Метилирование группы генов микроРНК как маркер диагностики и прогноза немелкоклеточного рака легкого

Цели. Рак легкого представляет собой гетерогенное злокачественное новообразование с низким диагностическим потенциалом, характеризующееся бессимптомным течением вплоть до поздних стадий, высокой частотой неблагоприятных исходов и высокой вероятностью метастазирования. Его самой распространенной формой является немелкоклеточный рак легкого (НМРЛ). Последние исследования показывают значительную роль некодирующих РНК, в частности, микроРНК, в развитии НМРЛ. МикроРНК выполняют функцию пост-транскрипционных регуляторов экспрессии белок-кодирующих генов, в том числе, связанных с онкогенезом, и вовлечены в процессы пролиферации, дифференцировки и апоптоза клеток. Одним из путей регуляции экспрессии самих микроРНК является изменение метилирования CpG-островка, прилежащего к гену микроРНК или перекрывающего его. Показано, что гены микроРНК в несколько раз чаще подвергаются метилированию, чем белок-кодирующие гены. Целью настоящего исследования являлось изучение изменения уровня метилирования ряда генов микроРНК и составление потенциальной панели маркеров для диагностики и прогноза НМРЛ.
Методы. Образцы опухолей НМРЛ собраны и клинически охарактеризованы в НИИ клинической онкологии Национального медицинского исследовательского центра онкологии им. Н.Н. Блохина. Высокомолекулярную ДНК выделяли из ткани стандартным методом. Анализ уровня метилирования проводили с применением бисульфитной конверсии ДНК и количественной метилспецифичной полимеразной цепной реакцией с детекцией в реальном времени. Для оценки значимости различий между исследуемыми группами применяли непараметрический критерий Манна–Уитни для независимых выборок. Различия считали достоверными при p < 0.05.
Результаты. В результате анализа уровней метилирования генов микроРНК нами было показано значимое (p < 0.05) увеличение уровня метилирования восьми генов микроРНК: MIR124-1/2/3, MIR125В-1, MIR129-2, MIR137, MIR375, MIR1258, MIR339 (p < 0.01, FDR ≤ 0.25). Был проведен ROC-анализ, позволивший предложить панель маркеров для диагностики НМРЛ по характеру метилирования исследованных генов микроРНК в опухоли и норме.
Выводы. Полученные нами результаты способствуют пониманию молекулярных механизмов развития НМРЛ и могут быть использованы при разработке новых диагностических и прогностических подходов в клинической онкологии.

1. Araghi M., Mannani R., Heidarnejad Maleki A., Hamidi A., Rostami S., Safa S.H., Faramarzi F., Khorasani S., Alimohammadi M., Tahmasebi S., Akhavan-Sigari R. Recent advances in non-small cell lung cancer targeted therapy; an update review. Cancer Cell Int. 2023;23(1):162. https://doi.org/10.1186/s12935-023-02990-y

2. Sarhadi V.K., Armengol G. Molecular Biomarkers in Cancer. Biomolecules. 2022;12(8):1021. https://doi.org/10.3390/biom12081021

3. Li Y. Modern epigenetics methods in biological research. Methods. 2021;187:104–113. https://doi.org/10.1016/j.ymeth.2020.06.022

4. Eshkoor S.A., Ghodsian N., Akhtari-Zavare M. MicroRNAs influence and longevity. Egypt. J. Med. Hum. Genet. 2022;23(1):105. https://doi.org/10.1186/s43042-022-00316-7

5. Логинов В.И., Рыков С.В., Фридман М.В., Брага Э.А. Метилирование генов микроРНК и онкогенез. Биохимия. 2015;80(2):184–203. https://doi.org/10.1134/S0006297915020029

6. Liao J., Shen J., Leng Q., Qin M., Zhan M., Jiang F. MicroRNA-based biomarkers for diagnosis of non-small cell lung cancer (NSCLC). Thorac. Cancer. 2020;11(3):762–768. https://doi.org/10.1111/1759-7714.13337

7. Brierley J.D., Gospodarowicz M.K., Wittekind C. (Eds.). TNM Classification of Malignant Tumours. 8th ed. John Wiley & Sons; 2017. 272 p.

8. World Medical Association. World Medical Association Declaration of Helsinki: ethical principles for medical research involving human subjects. JAMA. 2013;310(20):2191–2194. https://doi.org/10.1001/jama.2013.281053

9. Логинов В.И., Бурдённый А.М., Филиппова Е.А., Пронина И.В., Лукина С.С., Казубская Т.П., Карпухин А.В., Ходырев Д.С., Брага Э.А. Аберрантное метилирование 21 гена микроРНК при раке молочной железы: наборы генов, связанных с показателями прогрессии, и система маркеров для прогноза лимфогенного метастазирования. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины. 2021;172(7):81–86. https://doi.org/10.47056/0365-9615-2021-172-7-81-86

10. Loginov V.I., Pronina I.V., Burdennyy A.M., Filippova E.A., Kazubskaya T.P., Kushlinsky D.N., Utkin D.O., Khodyrev D.S., Kushlinskii N.E., Dmitriev A.A., Braga E.A. Novel miRNA genes deregulated by aberrant methylation in ovarian carcinoma are involved in metastasis. Gene. 2018;662:28–36. https://doi.org/10.1016/j.gene.2018.04.005

11. Клочихина Е.С., Шершов В.Е., Кузнецова В.Е., Лапа С.А., Чудинов А.В. Особенности оптимизации мультипраймерной ПЦР для выявления возбудителей инфекционной пневмонии человека. Тонкие химические технологии. 2021;16(3): 225–231. https://doi.org/10.32362/2410-6593-2021-16-3-225-231

12. Pronina I.V., Loginov V.I., Burdennyy A.M., Fridman M.V., Senchenko V.N., Kazubskaya T.P., Kushlinskii N.E., Dmitriev A.A., Braga E.A. DNA methylation contributes to deregulation of 12 cancer-associated microRNAs and breast cancer progression. Gene. 2017;604:1–8. https://doi.org/10.1016/j.gene.2016.12.018

13. Shanehbandi D., Asadi M., Seyedrezazadeh E., Zafari V., Shekari N., Akbari M., Rahbarnia L., Zarredar H. MicroRNABased Biomarkers in Lung Cancer: Recent Advances and Potential Applications. Curr. Mol. Med. 2023;23(7):648–667. https://doi.org/10.2174/2772432817666220520085719

14. Xu L., Huang X., Lou Y., Xie W., Zhao H. Regulation of apoptosis, autophagy and ferroptosis by non-coding RNAs in metastatic non-small cell lung cancer (Review). Exp. Ther. Med. 2022;23(5):352. https://doi.org/10.3892/etm.2022.11279