References

medgen

Медицинская генетика

Medical Genetics

2073-7998

Publishing House «Genius Media» LLC

10.1234/XXXX-XXXX-2015-1-36-44

medgen-6

Research Article

ОРИГИНАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

ORIGINAL RESEARCH

НОВЫЕ МАРКЁРЫ АНОМАЛЬНОГО МЕТИЛИРОВАНИЯ ДНК ПРИ ОСТРОМ МИЕЛОИДНОМ ЛЕЙКОЗЕ У ДЕТЕЙ, ИДЕНТИФИЦИРОВАННЫЕ НЕПРЕДВЗЯТЫМ СКРИНИНГОМ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО МЕТИЛИРОВАНИЯ ГЕНОМОВ

NOVEL MARKERS OF ABERRANT DNA METHYLATION IN PEDIATRIC ACUTE MYELOID LEUKEMIA IDENTIFIED BY UNBIASED SCREENING OF DIFFERENTIAL METHYLATION

Руденко

В. В.

Rudenko

V. V.

Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1

119991, ул. Трубецкая, д.8, стр.2

115478, Moskvorechye St, 1

119991, Trubetskaya St, 8

vstrel@list.ru

Немировченко

В. С.

Nemirovchenko

V. S.

Москва, 115478, Каширское ш., д.24

115478, Kashirskoe highway, 24

apopa@list.ru

Танас

А. С.

Tanas

A. S.

Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1

119991, ул. Трубецкая, д.8, стр.2

Москва, 117997, ул. Островитянова, д.1

115478, Moskvorechye St, 1

119991, Trubetskaya St, 8

117997, Ostrovityanova St, 1

vstrel@list.ru

Попа

А. В.

Popa

A. V.

Москва, 115478, Каширское ш., д.24

115478, Kashirskoe highway, 24

apopa@list.ru

Казакова

С. А.

Kazakova

S. A.

Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1

115478, Moskvorechye St, 1

vstrel@list.ru

Кузнецова

Е. Б.

Kuznetsova

E. B.

Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1

119991, ул. Трубецкая, д.8, стр.2

115478, Moskvorechye St, 1

119991, Trubetskaya St, 8

vstrel@list.ru

Залетаев

Д. В.

Zaletaev

D. V.

Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1

119991, ул. Трубецкая, д.8, стр.2

Москва, 117997, ул. Островитянова, д.1

115478, Moskvorechye St, 1

119991, Trubetskaya St, 8

117997, Ostrovityanova St, 1

vstrel@list.ru

Стрельников

В. В.

Strelnikov

V. V.

Москва, 115478, ул. Москворечье, д.1

119991, ул. Трубецкая, д.8, стр.2

Москва, 117997, ул. Островитянова, д.1

115478, Moskvorechye St, 1

119991, Trubetskaya St, 8

117997, Ostrovityanova St, 1

vstrel@list.ru

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Российский онкологический центр им. Н.Н. Блохина» Российской академии медицинских наукРоссия7 n.N. Blockin Russian Research Center for Oncology, Moscow, Russian Federation,Russian Federation

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наук; Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Министерства здравоохранения Российской Федерации, Москва; Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссия7 Research Centre for Medical Genetics, Moscow, Russian Federation; 7 i.m. Sechenov First Moscow State Medical University, Moscow, Russian Federation; 7 Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russian FederationRussian Federation

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Медико-генетический научный центр» Российской академии медицинских наукРоссия7 Research Centre for Medical Genetics, Moscow, Russian FederationRussian Federation

2015

20122015

1413644

2015

Руденко В.В., Немировченко В.С., Танас А.С., Попа А.В., Казакова С.А., Кузнецова Е.Б., Залетаев Д.В., Стрельников В.В.

Rudenko V.V., Nemirovchenko V.S., Tanas A.S., Popa A.V., Kazakova S.A., Kuznetsova E.B., Zaletaev D.V., Strelnikov V.V.

