversible state and, with the right drug effect, the reverse process can be induced, namely the mesenchymal-epithelial transition (MEP) [Drasin et al. Breast cancer epithelial-to-mesenchymal transition: examining the functional consequences of plasticity (2011) Breast Cancer Research, 13: 226; P.G. Santamaria et al. EMT: Present and future in clinical oncology (2017) Molecular Oncology 11, 718-738; Voon et al. The EMT spectrum and therapeutic opportunities (2017) Molecular Oncology 11,) 878-89; Sun and Fang Epigenetic Regulation of Epithelia-Mesenchymal Transition (2016) Cell Mol Life Sci 73 (23): 4493-4515; Douglas S. Micalizzi et al. Epithelial-Mesenchymal Transition in Cancer: Parallels Between Normal Development and Tumor Progression (2010) J Mammary Gland Biol Neoplasia 15: 117-134].

В основе ЭМП лежат эпигенетические изменения, в частности, метилирование генов, в результате чего формируется новая генетическая программа клетки. Особенность таких изменений в экспрессии генов состоит в том, что структура генов сохраняется, и эти модификации обратимы, что открывает уникальную возможность восстановления активной экспрессии генов-супрессоров, а следовательно, не только остановить этот процесс, но повернуть его вспять [Киселев В.И. и др. Регуляция активности генов и новые лекарственные средства (2016) Вестник Российской Академии Наук, 2016, том 86, №6, с. 512-518; Edward A. Ratovitski Anticancer Natural Compounds as Epigenetic Modulators of Gene Expression (2017) Current Genomics, 18, 175-205; Subramaniam et al. DNA methyltransferases: a novel target for prevention and therapy (2014) Frontiersin Oncology V 4, Art 80]. Таким образом, своевременная регистрация таких изменений путем определения спектра метилированных генов позволяет с высокой достоверностью прогнозировать развитие злокачественного процесса. Возможность клинического применения таких подходов открылась сравнительно недавно и основана на так называемой жидкостной биопсии. Смысл этого подхода состоит в том, что вследствие гибели клеток, вставших на путь злокачественной трансформации, их ДНК попадает в кровяное русло. Современные методы ДНК анализа позволяют анализировать и оценивать уровень их метилирования! [Sandra P. Nunes et al Cell-Free DNA Methylation of Selected Genes Allows for Early Detection of the Major Cancers in Women (2018) Cancers 10, 357; D. Lissa et al. Methylation analyses in liquid biopsy, (2016) Transl Lung Cancer Res; 5(5):492-504]. Установлено также, что состояние ДНК опухоли в плазме крови отражает ее состояние в опухолевой ткани. [

Figure 00000001
et al. ESR1 gene promoter region methylation in free circulating DNA and its correlation with estrogen receptor protein expression in tumor tissue in breast cancer patients (2014) BMC Cancer, 14:59].EMFs are based on epigenetic changes, in particular, gene methylation, as a result of which a new genetic program of the cell is formed. The peculiarity of such changes in gene expression is that the structure of the genes is preserved, and these modifications are reversible, which opens up a unique opportunity to restore the active expression of suppressor genes, and therefore not only stop this process, but turn it back [Kiselev V.I. et al. Regulation of gene activity and new drugs (2016) Bulletin of the Russian Academy of Sciences, 2016, Volume 86, No. 6, p. 512-518; Edward A. Ratovitski Anticancer Natural Compounds as Epigenetic Modulators of Gene Expression (2017) Current Genomics, 18, 175-205; Subramaniam et al. DNA methyltransferases: a novel target for prevention and therapy (2014) Frontiersin Oncology V 4, Art 80]. Thus, the timely registration of such changes by determining the spectrum of methylated genes makes it possible to predict the development of the malignant process with high reliability. The clinical use of such approaches has opened up relatively recently and is based on the so-called liquid biopsy. The meaning of this approach is that due to the death of cells that have embarked on the path of malignant transformation, their DNA enters the bloodstream. Modern DNA analysis methods allow us to analyze and evaluate the level of methylation! [Sandra P. Nunes et al Cell-Free DNA Methylation of Selected Genes Allows for Early Detection of the Major Cancers in Women (2018) Cancers 10, 357; D. Lissa et al. Methylation analyses in liquid biopsy, (2016) Transl Lung Cancer Res; 5 (5): 492-504]. It was also established that the state of tumor DNA in blood plasma reflects its state in the tumor tissue. [
Figure 00000001
et al. ESR1 gene promoter region methylation in free circulating DNA and its correlation with estrogen receptor protein expression in tumor tissue in breast cancer patients (2014) BMC Cancer, 14:59].

