Потенциал использования биомаркеров метилирования для диагностики и прогноза гепатоцеллюлярной карциномы методом жидкостной биопсии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Гепатоцеллюлярная карцинома (ГК) – самый распространенный тип рака печени, диагностируемый в основном на поздних стадиях. Применяемые в настоящее время в клинической практике молекулярные маркеры этого заболевания имеют недостаточную чувствительность для эффективной диагностики ГК, в связи с чем ведется активный поиск новых биомаркеров. Использование малоинвазивного метода жидкостной биопсии позволяет детектировать в биологических жидкостях пациентов специфические маркеры опухолевого роста, в частности характерное для ГК нарушение паттерна метилирования генов в ДНК, циркулирующей в крови. В настоящем обзоре рассмотрены наиболее перспективные для диагностики и прогноза биомаркеры метилирования, определяемые в циркулирующей ДНК крови пациентов с ГК.

Об авторах

И. Ф. Кустова

НИИ канцерогенеза, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Автор, ответственный за переписку.
Email: innaku74@gmail.com
ORCID iD: 0000-0001-6480-0793

Инна Феликсовна Кустова.

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

А. С. Макарова

НИИ канцерогенеза, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0002-9711-9256

115478 Москва, Каширское шоссе, 24

Россия

Н. Л. Лазаревич

НИИ канцерогенеза, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина» Минздрава России; ФГБОУ ВО Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова

Email: fake@neicon.ru
ORCID iD: 0000-0001-9560-1383

Биологический факультет МГУ им. М.В. Ломоносова.