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/6

Методом непредвзятого скрининга дифференциального метилирования ДНК выявлены 16 новых геномных локусов, аномально метилированных при остром миелоидном лейкозе у детей. Практически все они принадлежат промоторным CpG-островкам генов, за исключением одного, принадлежащего межгенному CpG-островку на хромосоме 7p21.1. Два гена, аномальное метилирование которых при детском ОМЛ выявлено в работе, кодируют белки, вовлечённые в процессы эпигенетической регуляции экспрессии: рецептор ретиноидов RXRA, вовлечённый в посттрансляционную модификацию гистонов, и KHSRP/KSRP, связывающий аденин/урацил-богатые последовательности и регулирующий посттранскрипционную стабильность мРНК. Предложена система из 13 маркёров метилирования ДНК, соответствующих промоторным областям генов EGFLAM, RXRA, MAFA, TMEM176A/TMEM176B, KHSRP, TMEM200B, ABCG4, GSG1L, CLDN7, CXCL14, DLK2, AIFM3 и SOX8, для определения минимальной остаточной болезни при детском остром миелоидном лейкозе.

By use of the unbiased differential DNA methylation screening we have identified 16 novel genome loci aberrantly methylated in pediatric acute myeloid leukemia. Almost all of them belong to promoter CpG islands except one corresponding to the intergenic CpG island on the chromosome 7p21.1. Two of the genes shown to be abnormally methylated in our study encode proteins involved in the epigenetic regulation of gene expression, namely, RXRA, involved in the posttranslational hystone modifications, and KHSRP/KSRP, that binds to adenine/uracil rich RNA sequences and regulates posttranscriptional RNA stability. We suggest a system of 13 DNA methylation markers, corresponding to the promoter regions of theEGFLAM, RXRA, MAFA, TMEM176A/TMEM176B, KHSRP, TMEM200B, ABCG4, GSG1L, CLDN7, CXCL14, DLK2, AIFM3 and SOX8 genes, for the detection of minimal residual disease in pediatric acute myeloid leukemia.

острый миелоидный лейкоз у детейминимальная остаточная болезньдифференциальное метилирование ДНКамплификация интерметилированных сайтовнепредвзятый скрининг дифференциального метилирования

pediatric acute myeloid leukemiaminimal residual diseaseDNA differential methylationamplification of intermethylated sitesunbiased differential methylation screening

Исследование выполнено при финансовой поддержке РФФИ в рамках научного проекта №14-04-32295 мол_а.

References1

Землякова В.В., Стрельников В.В., Зборовская И.Б., Ба-лукова О.В., Майорова О.А., Васильев Е.В., Залетаев Д.В., Немцова М.В. Сравнительный анализ аномального метилирования CpG-островков, расположенных в промоторных областях генов p16/CDKN2A и p14/ARF, при немелкоклеточном раке лёгкого и остром лимфобластном лейкозе // Молекулярная биология. — 2004. — 38(6). — С. 966—972.

Agrawal S., Unterberg M., Koschmieder S. et al. DNA met-hylation of tumor suppressor genes in clinical remission predicts the relapse risk in acute myeloid leukemia // Cancer Res. — 2007. — Feb 1. — Vol. 67(3). — P. 1370—1377.

Alvarez S., Suela J., Valencia A., Fernandez A., Wunderlich M. et al. DNA Methylation Profiles and Their Relationship with Cytogenetic Status in Adult Acute Myeloid Leukemia // PLoS ONE. — 2010. — 5(8). — e12197.

Babenko O.V., Zemlyakova V.V., Saakyan S.V., Brovkina A.F., Strelnikov V.V., Zaletaev D.V., Nemtsova M.V. RB1 and CDKN2A functional defects resulting in retinoblastoma // Molecular Biology. — 2002. — Vol. 36(5). — P. 625—630.

Baer M.R., Stewart C.C., Dodge R.K. et al. High frequency of immunophenotype changes in acute myeloid leukemia at relapse: implication for residual disease detection // Blood. — 2001. — Vol. 97. — P. 3574—3580.