Прогностическая значимость таких исследований существенно зависит от выбора генов-мишений, метилирование которых сигнализирует о начавшейся доклинической стадии канцерогенеза. Мы выбрали для своей работы маркеры, в отношении которых накоплен большой клинический материал. Это гены-супрессоры опухолевого роста BRCA1, WIF1, RASSF1A [L. Ai et al. Inactivation of Wnt inhibitory factor-1 (WIF1) expression by epigenetic silencing is a common event in breast cancer (2006) Carcinogenesis vol. 27 no. 7 pp. 1341-1348; Vivek Shukla et al BRCA1 affects global DNA methylation through regulation of DNMT1 (2010) Cell Research 20:1201-1215; Otani et al. BRCA1 promoter methylation of normal breast epithelial cells as a possible precursor for BRCA1-methylated breast cancer (2014) Cancer Sci, vol. 105, 1369-1376; Trang Lan Vu et al Methylation Profiles of BRCA1, RASSF1A and GSTP1 in Vietnamese Women with Breast Cancer (2018) Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, Vol 19, 1887-1893; Hoda A. Hagrass et al. Methylation status and protein expression of RASSF1A in breast cancer patients (2014) Mol Biol Rep 41:57-65; L.B. Hesson et al. The role of RASSF1A methylation in cancer (2007) Disease Markers 23: 73-87]. Для этих генов установлена не только диагностическая значимость ранних доклинических стадий канцерогенеза, но и возможность восстановления их экспрессии на фоне применения препаратов с выраженной эпигенетической активностью. В случае восстановления экспрессии генов-супрессоров опухолевого роста в результате их деметилирования, наблюдается торможение процессов малигнизации. Поэтому для осуществления программы по лекарственной профилактике РМЖ необходимо применение препаратов, обладающих способностью восстанавливать исходную генетическую программу клеток, вставших на путь малигнизации. Такого рода препараты должны обладать выраженной эпигенетической активностью и действовать на разные стадии канцерогенеза. К числу таких препаратов относятся лекарственные средства на основе индол-3-карбинола, который является ингибитором гистондеацетилаз и ДНК-метилтранфераз, ферментов, влияющих на эпигенетические механизмы злокачественного перерождения клеток [Lyn-Cook B.D. et al. Gender differences in gemcitabine (Gemzar) efficacy in cancer cells: effect of indole-3-carbinol (2010) Anticancer Res., 30(12), 490704913; Li Y., Li X., Guo B. Chemopreventive agent 3,3'-diindolylmethane selectively induces proteasomal degradation of class I histone deacetylases (2010) Cancer Res., 70(2), 646-654].The prognostic significance of such studies substantially depends on the choice of target genes, the methylation of which signals the onset of the preclinical stage of carcinogenesis. For our work, we have chosen markers for which a great deal of clinical material has been accumulated. These are tumor suppressor genes BRCA1, WIF1, RASSF1A [L. Ai et al. Inactivation of Wnt inhibitory factor-1 (WIF1) expression by epigenetic silencing is a common event in breast cancer (2006) Carcinogenesis vol. 27 no. 7 pp. 1341-1348; Vivek Shukla et al BRCA1 affects global DNA methylation through regulation of DNMT1 (2010) Cell Research 20: 1201-1215; Otani et al. BRCA1 promoter methylation of normal breast epithelial cells as a possible precursor for BRCA1-methylated breast cancer (2014) Cancer Sci, vol. 105, 1369-1376; Trang Lan Vu et al Methylation Profiles of BRCA1, RASSF1A and GSTP1 in Vietnamese Women with Breast Cancer (2018) Asian Pacific Journal of Cancer Prevention, Vol 19, 1887-1893; Hoda A. Hagrass et al. Methylation status and protein expression of RASSF1A in breast cancer patients (2014) Mol Biol Rep 41: 57-65; L.B. Hesson et al. The role of RASSF1A methylation in cancer (2007) Disease Markers 23: 73-87]. For these genes, not only the diagnostic significance of the early preclinical stages of carcinogenesis was established, but also the possibility of restoring their expression against the background of the use of drugs with pronounced epigenetic activity. In the case of restoration of the expression of tumor suppressor genes as a result of their demethylation, inhibition of malignancy is observed. Therefore, to implement a program for the drug prevention of breast cancer, it is necessary to use drugs that are able to restore the original genetic program of cells that have embarked on the path of malignancy. Such drugs should have pronounced epigenetic activity and act at different stages of carcinogenesis. Such drugs include drugs based on indole-3-carbinol, which is an inhibitor of histone deacetylases and DNA methyltransferases, enzymes that affect the epigenetic mechanisms of malignant cell transformation [Lyn-Cook B.D. et al. Gender differences in gemcitabine (Gemzar) efficacy in cancer cells: effect of indole-3-carbinol (2010) Anticancer Res., 30 (12), 490704913; Li Y., Li X., Guo B. Chemopreventive agent 3,3'-diindolylmethane selectively induces proteasomal degradation of class I histone deacetylases (2010) Cancer Res., 70 (2), 646-654].

Возможно широкий спектр противоопухолевой активности индол-3-карбинола обусловлен еще и его способностью превращения в дииндолилметан, для которого также установлена эпигенетическая активность и свойство ингибировать опухолевые стволовые клетки [Gregory W. Watson et al. Phytochemicals from Cruciferous Vegetables, Epigenetics, and Prostate Cancer Prevention (2013) The AAPS Journal, Vol. 15, No. 4, 951-961; A. Semov et al. Diindolylmethane (DIM) selectively inhibits cancer stem cells (2012) Biochemical and Biophysical Research Communications 424:45-51; Shishinn Sun et al Endoplasmic reticulum stress as a correlate of cytotoxicity in human tumor cells exposed to diindolylmethane in vitro Breast Cancer Patients in Indonesia (2004) Cell Stress & Chaperones 9(1), 76-87].Perhaps a wide range of antitumor activity of indole-3-carbinol is also due to its ability to convert to diindolylmethane, which also has established epigenetic activity and the property to inhibit tumor stem cells [Gregory W. Watson et al. Phytochemicals from Cruciferous Vegetables, Epigenetics, and Prostate Cancer Prevention (2013) The AAPS Journal, Vol. 15, No. 4, 951-961; A. Semov et al. Diindolylmethane (DIM) selectively inhibits cancer stem cells (2012) Biochemical and Biophysical Research Communications 424: 45-51; Shishinn Sun et al Endoplasmic reticulum stress as a correlate of cytotoxicity in human tumor cells exposed to diindolylmethane in vitro Breast Cancer Patients in Indonesia (2004) Cell Stress & Chaperones 9 (1), 76-87].

