Аномальное деметилирование и эктопическая экспрессия генов лейкотриеновых рецепторов LTB4R/LTB4R2 при раке молочной железы

Введение. Выявление и всесторонняя характеристика новых молекулярных маркеров злокачественных опухолей остаётся актуальной задачей онкологии. Ранее по результатам проведенного авторами широкогеномного скрининга дифференциального метилирования ДНК нормальных и опухолевых тканей молочной железы (МЖ) было выявлено аномальное деметилирование CpG-островка генов LTB4R/LTB4R2 в опухолях относительно нормы. Цель. Настоящее исследование посвящено молекулярной и клинической характеристике аномального деметилирования этого CpG-островка и экспрессии генов LTB4R/LTB4R2 при раке молочной железы (РМЖ). Методы. Для разведочного анализа использовали полученные авторами ранее результаты широкогеномного бисульфитного секвенирования Xmal-RRBS 110 образцов РМЖ и 6 образцов нормальной МЖ. В этой выборке был проведен сравнительный анализ уровней метилирования CpG-динуклеотидов в нормальной и опухолевой ткани 10 образцов трижды негативного (ТН) РМЖ с аномальным деметилированием LTB4R/LTB4R2 и 6 образцов нормальной МЖ с использованием критерия Манна-Уитни. Для подтверждения аномального деметилирования в образцах ТН РМЖ было использовано бисульфитное секвенирование по Сэнгеру. Для изучения корреляции между уровнями метилирования и экспрессии и для оценки прогностической значимости экспрессии генов LTB4R/LTB4R2 использовали данные 3 уровня по измерению метилирования с чипов Illumina HumanMethylation 450K, экспрессии RNA-seq, а также клинические характеристики 731 образцов из проекта TCGA-BRCA. Отличия между кривыми Каплана-Мейера сравнивали с использованием логранкового критерия. Результаты. Определено, что аномальное деметилирование CpG-островка генов LTB4R/LTB4R2 характерно для эпигеномного подтипа умеренно метилированных образцов ТН РМЖ. Определены дифференциально метилированные CpG-динуклеотиды CpG-островка генов LTB4R/LTB4R2; их дифференциальное метилирование подтверждено бисульфитным секвенированием по Сэнгеру. Установлена отрицательная корреляция между уровнем их метилирования и экспрессией генов LTB4R и LTB4R2. Показано, что общая выживаемость достоверно снижена в группе ТН РМЖ с высокой экспрессией LTB4R, а также в группе нормально-подобных опухолей МЖ с низкой экспрессией LTB4R и в группе LumB опухолей МЖ с низкой экспрессией LTB4R2. Различия показателей выживаемости позволяют рассматривать уровни экспрессии LTB4R/LTB4R2 как прогностический маркер при РМЖ, однако следует учитывать, что прогноз зависит от молекулярного подтипа опухоли. Это относится также к использованию уровней экспрессии LTB4R/LTB4R2 в качестве потенциального предиктивного маркера чувствительности таких опухолей к ингибиторам лейкотриеновых рецепторов при проведении клинических испытаний.

рак молочной железы, широкогеномный анализ метилирования ДНК, лейкотриеновые рецепторы

1. Bray F., Ferlay J., Soerjomataram I. et al. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. CA: a cancer journal for clinicians 2018; 68(6):394-424.

2. Bernhardt S.M., Dasari P., Walsh D. et al. Hormonal modulation of breast cancer gene expression: implications for intrinsic subtyping in premenopausal women. Frontiers in oncology 2016;6:1-16.

3. Garrido-Castro A. C., Lin N. U., Polyak K. Insights into molecular classifications of triple-negative breast cancer: improving patient selection for treatment. Cancer discovery 2019;9(2):176-198.

4. Криворотько П.В., Жильцова Е.К., Гиголаева Л.П. и др. Сравнительная характеристика различных схем неоадъювантной полихимиотерапии трижды негативного рака молочной железы. Опухоли женской репродуктивной системы 2017;13(4):19-23.

5. Tanas A.S., Borisova M.E., Kuznetsova E.B. et al. Rapid and Affordable Genome-Wide Bisulfite DNA Sequencing by XmaI-reduced Representation Bisulfite Sequencing. Epigenomics 2017; 9(6): 833-847.

6. Tanas A.S., Sigin V.O., Kalinkin A.I. et al. Genome-wide methylotyping resolves breast cancer epigenetic heterogeneity and suggests novel therapeutic perspectives. Epigenomics 2019; 11(6):605-617.

7. Wang D., DuBois R.N. Eicosanoids and cancer. Nature Reviews Cancer 2010;10(3):181-193.

8. Jeon W.K., Choi J., Park S.J. et al. The proinflammatory LTB4/BLT1 signal axis confers resistance to TGF-β1-induced growth inhibition by targeting Smad3 linker region. Oncotarget 2015;6(39):41650-41666.

9. Choi J.A., Lee J.W., Kim H. et al. Pro-survival of estrogen receptor-negative breast cancer cells is regulated by a BLT2-reactive oxygen species-linked signaling pathway. Carcinogenesis 2009;31(4):543-551.

10. Park G.S., Kim J.H. LPS up-regulates ICAM-1 expression in breast cancer cells by stimulating a MyD88-BLT2-ERK-linked cascade, which promotes adhesion to monocytes. Molecules and cells 2015;38(9):821-828.

11. Kim H., Choi J.A., Park G.S. et al. BLT2 up-regulates interleukin-8 production and promotes the invasiveness of breast cancer cells. PLoS One 2012;7(11):e49186.

12. Weinstein J.N., Collisson E.A., Mills G.B. et al. The cancer genome atlas pan-cancer analysis project. Nature genetics 2013;45(10):1113.

13. Tanas A.S., Kuznetsova E.B., Borisova M.E., Rudenko V.V., Zaletayev D.V., Strelnikov V.V. Reduced representation bisulfite sequencing design for assessing the methylation of human CpG islands in large samples. Molecular Biology 2015;49(4):618-626.

14. Li L.C., Dahiya R. MethPrimer: designing primers for methylation PCRs. Bioinformatics 2002;18(11):1427-1431.

15. Абрамычева Н.Ю., Федотова Е.Ю., Нужный Е.П. и др. Эпигенетика болезни Фридрейха: метилирование области экспансии (GAA) n-повторов гена FXN. Вестник Российской академии медицинских наук 2019;74(2):80-87.

16. Zemliakova V.V., Strelnikov V.V., Zborovskaia I.B. et al. Abnormal methylation of p16/CDKN2A AND p14/ARF genes GpG Islands in non-small cell lung cancer and in acute lymphoblastic leukemia. Molekuliarnaia biologiia. 2004;38(6):966-972.