Balgobind B.V., Hollink I., Arentsen-Peters S., Zimmermann M., Harbott J. et al. Integrative analysis of type-I and type-II aberrations underscores the genetic heterogeneity of pediatric acute myelo-idleukemia// Haematologica. — 2011. — 10 (96). — P. 1478—1487.

Baou M., Norton J.D., Murphy J.J. AU-rich RNA binding proteins in hematopoiesis and leukemogenesis // Blood. — 2011. — Nov 24. — Vol. 118(22). — P. 5732—5740.

Campana D., Pui C.-H. Detection of Minimal Residual Disease in Acute Leukemia: Methodologic Advances and Clinical Significance // Blood. — 1995. — Vol. 85, №6 (March 15). -P. 1416—1434.

Campana D. Minimal residual disease in acute lymphoblastic leukemia // Hematology Am. Soc. Hematol. Educ. Program. — 2010. — P. 7—12.

Cao B., Yang Y., Pan Y., Jia Y., Brock M.V., Herman J.G., Guo M. Epigenetic silencing of CXCL14 induced colorectal cancer migration and invasion // Discov. Med. — 2013. — Oct. — Vol. 16(88). — P. 137—147.

Cheng Y.C., Lee C.J., Badge R.M., Orme A.T., Scotting P.J. Sox8 gene expression identifies immature glial cells in developing cerebellum and cerebellar tumours // Brain Res. Mol. Brain Res. — 2001. — Aug 15. — Vol. 92(1—2). — P. 193—200.

Coustan-Smith E., Ribeiro R.C., Rubnitz J.E. et al. Clinical significance of residual disease during treatment in childhood acute myeloid leukemia // Br. J. Haematol. — 2003. — Vol. 123. — P. 243—252.

Cuajungco M.P., Podevin W., Valluri V.K., Bui Q., Nguyen V.H., Taylor K. Abnormal accumulation of human transmembrane (TMEM)-176A and 176B proteins is associated with cancerpat-hology // Acta Histochem. — 2012. — Nov. — Vol. 114(7). — P. 705—712.

Dahiya N., Becker K.G., Wood WH 3rd., Zhang Y., Morin P.J. Claudin-7 is frequently overexpressed in ovarian cancer and promotes invasion // PLoS One. — 2011. — P. 6(7).

De Braekeleer E., Douet-Guilbert N., De Braekeleer M. RARA fusion genes in acute promyelocytic leukemia: a review // Expert Rev. Hematol. — 2014. — Jun. — 7(3). — P. 347—357.

Ekmekci C.G., Gutierrez M.I., Siraj A.K. et al. Aberrant methylation of multiple tumor suppressor genes in acute myeloid leukemia // Am. J. Hematol. — 2004. — Vol. 77. — P. 233—240.

Figueroa Maria E., Sanne Lugthart, Yushan Li, Claudia Er-pelinck-Verschueren, Xutao Deng, Paul J. Christos, Elizabeth Schi-fano et al. DNA methylation signatures identify biologically distinct subtypes in acute myeloid leukemia // Cancer cell. — 2010. — Vol. 17, №1. — P. 13—27.

Fotouhi O., Adel Fahmideh M., Kjellman M. et al. Global hypomethylation and promoter methylation in small intestinal neuroendocrine tumors: an in vivo and in vitro study // Epigenetics. — 2014. — Jul. — 9(7). — P. 987—997.

Frigola J., Ribas M., Risques R.A., Peinado M.A. Methylo-me profiling of cancer cells by amplification of inter-methylated sites (AIMS) // Nucleic Acids Res. — 2002. — Apr 1. — 30(7). — e28.

Fu J., Tang W., Du P., Wang G., Chen W., Li J., Zhu Y., Gao J., Cui L. Identifying microRNA-mRNA regulatory network in colorectal cancer by a combination of expression profile and bioinformatics analysis // BMC Syst. Biol. — 2012. — Jun 15. — 6. — P. 68.