Для индол-3-карбинола показана также способность ингибировать процессы эпителиально-мезенхимального перехода, как начальной стадии канцерогенеза [НО et al. I3C and ICZ inhibit migration by suppressing the EMT process and FAK expression in breast cancer cells (2013) Molecular Medicine Reports 7: 384-388].For indole-3-carbinol, the ability to inhibit the processes of the epithelial-mesenchymal transition as the initial stage of carcinogenesis has also been shown [BUT et al. I3C and ICZ inhibit migration by suppressing the EMT process and FAK expression in breast cancer cells (2013) Molecular Medicine Reports 7: 384-388].

Кроме того, индол-3-карбинол обладает высокой избирательной ингибирующей активностью по отношению к трансформированным клеткам и очень низкой токсичностью к нормальным клеткам [KM Wahidur Rahman et al. Indole-3-Carbinol (I3C) Induces Apoptosis in Tumorigenic but Not in Nontumorigenic Breast Epithelial Cells (2009) Nutrition and Cancer, 45:1, 101-112].In addition, indole-3-carbinol has a high selective inhibitory activity against transformed cells and very low toxicity to normal cells [KM Wahidur Rahman et al. Indole-3-Carbinol (I3C) Induces Apoptosis in Tumorigenic but Not in Nontumorigenic Breast Epithelial Cells (2009) Nutrition and Cancer, 45: 1, 101-112].

Этот параметр также очень важен для профилактических препаратов, который следует принимать довольно длительное время. Следует подчеркнуть также важность лекарственной формы, которая потенцирует противоопухолевый потенциал данного соединения. В частности, его эпигенетическую активность. Такая лекарственная форма индол-3-карбинола была нами ранее разработана и зарегистрирована в качестве лекарственного средства [Патент RU 2601893, Автор Киселев В.И. Лекарственное средство на основе индол-3-карбинола с повышенной эпигенетической активностью]. По этим причинам именно лекарственное средство на основе индол-3-карбинола было использовано для разработки профилактического алгоритма по предупреждению рака молочной железы.This parameter is also very important for preventive drugs, which should be taken for a rather long time. It should also be emphasized the importance of a dosage form that potentiates the antitumor potential of this compound. In particular, its epigenetic activity. Such a dosage form of indole-3-carbinol was previously developed by us and registered as a medicine [Patent RU 2601893, Author Kiselev V.I. Indole-3-carbinol-based drug with increased epigenetic activity]. For these reasons, it was the indole-3-carbinol-based drug that was used to develop the prophylactic algorithm for the prevention of breast cancer.

Изобретение иллюстрируется графическим материалом.The invention is illustrated by graphic material.

На фиг. 1 представлены данные, иллюстрирующие риск развития РМЖ у женщин в зависимости от возраста, по данным национального Института Рака США.In FIG. 1 presents data illustrating the risk of breast cancer in women depending on age, according to the US National Cancer Institute.

На фиг. 2 показан молекулярный механизм влияния метилирования промотора гена WIF1 на экспрессию гена CCND1 и развитие злокачественной опухоли.In FIG. Figure 2 shows the molecular mechanism of the methylation of the promoter of the WIF1 gene on the expression of the CCND1 gene and the development of a malignant tumor.

На фиг. 3 представлен график скорости пролиферации клеточной культуры MCF-10А в среде с различной концентрацией индол-3-карбинола (И-3-К).In FIG. Figure 3 shows a graph of the proliferation rate of MCF-10A cell culture in a medium with different concentrations of indole-3-carbinol (I-3-K).

На фиг. 4 - график скорости пролиферации клеточной культуры MDA-MB-231 в среде с различной концентрацией И-3-К.In FIG. 4 is a graph of the proliferation rate of cell culture MDA-MB-231 in a medium with different concentrations of I-3-K.

На фиг. 5 показаны сайты метилирования промотора гена WIF1 при концентрации И-3-К 0 и 100 мкМ в клеточной культуре MCF-10A.In FIG. Figure 5 shows the methylation sites of the WIF1 gene promoter at a concentration of I-3-K 0 and 100 μM in cell culture MCF-10A.

На фиг. 6 показаны сайты метилирования промотора гена WIF1 при концентрации И-3-К 0 и 100 мкМ в клеточной культуре MDA-MB-231.In FIG. Figure 6 shows the methylation sites of the WIF1 gene promoter at a concentration of I-3-K 0 and 100 μM in cell culture MDA-MB-231.

Пример 1Example 1

Исследование деметилирующей и противоопухолевой активности индол-3-карбинола на клеточных линиях рака молочной железы.Investigation of the demethylating and antitumor activity of indole-3-carbinol on breast cancer cell lines.

