Асинхронная репликация биаллельно экспрессирующихся генов в лимфоцитах периферической крови человека как прогностический признак онкологических заболеваний

В.В. Цепенко, Т.Г. Шкаврова, В.Н. Черкесов, Е.В. Голуб, Г.Ф. Михайлова

Ключевые слова: асинхронная репликация ДНК; флуоресцентная in situ гибридизация; FISH; лимфоциты периферической крови; AURKA; TP53; диагностика злокачественных новообразований.

2021, том 13, номер 3, стр. 33.

DOI: https://doi.org/10.17691/stm2021.13.3.04

Полный текст статьи

html pdf

1536

1220

Аннотация
Список литературы
Как цитировать в References

Цель исследования — изучить уровень лимфоцитов с асинхронной репликацией генов (АРГ) для генов AURKA и TP53 у неонкологических и онкологических больных с различными нозологиями и оценить их диагностические возможности.

Материалы и методы. Исследование проводилось на лимфоцитах периферической крови. В контрольную группу вошли 70 человек: клинически здоровые доноры и больные с неонкологическими заболеваниями, такими как гастрит, панкреатит, хронический калькулезный холецистит, бронхиальная астма, язвенная болезнь, паховая грыжа, артроз, миома, гепатит, эпилепсия, хронический простатит, хронический тонзиллит и аденома прямой кишки. В группу онкологических больных вошли 219 человек с различными нозологиями: рак желудка (n=68), колоректальный рак (n=30), хронический лимфоцитарный лейкоз (n=52), лимфома Ходжкина (n=33), полинеоплазии (n=41). Работу выполняли методом интерфазной флуоресцентной in situ гибридизации (FISH) с использованием коммерческих наборов ДНК-зондов для генов AURKA и TP53 (Vysis, США и Kreatech, Нидерланды).

Результаты. В контрольной группе средняя частота лимфоцитов с АРГ составила 22,0±3,4% для гена AURKA и 18,0±3,2% — для гена TP53, в группе онкобольных — 36,8±4,8 и 28,4±5,1% соответственно. Превышение средней частоты лимфоцитов с АРГ для обоих исследованных генов в группе онкобольных было статистически значимо (p<0,0001) по сравнению с контрольной группой. Оценка информативности предлагаемого метода при выявлении онкологических заболеваний для гена AURKA показала чувствительность 98,6±0,7%, специфичность 100%, точность 98,3±0,8% и для гена TP53 — 78,6±3,1; 98,5±0,9 и 85,9±2,6% соответственно.

Заключение. Данное пилотное исследование уровня лимфоцитов с АРГ для генов AURKA и TP53 у онкологических больных может служить базой для создания новой молекулярно-цитогенетической технологии выявления злокачественных новообразований у человека.