115478 Москва, Каширское шоссе, 24; 119234 Москва, Ленинские горы, 1, стр. 12

Россия

Список литературы

  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 Cancer J Clin 2018. doi: 10.3322/caac.21492. PMID: 30207593.
  2. Злокачественные новообразования в России в 2017 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петровой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИРЦ» Минздрава России, 2018. 250 с.
  3. Marquard J.U., Galle P.R., Teufel A. Molecular diagnosis and therapy of hepatocellular carcinoma (HCC): An emerging field for advanced technologies. J Hepatol 2012;56(1):267–75. doi: 10.1016/j.jhep.2011.07.007. PMID: 21782758.
  4. Llovet J.M., Zucman-Rossi J., Pikarsky E. et al. Hepatocellular carcinoma. Nat Rev Dis Primers 2016;2:16018. doi: 10.1038/nrdp.2016.18. PMID: 27158749.
  5. Abelev G.I., Eraiser T.L. Cellular aspects of alpha-fetoprotein reexpression in tumors. Semin Cancer Biol 1999;9(2):95– 107. PMID: 10202131.
  6. Rich N., Singal A.G. Hepatocellular carcinoma tumour markers: current role and expectations. Best Pract Res Clin Gastroenterol 2014;28(5):843–53. doi: 10.1016/j.bpg.2014.07.018. PMID: 25260312.
  7. Siravegna G., Marsoni S., Siena S., Bardelli A. Integrating liquid biopsies into the management of cancer. Nat Rev Clin Oncol 2017;14(9):531–48. doi: 10.1038/nrclinonc.2017.14. PMID: 28252003.
  8. Wan J.M., Massie C., Garcia-Corbacho J. et al. Liquid biopsies come of age: towards implementation of circulating tumour DNA. Nat Rev Cancer 2017;17(4): 223–38. doi: 10.1038/nrc.2017.7. PMID: 28233803.
  9. Ботезату И.В., Панчук И.О., Коломейцева А.А. и др. Таргетная жидкостная биопсия посредством «обогащенной» полимеразной цепной реакции и анализа плавления ДНК. Успехи молекулярной онкологии 2018;5(1):35–42. doi: 10.17650/2313805X-2018-5-1-35-42.
  10. Yin C.Q., Yuan C.H., Qu Z. et al. Liquid biopsy of hepatocellular carcinoma: circulating tumor-derived biomarkers. Dis Markers 2016:1427849. doi: 10.1155/2016/1427849. PMID: 27403030.
  11. Okajima W., Komatsu S., Ichikawa D. et al. Liquid biopsy in patients with hepatocellular carcinoma: circulating tumor cells and cell-free nucleic acids. World J Gastroenterol 2017;23(31):5650–68. doi: 10.3748/wjg.v23.i31.5650. PMID: 28883691.
  12. Fan J.L., Yang Y.F., Yuan C.H. et al. Circulating tumor cells for predicting the prognostic of patients with hepatocellular carcinoma: a metaanalysis. Cell Physiol Biochem 2015;37(2):629–40. doi: 10.1159/000430382. PMID: 26344495.
  13. Mandel P., Metais P. Les acides nucleiques du plasma sanguin chez l’homme. Comptes Rendus de l’Academie des Sciences de Paris 1948;142:241–3. PMID: 18875018.
  14. Vasioukhin V., Anker P., Maurice P. et al. Point mutations of the N-ras gene in the blood plasma DNA of patients with myelodysplastic syndrome or acute myelogenous leukaemia. Br J Haematol 1994;86:774–9. PMID: 7918071.
  15. Sorenson G.D., Pribish D.M., Valone F.H. et al. Soluble normal and mutated DNA sequences from single-copy genes in human blood. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 1994;3:67–71. PMID: 8118388.
  16. Zhou J., Yu L., Gao X. et al. Plasma microRNA panel to diagnose hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma. J Clin Oncol 2011;29(36):4781–8. doi: 10.1200/JCO.2011.38.2697. PMID: 22105822.
  17. Diaz L.A., Williams R., Wu J. et al. The molecular evolution of acquired resistance to targeted ЕGFR blockade in colorectal cancers. Nature 2012;486(7404):537–40. doi: 10.1038/nature11219. PMID: 22722843.
  18. Han Z.G. Functional genomic studies: insights into the pathogenesis of liver cancer. Annu Rev Genomics Hum Genet 2012;13(1):171–205. doi: 10.1146/annurev-genom-090711-163752. PMID: 22703171.
  19. Ng C.K.Y., Di Costanzo G.G., Terracciano L.M., Piscuoglio S. Circulating cellfree DNA in hepatocellular carcinoma: current insights and outlook. Front Med (Lausanne) 2018;5:78. doi: 10.3389/fmed.2018.00078. PMID: 29632864.