Целью данного эксперимента была демонстрация деметилирующей активности индол-3-карбинола в отношении гена WIF1, кодирующего ингибитор Wnt-сигнального каскада, который является важнейшим фактором канцерогенез клеток молочной железы. [L. Ai et al. Inactivation of Wnt inhibitory factor-1 (WIF1) expression by epigenetic silencing is a common event in breast cancer (2006) Carcinogenesis vol. 27 no. 7 pp. 1341-1348]. В результате метилирования гена WIF1 блокируется его экспрессия и активируется Wnt-сигнальный каскад, что запускает процессы малигнизации клеток (Фиг. 2). Деметилирование гена WIF1 восстанавливает его активность и приводит к блокаде важнейшего механизма злокачественного роста, что является значимым критерием противоопухолевого действия индол-3-карбинола. И вторая задача исследования - показать высокую избирательную активность индол-3-карбинола по отношению к злокачественным клеткам РМЖ. В ходе работы использовались 2 клеточные культуры раковых клеток молочной железы: MDA-MB-231 и MCF-10A, полученные из коллекции клеточных культур АТСС.The purpose of this experiment was to demonstrate the demethylating activity of indole-3-carbinol against the WIF1 gene, which encodes an inhibitor of the Wnt signaling cascade, which is an important factor in carcinogenesis of breast cells. [L. Ai et al. Inactivation of Wnt inhibitory factor-1 (WIF1) expression by epigenetic silencing is a common event in breast cancer (2006) Carcinogenesis vol. 27 no. 7 pp. 1341-1348]. As a result of methylation of the WIF1 gene, its expression is blocked and the Wnt signaling cascade is activated, which triggers the processes of cell malignancy (Fig. 2). Demethylation of the WIF1 gene restores its activity and leads to blockade of the most important mechanism of malignant growth, which is a significant criterion for the antitumor effect of indole-3-carbinol. And the second task of the study is to show the high selective activity of indole-3-carbinol in relation to malignant breast cancer cells. In the course of work, 2 cell cultures of breast cancer cells were used: MDA-MB-231 and MCF-10A, obtained from the ATCC cell culture collection.

MDA-MB-231MDA-MB-231

Культура клеток Homo sapiens, эпителиальные адгерентные клетки аденокарциномы молочной железы, были выделены из метастазов в плевральной полости пациентки с аденокарциномой молочной железы (злокачественное новообразование). Данная клеточная линия наиболее часто используется как модель метастатической формы РМЖ.Homo sapiens cell culture, epithelial adherent mammary adenocarcinoma cells, was isolated from metastases in the pleural cavity of a patient with breast adenocarcinoma (malignant neoplasm). This cell line is most often used as a model of the metastatic form of breast cancer.

MCF-10AMCF-10A

Культура клеток Homo sapiens, эпителиальные адгерентные клетки, были выделены из ткани молочной железы пациентки с фиброзно-кистозной мастопатией (доброкачественное новообразование). Данная клеточная линия является наиболее часто используемой как модель неопухолевой ткани.Homo sapiens cell culture, epithelial adherent cells, was isolated from the breast tissue of a patient with fibrocystic mastopathy (benign neoplasm). This cell line is the most commonly used as a model of non-tumor tissue.

Культивирование клеточных культурCell culture

Клетки культуры MDA-MB-231 культивировались в среде DMEM (1×) «Gibco» с добавлением 10% бычьей эмбриональной сыворотки (FBS), L-глутамина и смеси антибиотиков пенициллин/стрептомицин. Клетки культуры MCF-10A культивировались в среде DMEM/F12 (1:1) «ООО НПП ПанЭко» с добавлением 10% FBS, L-глутамина и смеси антибиотиков пенициллин/стрептомицин. Культивирование проводили в СО2-инкубаторе Sanyo (Panasonic) при температуре 37°С и 5% содержания CO2.MDA-MB-231 culture cells were cultured in DMEM (1 ×) Gibco supplemented with 10% bovine fetal serum (FBS), L-glutamine, and penicillin / streptomycin antibiotic mixture. The cells of the MCF-10A culture were cultured in DMEM / F12 (1: 1) medium by LLC NPP PanEco supplemented with 10% FBS, L-glutamine and a mixture of penicillin / streptomycin antibiotics. Cultivation was carried out in a Sanyo CO 2 incubator (Panasonic) at a temperature of 37 ° C and 5% CO 2 content.

Клетки высаживали в 6-луночные культуральные планшеты ТРР в объеме 1×106 клеток на лунку для последующего выделения из них ДНК на анализ степени метилирования промотора гена WIF1 и в объеме 5×105 для последующего выделения РНК и анализа уровня экспрессии таргетных генов Wnt-каскада. Подсчет клеток проводился с помощью автоматического счетчика клеток Countess (Invitrogen).Cells were plated on 6-well TPP culture plates in a volume of 1 × 10 6 cells per well for subsequent DNA isolation from them for analysis of the methylation degree of the WIF1 gene promoter and in a volume of 5 × 10 5 for subsequent RNA isolation and analysis of the level of expression of Wnt-target genes cascade. Cell counting was performed using an automatic Countess cell counter (Invitrogen).