Gauchotte G., Lacomme S., Brochin L., Tournier B., Cahn V., Monhoven N., Piard F., Klein M., Martinet N., Rochet-te-Egly C., Vignaud J.M. Retinoid acid receptor expression is helpful to distinguish between adenoma and well-differentiated carcinoma in the thyroid // Virchows Arch. — 2013. — Jun. — Vol. 462(6). — P. 619—632.

Grimwade D., Jovanovic J.V., Hills R.K. et al. Prospective minimal residual disease monitoring to predict relapse of acute pro-myelocytic leukemia and to direct preemptive arsenic trioxide therapy // J. Clin. Oncol. — 2009. — Vol. 27. — P. 3650—3658.

Grimwade D., Hills R.K., Moorman A.V. et al. Refinement of cytogenetic classification in acute myeloid leukemia: determination of prognostic significance of rare recurring chromosomal abnormalities among 5876 younger adult patients treated in the United Kingdom Medical Research. Council trials // Blood. — 2010. — Vol. 116. — P. 354—365.

Gu X.H., Lu Y., Ma D., Liu X.S., Guo S.W. Model of aberrant DNA methylation patterns and its applications in epithelial ovarian cancer // Zhonghua Fu Chan Ke Za Zhi. — 2009. — Oct. — Vol. 44 (10). — P. 754—759.

Halftermeyer J., Le Bras M., De The H. RXR, a key member of the oncogenic complex in acute promyelocytic leukemia // Med. Sci. (Paris). — 2011. — Nov. — Vol. 27 (11). — P. 973—978.

Hamze Z., Vercherat C., Bernigaud-Lacheretz A., Bazzi W., Bonnavion R., Lu J., Calender A., Pouponnot C., Bertolino P., Roche C., Stein R., Scoazec J.Y., Zhang C.X., Cordier-Bussat M. Altered MENIN expression disrupts the MAFA differentiation pathway in insulinoma // Endocr. Relat. Cancer. — 2013. — Oct 24. — Vol. 20(6). — P. 833—848.

Kelly L.M., Gilliland D.G. Genetics of myeloid leukemias // Annu. Rev. Genomics Hum. Genet. — 2002. — 3. — P. 179—198.

Kern W., Danhauser-Riedl S., Ratei R. et al. Detection of minimal residual disease in unselected patients with acute myeloid leukemia using multiparameter flow cytometry for definition of leukemia-associated immunophenotypes and determination of their frequencies in normal bone marrow // Haematologica. — 2003. — Vol. 88. — P. 646—653.

Kumar A., White T.A., MacKenzie A.P. et al. Exome sequencing identifies a spectrum of mutation frequencies in advanced and lethal prostate cancers // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2011. — Oct 11. — Vol. 108(41). — P. 17087—17092.

Lee S.M., Lee J.Y., Choi J.E., Lee S.Y., Park J.Y., Kim D.S. Epigenetic inactivation of retinoid X receptor genes in non-small cell lung cancer and the relationship with clinicopathologic features // Cancer Genet. Cytogenet. — 2010. — Feb. — Vol. 197(1). — P. 39—45.

Lin K., Zou R., Lin F., Zheng S. et al. Expression and effect of CXCL14 in colorectal carcinoma // Mol. Med. Rep. — 2014. — Sep. — 10(3). — P. 1561—1568.

Malouf G.G., Su X., Yao H. et al. Next-generation sequencing of translocation renal cell carcinoma reveals novel RNA splicing partners and frequent mutations of chromatin-remodeling genes // Clin. Cancer Res. — 2014. — Aug 1. — Vol. 20(15). — P. 4129—4140.

Matsushita C., Yang Y., Takeuchi S. et al. Aberrant methylation in promoter-associated CpG islands of multiple genes in relapsed childhood acute lymphoblastic leukemia // Oncol. Rep. — 2004. — 12. — P. 97—99.

Nueda M.L., Naranjo A.I., Baladron V., Laborda J. The proteins DLK1 and DLK2 modulate NOTCH1-dependent proliferation and oncogenic potential of human SK-MEL-2 melanoma cells // Biochim. Biophys. Acta. — 2014. — Nov. — Vol. 1843(11). — P. 2674—2684.

