medgenМедицинская генетикаMedical Genetics2073-7998Publishing House «Genius Media» LLC10.1234/XXXX-XXXX-2016-5-18-23medgen-124Research ArticleМЕЖДУНАРОДНАЯ НАУЧНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ МОЛОДЫХ УЧЕНЫХ «АКТУАЛЬНЫЕ ПРОБЛЕМЫ МЕДИЦИНСКОЙ ГЕНЕТИКИ», 29-30 СЕНТЯБРЯ 2016 Г., Г.ТОМСКМетилирование отдельных CpG-динуклеотидов в генах сигнального пути Wnt как потенциальный эпигенетический маркер злокачественных новообразований молочной железыSingle CpG methylation of Wnt signalling pathway components as a potential epigenetic marker of breast cancerМоскалевЕ. А.MoskalevE. A.moskalyov@mail.ruБубновВ. В.BubnovV. V.noemail@neicon.ruЛебедевИ. Н.LebedevI. N.noemail@neicon.ruИнститут патологии, Университет Фридриха-Александра в Эрлангене и Нюрнберге; НИИ медицинской генетики, Томский НИМЦРоссияInstitute of Pathology, Friedrich-Alexander-University of Erlangen-Nuremberg; Research Institute of Medical Genetics; Research Institute of Medical GeneticsRussian FederationОдесский национальный медицинский университетРоссияOdessa National Medical UniversityRussian FederationНИИ медицинской генетики, Томский НИМЦРоссияResearch Institute of Medical GeneticsRussian Federation2016071020161551823Copyright © Москалев Е.А., Бубнов В.В., Лебедев И.Н., 20162016Москалев Е.А., Бубнов В.В., Лебедев И.Н.Moskalev E.A., Bubnov V.V., Lebedev I.N.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.medgen-journal.ru/jour/article/view/124

Актуальность. Аномальные изменения профилей метилирования ДНК в опухолевых клетках обладают высоким потенциалом для применения в качестве онкомаркеров. Злокачественные новообразования молочной железы являются одним из наиболее распространённых типов онкопатологии, в связи с чем идентификация новых молекулярно-генетических диагностических маркеров приобретает особую актуальность. Цель. Целью работы явилась характеристика профилей метилирования генов онкогенного пути Wnt SFRP2 , PYGO1 и WIF1 с точки зрения их потенциального применения в качестве эпигенетических маркеров злокачественных новообразований молочной железы. Материалы и методы. Для характеристики профилей метилирования ДНК вблизи точек начала транскрипции генов-кандидатов использован метод бисульфитного секвенирования. Анализ аналитической чувствительности и специфичности детекции опухолей проводили с помощью кривых ROC в статистическом пакете SPSS. Результаты. В опухолевых образцах обнаружено гиперметилирование исследованных областей генов SFRP2 , PYGO1 и WIF1 , включающих 14, 5 и 7 CpG-динуклеотидов, соответственно. В целом, в опухолях уровень метилирования ДНК был значительно выше, чем в гистологически нормальной ткани. Использование индекса метилирования наиболее информативных единичных CpG-динуклеотидов обеспечило высокие показатели чувствительности и специфичности детекции опухолевых образцов: 88% и 94% (ген SFRP2 , здесь и далее: чувствительность и специфичность), 100% и 81% (ген PYGO1 ), 81% и 88% (ген WIF1 ). Значимых изменений уровня метилирования CpG-динуклеотидов в зависимости от клинической стадии опухолей не обнаружено, что свидетельствует о раннем возникновении аномалий гиперметилирования при развитии рака молочной железы. Выводы. Уровень метилирования отдельных CpG-динуклеотидов генов SFRP2 , PYGO1 и WIF1 позволяет с высокой точностью детектировать образцы злокачественных новообразований молочной железы и представляет интерес в качестве потенциальных диагностических маркеров. Обнаружение аномального гиперметилирования уже на ранних стадиях развития опухоли перспективно в контексте разработки методов ранней онкодиагностики.

Background. Aberrant alterations of DNA methylation patterns in tumour cells are recognised as cancer-specific markers with high potential for clinical applications. Breast cancers represent one of the most common malignancies, what necessitates the development of molecular biomarkers to improve their diagnostics. Aim. Current work aimed at DNA methylation profiling of Wnt signalling pathway components SFRP2, PYGO1 and WIF1 and testing the biomarker potential for the detection of breast cancer specimens. Materials and Methods. Bisulfite pyrosequencing was employed for DNA methylation profiling in the vicinity of transcription start sites of the candidate genes. Analytical sensitivity and specificity of cancer detection were calculated using ROC curve analysis and SPSS software package. Results. In the breast cancer specimens, DNA hypermethylation was detected within the explored regions of SFRP2 , PYGO1 and WIF1 that included 14, 5 and 7 CpG-sites, respectively. Generally, a significantly higher methylation degree was found in the cancer specimens than in the histologically normal control tissue. High sensitivity and specificity of cancer detection was achieved when considering the methylation percentages of most informative single CpG-sites as potential biomarkers, namely 88% and 94% ( SFRP2 , hereafter: sensitivity and specificity), 100% and 81% ( PYGO1 ), 81% and 88% ( WIF1 ). No significant difference in the DNA methylation degree was detected at different stages of breast cancer suggesting an early onset of aberrant DNA hypermethylation. Conclusions. Breast cancer specimens can be accurately detected by analysing the methylation degrees of single CpG-sites of the explored genes, which are of interest as potential diagnostic markers. Identification of aberrant DNA hypermethylation pattern already at the early stages of tumour progression holds promise in the context of developing epigenetics-based early diagnostics.