Исследование влияния индол-3-карбинола проводили при следующих концентрациях: 0, 50, 75 и 100 μМ в 4 биологических повторах. Клетки инкубировались с препаратом на протяжении 48 часов. После этого клетки, предназначенные для выделения РНК, лизировали регантом QIAzol (QIAGEN) и хранили до выделения РНК при температуре -70°С. Клетки для выделения ДНК открепляли с помощью раствора трипсина-ЭДТА 0,25% (ООО НПП «ПанЭко»), промывали 2 раза раствором DPBS («ООО НПП ПанЭко») и хранили до выделения ДНК при температуре -20°С.The effect of indole-3-carbinol was studied at the following concentrations: 0, 50, 75, and 100 μM in 4 biological repeats. Cells were incubated with the drug for 48 hours. After that, cells intended for RNA isolation were lysed with QIAzol reagent (QIAGEN) and stored until isolation of RNA at a temperature of -70 ° С. Cells for DNA isolation were detached with a trypsin-EDTA 0.25% solution (LLC NPE PanEco), washed 2 times with a solution of DPBS (LLC NPP PanEco) and stored until DNA isolation at a temperature of -20 ° C.

Исследование скорости пролиферацииProliferation Rate Study

Клеточную пролиферацию индол-3-карбинола оценивали с помощью МТТ-теста. В основе метода МТТ лежит способность живых клеток восстанавливать желтый бромид 3-(4,5-диметилтиазол-2-ил)-2,5-тетразолия (МТТ) в пурпурно-синие внутриклеточные кристаллы МТТ-формазана, растворимые в ДМСО. О цитотоксическом воздействии препарата на клетку указывает уменьшение плотности образцов по сравнению с контрольными.Cell proliferation of indole-3-carbinol was evaluated using the MTT assay. The MTT method is based on the ability of living cells to reduce yellow 3- (4,5-dimethylthiazol-2-yl) -2,5-tetrazolium bromide (MTT) into the purplish-blue intracellular MTT-formazan crystals soluble in DMSO. The cytotoxic effect of the drug on the cell is indicated by a decrease in the density of the samples compared to the control ones.

Клеточные культуры MCF-10A и MDA-MB-231 высаживали в 96-луночный культуральный планшет ТРР с плотностью 5000 клеток в лунке (MCF-10A) и 10.000 клеток в лунке (MDA-MB-231). Клетки инкубировались в средах с препаратом индол-3-карбинолом с концентрацией 0, 50, 75 и 100μМ и 0, 50, 75 и 100μМ (во время этого теста также измерялось изменение оптической плотности при использовании свежеразведенного препарата И-3-К и заранее разведенного, хранившегося до этого месяц при температуре -4°С). Инкубировались клеточные культуры 24, 48, 72 и 96 часов. Каждый планшет измерялся на спектрофотометре VERSA max microplate reader (Molecular Devices) при длине волны 470 нм.Cell cultures MCF-10A and MDA-MB-231 were plated on a 96-well TPP culture plate with a density of 5000 cells per well (MCF-10A) and 10,000 cells per well (MDA-MB-231). Cells were incubated in media with indole-3-carbinol with concentrations of 0, 50, 75 and 100 μM and 0, 50, 75 and 100 μM (during this test, the change in optical density was also measured using the freshly diluted I-3-K preparation and previously diluted stored until this month at a temperature of -4 ° C). Cell cultures were incubated for 24, 48, 72 and 96 hours. Each tablet was measured on a VERSA max microplate reader (Molecular Devices) spectrophotometer at a wavelength of 470 nm.

Полимеразная Цепная РеакцияPolymerase Chain Reaction

Конвертированную ДНК подвергали полимеразной цепной реакции с помощью амплификатора DTprime («ДНК-Технология»), используя для этого метод, описанный в статье [Сухих Г.Т., и др. Метилирование гена WIF1 при цервикальных плоскоклеточных интраэпителиальных поражениях. Акушерство и гинекология №5, 2017 стр. 114-123].The converted DNA was subjected to polymerase chain reaction using a DTprime amplifier (DNA-Technology), using the method described in the article [Sukhikh G.T. et al. Methylation of the WIF1 gene in cervical squamous intraepithelial lesions. Obstetrics and Gynecology No. 5, 2017, pp. 114-123].

Бисульфитное секвенированиеBisulfite sequencing

На секвенирование вместе с праймером упаривали 16 нг ДНК каждого образца с помощью концентратора Concentrator plus (Eppendorf). Бисульфитное секвенирование промоторной области генов BRCA1, WIF1 и RASSF1A проводили в соответствии с ранее описанными протоколами.For sequencing, 16 ng of DNA of each sample was evaporated with the primer using a Concentrator plus concentrator (Eppendorf). Bisulfite sequencing of the promoter region of the BRCA1, WIF1 and RASSF1A genes was carried out in accordance with the previously described protocols.

Результаты эксперимента.The results of the experiment.