Злокачественные новообразования в России в 2018 году (заболеваемость и смертность). Под ред. Каприна А.Д., Старинского В.В., Петровой Г.В. М: МНИОИ им. А. Герцена — филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России; 2019; 250 с.
Blumenfeld B., Ben-Zimra M., Simon I. Perturbations in the replication program contribute to genomic instability in cancer. Int J Mol Sci 2017; 18(6): 1138, https://doi.org/10.3390/ijms18061138.
Hiratani I., Gilbert D.M. Replication timing as an epigenetic mark. Epigenetics 2009; 4(2): 93–97, https://doi.org/10.4161/epi.4.2.7772.
Donley N., Thayer M.J. DNA replication timing, genome stability and cancer: late and/or delayed DNA replication timing is associated with increased genomic instability. Semin Cancer Biol 2013; 23(2): 80–89, https://doi.org/10.1016/j.semcancer.2013.01.001.
Ryba T., Battaglia D., Chang B.H., Shirley J.W., Buckley Q., Pope B.D., Devidas M., Druker B.J., Gilbert D.M. Abnormal developmental control of replication-timing domains in pediatric acute lymphoblastic leukemia. Genome Res 2012; 22(10): 1833–1844, https://doi.org/10.1101/gr.138511.112.
Tomasetti C., Li L., Vogelstein B. Stem cell divisions, somatic mutations, cancer etiology, and cancer prevention. Science 2017; 355(6331): 1330–1334, https://doi.org/10.1126/science.aaf9011.
Amiel A., Litmanovich T., Gaber E., Lishner M., Avivi L., Fejgin M.D. Asynchronous replication of p53 and 21q22 loci in chronic lymphocytic leukemia. Hum Genet 1997; 101(2): 219–222, https://doi.org/10.1007/s004390050619.
Dotan Z.A., Dotan A., Litmanovitch T., Ravia Y., Oniashvili N., Leibovitch I., Ramon J., Avivi L. Modification in the inherent mode of allelic replication in lymphocytes of patients suffering from renal cell carcinoma: a novel genetic alteration associated with malignancy. Genes Chromosomes Cancer 2000; 27(3): 270–277, https://doi.org/10.1002/(sici)1098-2264 (200003)27:3270::aid-gcc73.0.co;2-7.
Михайлова Г.Ф., Цепенко В.В., Шкаврова Т.Г., Голуб Е.В. Асинхронная репликация у онкологических больных. Успехи молекулярной онкологии 2018; 5(1): 26–34, https://doi.org/10.17650/2313-805x-2018-5-1-26-34.
Silwal-Pandit L., Langerød A., Børresen-Dale A.L. TP53 mutations in breast and ovarian cancer. Cold Spring Harb Perspect Med 2017; 7(1): a026252, https://doi.org/10.1101/cshperspect.a026252.
Aubrey B.J., Strasser A., Kelly G.L. Tumor-suppressor functions of the TP53 pathway. Cold Spring Harb Perspect Med 2016; 6(5): a026062, https://doi.org/10.1101/cshperspect.a026062.
Torén W., Ansari D., Andersson R. Immunohistochemical investigation of prognostic biomarkers in resected colorectal liver metastases: a systematic review and meta-analysis. Cancer Cell Int 2018; 18(1): 217, https://doi.org/10.1186/s12935-018-0715-8.
Damodaran A.P., Vaufrey L., Gavard O., Gavard O., Prigent C. Aurora A kinase is a priority pharmaceutical target for the treatment of cancers. Trends Pharmacol Sci 2017; 38(8): 687–700, https://doi.org/10.1016/j.tips.2017.05.003.
Seeling J.M., Farmer A.A., Mansfield A., Cho H., Choudhary M. Differential selective pressures experienced by the Aurora kinase gene family. Int J Mol Sci 2018; 19(1): 72, https://doi.org/10.3390/ijms19010072.
Zhan S.J., Liu B., Linghu H. Identifying genes as potential prognostic indicators in patients with serous ovarian cancer resistant to carboplatin using integrated bioinformatics analysis. Oncol Rep 2018; 39(6): 2653–2663, https://doi.org/10.3892/or.2018.6383.
Zhou L., Du Y., Kong L., Zhang X., Chen Q. Identification of molecular target genes and key pathways in hepatocellular carcinoma by bioinformatics analysis. Onco Targets Ther 2018; 11: 1861–1869, https://doi.org/10.2147/ott.s156737.
Hanahan D., Weinberg R.A. Hallmarks of cancer: the next generation. Cell 2011; 144(5): 646–674, https://doi.org/10.1016/j.cell.2011.02.013.
Klein K.N., Gilbert D.M. Epigenetic vs. sequence-dependent control of eukaryotic replication timing. In: The initiation of DNA replication in eukaryotes. Kaplan D.L. (editor). Springer International Publishing Switzerland; 2016; p. 39–63, https://doi.org/10.1007/978-3-319-24696-3_3.
Macheret M., Halazonetis T.D. DNA replication stress as a hallmark of cancer. Annu Rev Pathol 2015; 10: 425–448, https://doi.org/10.1146/annurev-pathol-012414-040424.
Nagler A., Cytron S., Mashevich M., Korenstein-Ilan A., Avivi L. The aberrant asynchronous replication — characterizing lymphocytes of cancer patients — is erased following stem cell transplantation. BMC Cancer 2010; 10: 230, https://doi.org/10.1186/1471-2407-10-230.
Grinberg-Rashi H., Cytron S., Gelman-Kohan Z., Litmanovitch T., Avivi L. Replication timing aberrations and aneuploidy in peripheral blood lymphocytes of breast cancer patients. Neoplasia 2010; 12(8): 668–674, https://doi.org/10.1593/neo.10568.
Korenstein-Ilan A., Amiel A., Lalezari S., Lishner M., Avivi L. Allele-specific replication associated with aneuploidy in blood cells of patients with hematologic malignancies. Cancer Genet Cytogenet 2002; 139(2): 97–103, https://doi.org/10.1016/s0165-4608(02)00610-6.
Amiel A., Kirgner I., Gaber E., Manor Y., Fejgin M., Lishner M. Replication pattern in cancer: asynchronous replication in multiple myeloma and in monoclonal gammopathy. Cancer Genet Cytogenet 1999; 108(1): 32–37, https://doi.org/10.1016/s0165-4608(98)00107-1.
Amiel A., Kitay-Cohen Y., Fejgin M.D., Lishner M. Replication status as a marker for predisposition for lymphoma in patients with chronic hepatitis C with and without cryoglobulinemia. Exp Hematol 2000; 28(2): 156–160, https://doi.org/10.1016/s0301-472x(99)00140-x.
Amiel A., Litmanovitch T., Lishner M., Mor A., Gaber E., Tangi I., Fejgin M., Avivi L. Temporal differences in replication timing of homologous loci in malignant cells derived from CML and lymphoma patients. Genes Chromosomes Cancer 1998; 22(3): 225–231, https://doi.org/10.1002/(sici)1098-2264 (199807)22:3225::aid-gcc83.0.co;2-y.
Cytron S., Stepnov E., Bounkin I., Mashevich M., Dotan A., Avivi L. Epigenetic analyses in blood cells of men suspected of prostate cancer predict the outcome of biopsy better than serum PSA levels. Clin Epigenetics 2011; 2(2): 383–388, https://doi.org/10.1007/s13148-011-0029-3.
Dotan Z.A., Dotan A., Ramon J., Avivi L. Altered mode of allelic replication accompanied by aneuploidy in peripheral blood lymphocytes of prostate cancer patients. Int J Cancer 2004; 111(1): 60–66, https://doi.org/10.1002/ijc.20237.
Михайлова Г.Ф., Цепенко В.В., Шкаврова Т.Г., Голуб Е.В., Каприн А.Д. Способ скрининга злокачественных новообразований у человека. Патент РФ 2665965С1. 2017.

Tsepenko V.V., Shkavrova T.G., Cherkesov V.N., Golub E.V., Mikhailova G.F. Asynchronous DNA Replication of Biallelically Expressed Genes in Human Peripheral Blood Lymphocytes as a Prognostic Sign of Cancer. Sovremennye tehnologii v medicine 2021; 13(3): 33, https://doi.org/10.17691/stm2021.13.3.04