метилирование ДНКCpG-динуклеотидыэпигенетические биомаркерызлокачественные новообразования молочной железыбисульфитное пиросеквенированиеDNA methylationCpG-sitesepigenetic biomarkersbreast cancerbisulfite pyrosequencingReferencesWarton K, Samimi G. Methylation of cell-free circulating DNA in the diagnosis of cancer. Front Mol Biosci. 2015;2(13): eCollection.Warton K, Samimi G. Methylation of cell-free circulating DNA in the diagnosis of cancer. Front Mol Biosci. 2015;2(13): eCollection.Cancer Genome Atlas Network. Comprehensive molecular portraits of human breast tumours. Nature. 2012;490(7418):61-70.Cancer Genome Atlas Network. Comprehensive molecular portraits of human breast tumours. Nature. 2012;490(7418):61-70.Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE et al. Cancer genome landscapes. Science. 2013; 339(6127):1546-58.Vogelstein B, Papadopoulos N, Velculescu VE et al. Cancer genome landscapes. Science. 2013; 339(6127):1546-58.Кекеева ТВ, Жевлова АИ, Подистов ЮИ. Аномальное метилирование генов-супрессоров опухолевого роста и микросателлитная нестабильность в предраковых состояниях шейки матки. Молекулярная биология. 2006;40:224-230.Кекеева ТВ, Жевлова АИ, Подистов ЮИ. Аномальное метилирование генов-супрессоров опухолевого роста и микросателлитная нестабильность в предраковых состояниях шейки матки. Молекулярная биология. 2006;40:224-230.van Hoesel AQ, Sato Y, Elashoff DA et al. Assessment of DNA methylation status in early stages of breast cancer development. Br J Cancer. 2013;108(10):2033-2038.van Hoesel AQ, Sato Y, Elashoff DA et al. Assessment of DNA methylation status in early stages of breast cancer development. Br J Cancer. 2013;108(10):2033-2038.Skvortsova TE, Rykova EY, Tamkovich SN et al. Cell-free and cell-bound circulating DNA in breast tumours: DNA quantification and analysis of tumour-related gene methylation. Br J Cancer. 2006;94(10):1492-1495.Skvortsova TE, Rykova EY, Tamkovich SN et al. Cell-free and cell-bound circulating DNA in breast tumours: DNA quantification and analysis of tumour-related gene methylation. Br J Cancer. 2006;94(10):1492-1495.Ponomaryova AA, Rykova EY, Cherdyntseva NV et al. Potentialities of aberrantly methylated circulating DNA for diagnostics and post-treatment follow-up of lung cancer patients. Lung Cancer. 2013;81(3):397-403.Ponomaryova AA, Rykova EY, Cherdyntseva NV et al. Potentialities of aberrantly methylated circulating DNA for diagnostics and post-treatment follow-up of lung cancer patients. Lung Cancer. 2013;81(3):397-403.Botla SK, Gholami AM, Malekpour M et al. Diagnostic values of GHSR DNA methylation pattern in breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2012;135(3):705-713.Botla SK, Gholami AM, Malekpour M et al. Diagnostic values of GHSR DNA methylation pattern in breast cancer. Breast Cancer Res Treat. 2012;135(3):705-713.Lin SY, Xia W, Wang JC et al. Beta-catenin, a novel prognostic marker for breast cancer: its roles in cyclin D1 expression and cancer progression. Proc Natl Acad Sci U S A 2000;97:4262-4266.Lin SY, Xia W, Wang JC et al. Beta-catenin, a novel prognostic marker for breast cancer: its roles in cyclin D1 expression and cancer progression. Proc Natl Acad Sci U S A 2000;97:4262-4266.Takebe N, Warren RQ, Ivy SP. Breast cancer growth and metastasis: interplay between cancer stem cells, embryonic signaling pathways and epithelial-to-mesenchymal transition. Breast Cancer Res. 2011;13(3):211.Takebe N, Warren RQ, Ivy SP. Breast cancer growth and metastasis: interplay between cancer stem cells, embryonic signaling pathways and epithelial-to-mesenchymal transition. Breast Cancer Res. 2011;13(3):211.Moskalev EA, Zavgorodnij MG, Majorova SP et al. Correction of PCR-bias in quantitative DNA methylation studies by means of cubic polynomial regression. Nucleic Acids Res. 2011;39(11):e77.Moskalev EA, Zavgorodnij MG, Majorova SP et al. Correction of PCR-bias in quantitative DNA methylation studies by means of cubic polynomial regression. Nucleic Acids Res. 2011;39(11):e77.Anastas JN, Moon RT. WNT signalling pathways as therapeutic targets in cancer. Nat Rev Cancer. 2013;13(1):11-26.Anastas JN, Moon RT. WNT signalling pathways as therapeutic targets in cancer. Nat Rev Cancer. 2013;13(1):11-26.Klarmann GJ, Decker A, Farrar WL. Epigenetic gene silencing in the Wnt pathway in breast cancer. Epigenetics. 2008;3(2):59-63.Klarmann GJ, Decker A, Farrar WL. Epigenetic gene silencing in the Wnt pathway in breast cancer. Epigenetics. 2008;3(2):59-63.Rush LJ, Raval A, Funchain P et al. Epigenetic profiling in chronic lymphocytic leukemia reveals novel methylation targets. Cancer Res. 2004;64(7):2424-2433.Rush LJ, Raval A, Funchain P et al. Epigenetic profiling in chronic lymphocytic leukemia reveals novel methylation targets. Cancer Res. 2004;64(7):2424-2433.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.