Инкубирование клеток модели нормальной ткани молочной железы (MCF-10A) с индол-3-карбинолом не выявило значимых различий в скорости пролиферации при всех исследуемых концентрациях, в отличие от результатов, полученных на клетках MDA-МВ-231. Из данных рисунков видно, что концентрация 50 мкМ не оказывала значимого эффекта, однако при концентрации 100 мкМ скорость пролиферации понижалась в 1, 46 раза, что подтверждает избирательность ингибирующей активности индол-3-карбинола в отношении злокачественных клеток (Фиг. 3 и 4).Incubation of the cells of the normal breast tissue model (MCF-10A) with indole-3-carbinol did not reveal significant differences in the proliferation rate at all studied concentrations, in contrast to the results obtained on MDA-MB-231 cells. From these figures it can be seen that the concentration of 50 μM did not have a significant effect, however, at a concentration of 100 μM, the proliferation rate decreased by 1, 46 times, which confirms the selectivity of the inhibitory activity of indole-3-carbinol against malignant cells (Figs. 3 and 4).

На Фиг. 5 и 6 приведены результаты анализа степени метилирования промотора гена WIF1 в клеточных культурах MDA-MB-231 и MCF-10A.In FIG. Figures 5 and 6 show the results of the analysis of the degree of methylation of the WIF1 gene promoter in MDA-MB-231 and MCF-10A cell cultures.

Анализ метилирования не выявил деметилирующего эффекта в модели неопухолевых клеток MCF-10A. Как видно из Фиг. 5, метилировано 66,7% сайтов на исследуемой области промотора. Это значение не изменилось после инкубирования клеток с индол-3-карбинолом с концентрацией 100 мкМ.The methylation analysis did not reveal a demethylating effect in the non-tumor cell model MCF-10A. As can be seen from FIG. 5, 66.7% of sites in the studied region of the promoter are methylated. This value did not change after incubation of cells with indole-3-carbinol with a concentration of 100 μM.

В опухолевых клетках MDA-MB-231 наблюдается другой результат: при изначальном метилировании 100% сайтов после инкубирования с индол-3-карбинолом с концентрацией 100 мкМ метилирование осталось лишь в 40,7% сайтов (Фиг. 6). Это говорит о возможности использования индол-3-карбинола в качестве деметилирующего препарата в опухолевых клетках.In MDA-MB-231 tumor cells, a different result is observed: at the initial methylation of 100% of the sites after incubation with indole-3-carbinol with a concentration of 100 μM, methylation remained in only 40.7% of the sites (Fig. 6). This suggests the possibility of using indole-3-carbinol as a demethylating agent in tumor cells.

Несмотря на то, что с помощью ПЦР в реальном времени мы не смогли определить повышение экспрессии гена WIF1, по полученным результатам можно предположить, что происходит восстановление его экспрессии.Despite the fact that using real-time PCR, we were not able to determine the increase in the expression of the WIF1 gene, according to the results obtained, it can be assumed that its expression is restored.

Таким образом, в результате работы было показано, что под действием индол-3-карбинола происходит деметилирование промотора гена WIF1, что приводит, по-видимому, к восстановлению его экспрессии и снижению скорости пролиферации злокачественных клеток (Фиг. 4 и 6).Thus, as a result of the work, it was shown that under the action of indole-3-carbinol, the promoter of the WIF1 gene is demethylated, which apparently leads to the restoration of its expression and a decrease in the proliferation rate of malignant cells (Figs. 4 and 6).

Для генов BRCA1, и RASSF1A также были проведены аналогичные исследования и показана способность индол-3-карбинола снижать уровень метилирования этих генов.Similar studies were also conducted for the BRCA1 and RASSF1A genes and the ability of indole-3-carbinol to reduce the methylation level of these genes was shown.

Пример 2Example 2

Формирование групп риска по развитию РМЖ.Formation of risk groups for the development of breast cancer.

Риск заболевания раком молочной железы существенно увеличивается с возрастом. По данным Национального института Рака США в возрасте 39-49 лет РМЖ может заболеть 1 из 220 женщин. В возрасте 49-59 этот показатель составляет 1 из 50. Известно также, что риск заболеваемости возрастает при наличии в анамнезе родственников по женской линии гинекологического рака. На заболеваемость РМЖ влияет также наличие фиброзно-кистозной мастопатии, высокая мамографическая плотность и даже продолжительная болезненность молочных желез. С общебиологической точки зрения профилактический прием препаратов с онкопротективными свойствами необходим любой из перечисленных категорий женщин. Однако для получения достоверных доказательств профилактического эффекта любого лекарственного препарата с учетом параметров общей заболеваемости клиническое исследование должно охватить как минимум 10000 женщин в возрасте 39-49 лет. Проведение такого масштаба исследование крайне затруднительно. Именно поэтому мы попытались выбрать несколько критериев для формирования группы риска, в которой вероятность развития РМЖ в течение 5-летнего наблюдения будет максимально высока, и в такой группе оценить эффективность лекарственной профилактики по наиболее важному показателю - заболеваемость РМЖ в сравнении с группой, не принимающей профилактические препараты. При таком подходе масштабы исследования были бы значительно меньше, а доказательства более достоверны.The risk of breast cancer increases significantly with age. According to the National Cancer Institute of the United States, aged 39-49 years, breast cancer can get 1 out of 220 women. At the age of 49-59, this indicator is 1 out of 50. It is also known that the risk of morbidity increases if there is a family history of gynecological cancer relatives. The incidence of breast cancer is also affected by the presence of fibrocystic mastopathy, high mammographic density and even prolonged tenderness of the mammary glands. From a general biological point of view, prophylactic administration of drugs with oncoprotective properties is necessary for any of the listed categories of women. However, in order to obtain reliable evidence of the preventive effect of any drug, taking into account the parameters of the general incidence, a clinical study should cover at least 10,000 women aged 39-49 years. Conducting such a study is extremely difficult. That is why we tried to select several criteria for the formation of a risk group in which the likelihood of developing breast cancer during the 5-year follow-up will be as high as possible, and in this group to evaluate the effectiveness of drug prophylaxis by the most important indicator - the incidence of breast cancer in comparison with the group not taking prophylactic drugs. With this approach, the scope of the study would be much smaller, and the evidence is more reliable.