  20. Labgaa I., Villacorta-Martin C., D’Avola D. et al. A pilot study of ultra-deep targeted sequencing of plasma DNA identifies driver mutations in hepatocellular carcinoma. Oncogene 2018;37(27):3740–52. doi: 10.1038/s41388-018-0206-3. PMID: 29628508.
  21. Винокурова С.В. Генетические и эпигенетические механизмы регуляции вирусов папиллом человека. Успехи молекулярной онкологии 2016;3(2):18–25. doi: 10.17650/2313-805X.2016.3.2.18-25.
  22. Frommer M., McDonald L.E., Millar D.S. et al. A genomic sequencing protocol that yields a positive display of 5-methylcytosine residues in individual DNA strands. Proc Natl Acad Sci USA 1992;89(5):1827–31. PMID: 1542678.
  23. Herman J.G., Graff J.R., Myohanen S. et al. Methylation-specific PCR: a novel PCR assay for methylation status of CpG islands. Proc Natl Acad Sci USA 1996;93(18):9821–6. PMID: 8790415.
  24. Пономарева А.А., Рыкова Е.Ю., Чердынцева Н.В. и др. Сравнительный анализ эпигенетических и белковых маркеров в крови больных немелкоклеточным раком легких. Сибирский онкологический журнал 2011;5(47):40–5.
  25. Denisov E.V., Sukhanovskaya T.V., Dultseva T.S. et al. Coordination of TP53 abnormalities in breast cancer: data from analysis of TP53 polymorphisms, loss of heterozygosity, methylation, and mutations. Genet Test Mol Biomarkers 2011;15(12):901 —7. doi: 10.1089/gtmb.2011.0038. PMID: 21810023.
  26. Eads C.A., Danenberg K.D., Kawakami K. et al. MethyLight: a high-throughput assay to measure DNA methylation. Nucleic Acids Res 2000;28(8):е32. PMID: 10734209.
  27. Xiong Z., Laird P.W. COBRA: a sensitive and quantitative DNA methylation assay. Nucleic Acids Res 1997;25(12):2532—4. PMID: 9171110.
  28. Heyn H., Esteller M. DNA methylation profiling in the clinic: applications and challenges. Nat Rev Genet 2012;13(10):679—92. doi: 10.1038/nrg3270. PMID: 22945394.
  29. Zhang C., Li J., Huang T. et al. Metaanalysis of DNA methylation biomarkers in hepatocellular carcinoma. Oncotarget 2016;7(49):81255—67. doi: 10.18632/on-cotarget.13221. PMID: 27835605.
  30. Liu L.J., Xie S.X., Chen Y.T. et al., Aberrant regulation of Wnt signaling in hepatocellular carcinoma. World J Gastroenterol 2016;22(33):7486—99. doi: 10.3748/wjg.v22.i33.7486. PMID: 27672271.
  31. Pez F., Lopez A., Kim M. et al. Wnt signaling and hepatocarcinogenesis: molecular targets for the development of innovative anticancer drugs. J Hepatol 2013;59(5):1107—17. doi: 10.1016/j.jhep.2013.07.001. PMID: 23835194.
  32. Liu J.B., Zhang Y.X., Zhou S.H. et al. CpG island methylator phenotype in plasma is associated with hepatocellular carcinoma prognosis. World J Gastroenterol 2011;17(42):4718—24. doi: 10.3748/wjg.v17.i42.4718. PMID: 22180715.
  33. Iizuka N., Oka M., Sakaida I. et al. Efficient detection of hepatocellular carcinoma by a hybrid blood test of epigenetic and classical protein markers. Clin Chim Acta 2011;412(1 —2):152—8. doi: 10.1016/j.cca.2010.09.028. PMID: 20883676.
  34. Dong X., Hou Q., Chen Y., Wang X. Diagnostic value of the methylation of multiple gene promoters in serum in hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma. Dis Markers 2017;2017:2929381. doi: 10.1155/2017/2929381. PMID: 28951629.
  35. Dou C.Y., Fan Y.C., Cao C.J. et al. Sera DNA methylation of CDH1, DNMT3b and ESR1 promoters as biomarker for the early diagnosis of hepatitis B virus-related hepatocellular carcinoma. Dig Dis Sci 2016;61(4):1130—8. DOI: 10.1007/ s10620-015-3975-3. PMID: 26660680.
  36. Pack S.C., Kim H.R., Lim S.W. et al. Usefulness of plasma epigenetic changes of five major genes involved in the pathogenesis of colorectal cancer. Int J Colorectal Dis 2013;28(1):139—47. doi: 10.1007/s00384-012-1566-8. PMID: 22990173.