Paietta E. Minimal residual disease in acute myeloid leukemia: coming of age // Hematology Am. Soc. Hematol. Educ. Program. — 2012. — P. 35—42.

Radich J.P., Dai H., Mao M. et al. Gene expression changes associated with progression and response in chronic myeloid leukemia // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. — 2006. — Vol. 103(8). — P. 2794—2799.

Ricardo S., Gerhard R., Cameselle-Teijeiro J.F., Schmitt F., Paredes J. Claudin expression in breast cancer: high or low, what to expect? // Histol. Histopathol. — 2012. — Oct. — Vol. 27(10). — P. 1283—1295.

Sambrook J., Russell D.W. Molecular cloning: a laboratory manual. — 1989.

Schnittger S., Kern W., Tschulik C. et al. Minimal residual disease levels assessed by NPM1 // Blood. — 2009. — Sep 10. — Vol. 114(11). — P. 2220—2231.

Tanas A.S., Shkarupo V.V., Kuznetsova E.B., Zaletay-ev D.V., Strelnikov V.V. Novel tools for unbiased DNA differential methylation screening // Epigenomics. — 2010. — 2(2). — P. 325—333.

Tanas A.S., Shkarupo V.V., Kuznetsova E.B., Zaletay-ev D.V., Strelnikov V.V. Amplification of intermethylated sites experimental design and results analysis with AIMS in silico computer software // Molecular biology. — 2010. — Vol. 44(2). — P. 317—325.

Vitaliano-Prunier A., Halftermeyer J., Ablain J., de Reyni-es A., Peres L., Le Bras M., Metzger D., de №е H. Clearance of PML/RARA-bound promoters suffice to initiate APL differentiation // Blood. — 2014. — Dec 11. — Vol. 124(25). — P. 3772—3780.

Williams K.A., Lee M., Hu Y. et al. A systems genetics approach identifies CXCL14, ITGAX, and LPCAT2 as novel aggressive prostate cancer susceptibility genes // PLoS Genet. — 2014. — Nov 20. — P. 10(11).

Xie C., Han Y., Liu Y., Han L., Liu J. miRNA-124 down-regulates SOX8 expression and suppresses cell proliferation in non-small cell lung cancer // Int. J. Clin. Exp. Pathol. — 2014. — Oct 15. — 7(11). — P. 7518—7526.

Xu Y.Y., Jin H.Y., Tan X.Z., Liu X.F., Ding Y.J. et al. Tea polyphenol inhibits colorectal cancer with microsatellite instability by regulating the expressions of HES1, JAG1, MT2A and MAFA // Zhong Xi Yi Jie He Xue Bao. — 2010. — Sep. — 8 (9). — P. 870—876.

Yang W., Sun T., Cao J., Liu F., Tian Y., Zhu W. Downre-gulation of miR-210 expression inhibits proliferation, induces apop-tosis and enhances radiosensitivity in hypoxic human hepatoma cells in vitro. Exp Cell Res. 2012. — May 1. — Vol. 318(8). — P. 944—954.

Yang J., Fan J., Li Y., Li F., Chen P., Fan Y., Xia X., Wong ST. Genome-wide RNAi screening identifies genes inhibiting the migration of glioblastoma cells. PLoS One. Apr 12; 2013. — 8(4). — e61915.

Zhang S., Zhu C., Zhu L., Liu H., Liu S., Zhao N., Wu J., Huang X., Zhang Y., Jin J., Ji T., Ding X. Oncogenicity of the transcription factor SOX8 in hepatocellular carcinoma // Med. Oncol. — 2014. — Apr. — Vol. 31(4). — P. 918.

Zhou Y.X., Chen S.S., Wu T.F. et al. A novel gene RNF138 expressed in human gliomas and its function in the glioma cell line U251 // Anal. Cell. Pathol. (Amst.). — 2012. — Vol. 35 (3). — P. 167—178.

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