Первичный отбор пациенток в группу риска проходил по критерию возраста 45-65 лет и диагноза фиброзно-кистозная мастопатии или высокая маммографическая плотность. Из этой категории женщин для дальнейшего исследования отбирали пациенток, у которых по женской линии были гинекологические раки. Среди отобранных пациенток проводили исследование по уровню метилирования одного из генов-супрессоров опухолевого роста BRCA1, WIF1 и RASSF1A. Для окончательного включения в группу высокого риска отбирали женщин, у которых уровень метилирования одного из генов по результатам анализа ДНК в плазме пациентов составлял 50% и более.The initial selection of patients at risk was performed according to the criteria of the age of 45-65 years and the diagnosis of fibrocystic mastopathy or high mammographic density. From this category of women, patients who had gynecological cancers along the female line were selected for further research. Among the selected patients, a study was conducted on the methylation level of one of the tumor suppressor genes BRCA1, WIF1 and RASSF1A. For the final inclusion in the high-risk group, women were selected for whom the methylation level of one of the genes according to the results of DNA analysis in the plasma of patients was 50% or more.

Отбор женщин в группу высокого риска по РМЖ проводили среди пациенток Московского маммологического Центра. В основном пациентки предъявляли жалобы на болезненные ощущения в молочных железах и наличие пальпируемых образований. Около 15% пациенток соответствовали нашим критериям отбора.The selection of women in the high-risk breast cancer group was carried out among patients of the Moscow Mammological Center. Basically, patients complained of pain in the mammary glands and the presence of palpable formations. About 15% of patients met our selection criteria.

По данным критериям было отобрано 40 пациенток, которые были разделены на две однородные группы по 20 человек. 10 человек первой группы получали ежегодно 6 месячный курс индол-3-карбинола в виде лекарственного средства с повышенной эпигенетической активностью Индинол® Форто в дозировке 200 мг 2 раза в день в течение 5 лет. Другие 10 человек первой группы получали ежегодно 8 месячный курс индол-3-карбинола в виде лекарственного средства с повышенной эпигенетической активностью Индинол® Форто в дозировке 200 мг 3 раза в день в течение 5 лет. Вторая группа служила контролем. Обе группы проходили клиническое обследование 1 раз в год и завершающие обследования после 5-летнего наблюдения. На 2-й год наблюдений у всех участников исследования был проведен анализ метилирования выбранных генетических маркеров. Результаты клинического исследования представлены в таблице. Как видно из таблицы, проведение лекарственной профилактики с использованием описанного алгоритма позволяет значительно снизить развитие злокачественных явлений в группах риска по РМЖ.According to these criteria, 40 patients were selected, which were divided into two homogeneous groups of 20 people. 10 people of the first group received annually a 6-month course of indole-3-carbinol in the form of a medicine with increased epigenetic activity Indinol® Forto at a dosage of 200 mg 2 times a day for 5 years. The other 10 people of the first group received annually an 8-month course of indole-3-carbinol in the form of a medicine with increased epigenetic activity Indinol® Forto at a dosage of 200 mg 3 times a day for 5 years. The second group served as control. Both groups underwent a clinical examination once a year and final examinations after 5 years of observation. In the 2nd year of observation, methylation analysis of selected genetic markers was performed in all study participants. The results of the clinical study are presented in the table. As can be seen from the table, drug prophylaxis using the described algorithm can significantly reduce the development of malignant phenomena in risk groups for breast cancer.

Figure 00000002
Figure 00000002

Claims (1)

Способ профилактики рака молочной железы, заключающийся в том, что из женщин в возрасте 45-65 лет, имеющих диагноз узловая или диффузная форма мастопатии или повышенная маммографическая плотность, отбирают женщин, имеющих по женской линии злокачественные образования репродуктивных органов, проводят у отобранных женщин исследование на уровень метилирования одного из генов BRCA1, WIF1 и RASSF1A и отбирают в группу риска женщин, у которых уровень метилирования одного из генов составляет не менее 50%, и женщины группы риска принимают препарат на основе индол-3-карбинола в дозировке от 400 мг до 600 мг индол-3-карбинола в сутки в течение от 6 до 8 месяцев ежегодно.A method for the prevention of breast cancer, which consists in the fact that among women aged 45-65 years diagnosed with a nodular or diffuse form of mastopathy or increased mammographic density, women who have malignant reproductive organs on the female line are selected, a study is conducted on selected women the methylation level of one of the BRCA1, WIF1, and RASSF1A genes is selected at risk for women whose methylation level of one of the genes is at least 50%, and women at risk take a drug based on indole-3-carbinol in a dosage of 400 mg to 600 mg indole-3-carbinol per day for 6 to 8 months annually.
RU2019111245A 2019-04-15 2019-04-15 Method for drug prevention of breast cancer RU2708668C1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111245A RU2708668C1 (en) 2019-04-15 2019-04-15 Method for drug prevention of breast cancer
EA202090578A EA202090578A1 (en) 2019-04-15 2020-03-24 METHOD FOR DRUG PREVENTION OF BREAST CANCER