  37. Roperch J.P., Incitti R., Forbin S. et al. Aberrant methylation of NPY, PENK, and WIF1 as a promising marker for blood-based diagnosis of colorectal cancer. BMC Cancer 2013;13:566. doi: 10.1186/1471-2407-13-566. PMID: 24289328.
  38. Bedin C., Enzo M.V., Del Bianco P. et al. Diagnostic and prognostic role of cell-free DNA testing for colorectal cancer patients. Int J Cancer 2017;140(8):1888—98. doi: 10.1002/ijc.30565. PMID: 27943272.
  39. Henriksen S.D., Madsen P.H., Larsen A.C. et al. Cell-free DNA promoter hypermeth-ylation in plasma as a diagnostic marker for pancreatic adenocarcinoma. Clin Epi-genetics 2016;8:117. doi: 10.1186/s13148-016-0286-2. PMID: 27891190.
  40. Estey M.P., Kim M.S., Trimble W.S. Septins. Curr Biol 2011;21(10):R384—7. doi: 10.1016/j.cub.2011.03.067. PMID: 21601794.
  41. Wasserkort R., Kalmar A., Valcz G. et al. Aberrant septin 9 DNA methylation in colorectal cancer is restricted to a single CpG island. BMC Cancer 2013;13:398. doi: 10.1186/1471-2407-13-398. PMID: 23988185.
  42. http://www.epiprocolon.com/wp-content/uploads/sites/3/2018/04/EU-EpiMKT-0062Rev3-8.3x11.7-Singles.pdf
  43. Song L., Yu H., Jia J., Li Y. A systematic review of the performance of the SEPT9 gene methylation assay in colorectal cancer screening, monitoring, diagnosis and prognosis. Cancer Biomark 2017;18(4):425—32. doi: 10.3233/CBM-160321. PMID: 28128742.
  44. Song L., Jia J., Peng X. et al. The performance of the SEPT9 gene methylation assay and a comparison with other CRC screening tests: a meta-analysis. Sci Rep 2017;7(1):3032. doi: 10.1038/s41598-017-03321-8. PMID: 28596563.
  45. Villanueva A., Portela A., Sayols S. DNA methylation-based prognosis and epidriv-ers in hepatocellular carcinoma. Hepatology 2015;61(6):1945—56. doi: 10.1002/hep.27732. PMID: 25645722.
  46. Oussalah A., Rischer S., Bensenane M. et al. Plasma mSEPT9: a novel circulating cell-free DNA-based epigenetic biomarker to diagnose hepatocellular carcinoma. EBioMedicine. 2018;30:138-47. doi: 10.1016/j.ebiom.2018.03.029. PMID: 29627389.
  47. Lotem J., Levanon D., Negreanu V. et al. Runx3 at the interface of immunity, inflammation and cancer. Biochim Biophys Acta 2015;1855(2):131 —43. doi: 10.1016/j.bbcan.2015.01.004. PMID: 25641675.
  48. Shiraha H., Nishina S., Yamamoto K. Loss of runt-related transcription factor 3 causes development and progression of hepatocellular carcinoma. J Cell Biochem 2011;112(3):745—9. doi: 10.1002/jcb.22973. PMID: 21328447.
  49. Khan F.S., Ali I., Afridi U.K. et al. Epigenetic mechanisms regulating the development of hepatocellular carcinoma and their promise for therapeutics. Hepatol Int 2017;11(1):45— 53. doi: 10.1007/s12072-016-9743-4. PMID: 27271356.
  50. Tan S.H., Ida H., Lau Q.C. et al. Detection of promoter hypermethylation in serum samples of cancer patients by methyl-ation-specific polymerase chain reaction for tumour suppressor genes including RUNX3. Oncol Rep 2007;18(5):1225—30. PMID: 17914577.
  51. Wen J., Zheng T. Hu K. et al. Promoter methylation of tumor-related genes as a potential biomarker using blood samples for gastric cancer detection. Oncotar-get 2017;8(44):77783—93. doi: 10.18632/oncotarget.20782. PMID: 29100425
  52. Gil J., Peters G. Regulation of the INK4b-ARF-INK4a tumour suppressor locus: all for one or one for all. Nat Rev Mol Cell Biol 2006;7(9):667—77. doi: 10.1038/nrm1987. PMID: 16921403.
  53. Ren W.H., Li Y.W., Li R. et al. P15 gene methylation in hepatocellular carcinomas: a systematic review and meta-analysis. Int J Clin Exp Med 2015;8(4):4762—8. PMID: 26131050.
  54. Wong I.H., Lo Y.M., Zhang J. et al. Detection of aberrant p16 methylation in the plasma and serum of liver cancer patients. Cancer Res 1999;59(1):71—3. PMID: 9892188.