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111245A RU2708668C1 (en) 2019-04-15 2019-04-15 Method for drug prevention of breast cancer

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2708668C1 true RU2708668C1 (en) 2019-12-11

Family

ID=69006448

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2019111245A RU2708668C1 (en) 2019-04-15 2019-04-15 Method for drug prevention of breast cancer

Country Status (2)

Country Link
EA (1) EA202090578A1 (en)
RU (1) RU2708668C1 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006105196A2 (en) * 2005-03-28 2006-10-05 Bioresponse, L.L.C. Diindolylmethane-based compositions and methods of use thereof for promoting oral mucosal and bone health
RU2315594C1 (en) * 2006-09-01 2008-01-27 Всеволод Иванович Киселев Anti-estrogenic and anti-proliferative agent for treatment and prophylaxis of female reproductive system diseases
RU2601893C1 (en) * 2015-11-30 2016-11-10 Всеволод Иванович Киселев Drug preparation based on indole-3-carbinol with increased epigenetic activity

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006105196A2 (en) * 2005-03-28 2006-10-05 Bioresponse, L.L.C. Diindolylmethane-based compositions and methods of use thereof for promoting oral mucosal and bone health
RU2315594C1 (en) * 2006-09-01 2008-01-27 Всеволод Иванович Киселев Anti-estrogenic and anti-proliferative agent for treatment and prophylaxis of female reproductive system diseases
RU2601893C1 (en) * 2015-11-30 2016-11-10 Всеволод Иванович Киселев Drug preparation based on indole-3-carbinol with increased epigenetic activity

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SMIGEL К. Breast Cancer Prevention Trial shows major benefit, some risk. J. Natl. Cancer Inst. (Bethesda), 1998, 90: 647-648. *
СМЕТНИК А.А. и др. Опыт применения индол-3-карбинола в лечении заболеваний молочной железы и профилактике рака молочной железы//Акушерство и Гинекология, 2017, N2, с. 106-112. *
СМЕТНИК А.А. и др. Опыт применения индол-3-карбинола в лечении заболеваний молочной железы и профилактике рака молочной железы//Акушерство и Гинекология, 2017, N2, с. 106-112. SMIGEL К. Breast Cancer Prevention Trial shows major benefit, some risk. J. Natl. Cancer Inst. (Bethesda), 1998, 90: 647-648. *

Also Published As

Publication number Publication date
EA202090578A1 (en) 2020-10-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Yu et al. Methylation of protocadherin 10, a novel tumor suppressor, is associated with poor prognosis in patients with gastric cancer
Bong et al. Incisional biopsy and melanoma prognosis
Hunter et al. Profiling early head and neck cancer
Abraham et al. Fibromatosis of the breast and mutations involving the APC/β-catenin pathway
Schade et al. β-Catenin signaling is a critical event in ErbB2-mediated mammary tumor progression
Ciuffreda et al. Growth-inhibitory and antiangiogenic activity of the MEK inhibitor PD0325901 in malignant melanoma with or without BRAF mutations
Zhang et al. Genistein attenuates WNT signaling by up-regulating sFRP2 in a human colon cancer cell line
Kogure et al. Deregulation of the histone demethylase JMJD2A is involved in human carcinogenesis through regulation of the G1/S transition
Kaur et al. RNA-Seq of human breast ductal carcinoma in situ models reveals aldehyde dehydrogenase isoform 5A1 as a novel potential target
Hellebrekers et al. Angiostatic activity of DNA methyltransferase inhibitors
Pathiraja et al. Epigenetic regulation in estrogen receptor positive breast cancer—role in treatment response
US20040038245A1 (en) Nested methylation-specific polymerase chain reaction cancer detection method
Chapman et al. Genes involved in differentiation, stem cell renewal, and tumorigenesis are modulated in telomerase-immortalized human urothelial cells
Prime et al. Targeting the genetic landscape of oral potentially malignant disorders has the potential as a preventative strategy in oral cancer
Clément et al. Epigenetic alteration of the Wnt inhibitory factor‐1 promoter occurs early in the carcinogenesis of Barrett's esophagus
Cuzick Statistical controversies in clinical research: long-term follow-up of clinical trials in cancer
Hallor et al. Heterogeneous genetic profiles in soft tissue myoepitheliomas
Singh et al. Diethylstilbestrol (DES) induces autophagy in thymocytes by regulating Beclin-1 expression through epigenetic modulation
Kim et al. Differential expression of tescalcin by modification of promoter methylation controls cell survival in gastric cancer cells
Potocki et al. DNA hypomethylation and oxidative stress-mediated increase in genomic instability in equine sarcoid-derived fibroblasts
Luo et al. Cancer stem cells are actually stem cells with disordered differentiation: the monophyletic origin of cancer
RU2708668C1 (en) Method for drug prevention of breast cancer
Gasco et al. SERMs in chemoprevention of breast cancer
Liu et al. 5-Aza-2′-deoxycytidine induces retinoic acid receptor-β2 demethylation and growth inhibition in esophageal squamous carcinoma cells
US20150119446A1 (en) Cul4b as predictive biomarker for cancer treatment