  55. Zhang Y.J., Wu H.C., Shen J. et al. Predicting hepatocellular carcinoma by detection of aberrant promoter methylation in serum DNA. Clin Cancer Res 2007;13(8):2378—84. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-06-1900. PMID: 17438096.
  56. Huang W., Li T., Yang W. Analysis of DNA methylation in plasma for monitoring he-patocarcinogenesis. Genet Test Mol Biomarkers 2015;19(6):295—302. doi: 10.1089/gtmb.2014.0292. PMID: 25923138.
  57. Chu H.J., Heo J., Seo S.B. et al. Detection of aberrant p16INK4A methylation in sera of patients with liver cirrhosis and hepatocellular carcinoma. J Korean Med Sci 2004;19(1):83—6. doi: 10.3346/jkms.2004.19.1.83. PMID: 14966347.
  58. Huang G., Krocker J.D., Kirk J.L. et al. Evaluation of INK4A promoter methylation using pyrosequencing and circulating cell-free DNA from patients with hepatocellular carcinoma. Clin Chem Lab Med 2014;52(6):899—909. doi: 10.1515/cclm-2013-0885. PMID: 24406287.
  59. Liu D., Peng H., Sun Q. et al. The indirect efficacy comparison of DNA methylation in sputum for early screening and auxiliary detection of lung cancer: a meta-analysis. Int J Environ Res Public Health 2017;14(7).pii:E679. doi: 10.3390/ijerph14070679. PMID: 28644424.
  60. Schnekenburger M., Karius T., Diederich M. Regulation of epigenetic traits of the glutathione S-transferase P1 gene: from detoxification toward cancer prevention and diagnosis. Front Pharmacol 2014;5:170. doi: 10.3389/fphar.2014.00170. PMID: 25076909.
  61. Li Y., Cai Y., Chen H., Mao L. Clinical significance and association of GSTP1 hy-permethylation with hepatocellular carcinoma: a meta-analysis. J Cancer Res Ther 2018;14(Suppl):S486-9. doi: 10.4103/0973-1482.181179. PMID: 29970711.
  62. Liu X., Tan N., Liao H. et al. High GSTP1 inhibits cell proliferation by reducing Akt phosphorylation and is associated with a better prognosis in hepatocellular carcinoma. Oncotarget 2017;9(10):8957—71. doi: 10.18632/oncotarget.23420. PMID: 29507666.
  63. Jain S., Chen S., Chang K.C. et al. Impact of the location of CpG methylation within the GSTP1 gene on its specificity as a DNA marker for hepatocellular carcinoma. PLoS One 2012;7(4):e35789. doi: 10.1371/journal.pone.0035789. PMID: 22536438.
  64. Iizuka N., Sakaida I., Moribe T. et al. Elevated levels of circulating cell-free DNA in the blood of patients with hepatitis C virus-associated hepatocellular carcinoma. Anticancer Res 2006;26(6C):4713—9. PMID: 17214331.
  65. Leygo C., Williams M., Jin H.C. et al. DNA methylation as a noninvasive epigenetic biomarker for the detection of cancer. Dis Markers 2017;2017:3726595. doi: 10.1155/2017/3726595. PMID: 29038612.
  66. Delire B., Starkel P. The Ras/MAPK pathway and hepatocarcinoma: pathogenesis and therapeutic implications. Eur J Clin Invest 2015;45(6):609—23. doi: 10.1111/eci.12441. PMID: 25832714.
  67. Calvisi D.F., Evert M., Dombrowski F. Pathogenetic and prognostic significance ofinactivation of RASSF proteins in human hepatocellular carcinoma. Mol Biol Int 2012;2012:849874. doi: 10.1155/2012/849874. PMID: 22548173.
  68. Hu L., Chen G., Yu H., Qiu X. Clinico-pathological significance of RASSF1A reduced expression and hypermethylation in hepatocellular carcinoma. Hepatol Int 2010;4(1):423—32. doi: 10.1007/s12072-010-9164-8. PMID: 20305761.
  69. Mohamed N.A., Swify E.M., Amin N.F. et al. Is serum level of methylated RASS-F1A valuable in diagnosing hepatocellular carcinoma in patients with chronic viral hepatitis C? Arab J Gastroenterol 2012;13(3):111—5. doi: 10.1016/j.ajg.2012.06.009. PMID: 23122451.
  70. Xu R.H., Wfei W., Krawczyk M. et al. Circulating tumour DNA methylation markers for diagnosis and prognosis of hepatocellular carcinoma. Nat Mater 2017;16(11):1155—61. doi: 10.1038/nmat4997. PMID: 29035356.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© ,


СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ: серия ПИ № ФС 77 - 57560 от  08.04.2014.