Экзосомальные протеазы при колоректальном раке

Цель исследования – оценить уровень протеаз ADAM10 и ADAM17 (a disintegrin and metalloproteinase), а также 20S-протеасом в экзосомах плазмы крови больных колоректальным раком.

Материалы и методы. В исследование были включены 60 больных колоректальным раком (T2–4N0–2M0–1) и 10 пациентов контрольной группы. Материалом для исследования послужила 3-замещенная калиевая соль этилендиаминтетрауксусной кислоты (ЭДТА) плазма крови. Экзосомы плазмы крови выделены методом ультрафильтрации с ультрацентрифугированием. Уровень тетраспанин-ассоциированных (ADAM10 и ADAM17) и тетраспанин-неассоциированных (20S-протеасомы) протеаз оценивали с помощью проточной цитометрии и вестерн-блоттинга.

Результаты. Дважды негативная субпопуляция (ADAM10– / ADAM17–) преобладала как в экзосомах плазмы крови больных колоректальным раком, так и в экзосомах пациентов контрольной группы. Обнаружены статистически значимые различия в уровне ADAM10+ / ADAM17– экзосом у пациентов контрольной группы по сравнению с больными колоректальным раком. Не выявлено значимых различий между субпопуляциями ADAM10 / ADAM17 и уровнем 20S-протеасом экзосом в зависимости от пола, возраста и степени дифференцировки опухоли. У пациентов с метастатическим колоректальным раком с гематогенными метастазами выявлено снижение субпопуляции ADAM10+ / ADAM17– экзосом по сравнению с пациентами с местно-распространенным колоректальным раком (T2–4N1–2M0) и 20S-протеасом по сравнению с пациентами с T2–4N0M0. В экзосомах больных колоректальным раком с наличием метаболического синдрома выявлено снижение ADAM10– / ADAM17+ экзосом и уровня 20S-протеасом по сравнению с больными без метаболических нарушений.

1. Loree J., Kopetz S. Recent developments in the treatment of metastatic colorectal cancer. Ther Adv Med Oncol 2017;9(8):551 —64. DOI: 10.1177/1758834017714997. PMID: 28794806.

2. Li W., Li C., Zhou T. et al. Role of exo-somal proteins in cancer diagnosis. Mol Cancer 2017;16(1):145. DOI: 10.1186/s12943-017-0706-8. PMID: 28851367.

3. Yunusova N.V., Tamkovich S.N., Stakhe-eva M.N. et al. The characterization of exosome from blood plasma of patients with colorectal cancer. AIP Conference Proceedings 2016;1760, № 020070.

4. Юнусова Н.В., Тугутова Е.А., Тамко-вич С.Н. и др. Роль тетраспанинов и протеаз экзосом в опухолевой прогрессии. Биомедицинская химия 2018;64(2):123—33. DOI: 10.18097/PBMC20186402123.

5. Mathivanan S., Ji H., Simpson R.J. Exo-somes: extracellular organelles important in intercellular communication. J Proteomics 2010;73(10):1907—20. DOI: 10.1016/j.jprot.2010.06.006. PMID: 20601276.

6. Matthews A.L., Noy PJ., Reyat J.S. et al. Regulation of A disintegrin and metalloproteinase (ADAM) family sheddases ADAM10 and ADAM17: The emerging role of tetraspanins and rhomboids. Platelets 2017;28(4):333-41. DOI: 10.1080/09537104.2016.1184751. PMID: 27256961.

7. Lee S.B., Schramme A., Doberstein K. et al. ADAM10 is upregulated in melanoma metastasis compared with primary melanoma. J Invest Dermatol 2010;130(3):763—73. DOI: 10.1038/jid.2009.335. PMID: 19865098.

8. Stoeck A., Keller S., Riedle S. et al. A role for exosomes in the constitutive and stimulus-induced ectodomain cleavage of L1 and CD44. Biochem J 2006;393(3): 609-18. DOI: 10.1042/BJ20051013. PMID: 16229685.

9. Юнусова Н.В., Спирина Л.В., Кондакова И.В. и др. Связь экспрессии металлопротеиназы PAPP-A с экспрессией ростовых и транскрипционных факторов при раке эндометрия. Известия РАН. Серия биологическая 2013;3:284. DOI:10.7868/S0002332913030119.

10. Kondakova I.V., Yunusova N.V., Spirina L.V. et al. Association between intracellular proteinase activities and the content of locomotor proteins in tissues of primary tumors and metastases of ovarian cancer. Bioorg Chem 2014;40(6):681-7. PMID: 25895370.

11. Lai R.C., Tan S.S., Teh B.J. et al. Proteolytic potential of the MSC exosome pro-teome: implications for an exosome-mediated delivery of therapeutic proteasome. E N C E S J Proteomics 2012;12:971907. DOI: 10.1155/2012/971907. PMID: 22852084.

12. Sharova N., Zakharova L. Multiple forms of proteasomes and their role in tumor fate. Recent Patients On Endocrine, Metabolic & Immune Drug Discovery 2005;2(3):152—61.

13. Тамкович С.Н., Юнусова Н.В., Стахе-ева М.Н. и др. Выделение и характеризация экзосом плазмы крови больных раком молочной железы и колоректальным раком. Биомедицинская химия 2017;63(2):165—9. DOI: 10.18097/PBMC20176302165.

14. Григорьева А.Е., Дырхеева Н.С., Брыз-гунова О.Е. и др. Контаминация препаратов экзосом, выделенных из биологических жидкостей. Биомедицинская химия 2017;63(1):91—6. DOI: 10.18097/PBMC2017630191.

15. Tian Y., Ma L., Gong M. et al. Protein profiling and sizing of extracellular vesicles from colorectal cancer patients via flow cytometry. ACS Nano 2018;12(1):671—80. DOI: 10.1021/acsnano.7b07782. PMID: 29300458.

16. Silva J., Garcia V., Rodriguez M. et al. Analysis of exosome release and its prognostic value in human colorectal cancer. Genes Chromosomes Cancer 2012;51(4):409—18. PMID: 22420032.

17. Yoshioka Y., Kosaka N., Konishi Y. et al. Ultra-sensitive liquid biopsy of circulating extracellular vesicles using ExoScreen. Nat Commun 201;5:3591. DOI: 10.1038/ncomms4591. PMID: 24710016.

18. Mathews J.A., Gibb D.R., Chen B.H. et al. CD23 Sheddase A disintegrin and metalloproteinase 10 (ADAM10) is also required for CD23 sorting into B cell-derived exosomes. J Biol Chem 2010;285(48):37531 —41. DOI: 10.1074/jbc.M110.141556. PMID: 20876574.

19. Arduise C., Abache T., Li L. et al. Tet-raspanins regulate ADAM10-mediated cleavage of TNF-alpha and epidermal growth factor. J Immunol 2008;181(10):7002—13. PMID: 18981120.

20. Lopez-Verrilli M.A., Picou F., Court F.A. Schwann cell-derived exosomes enhance axonal regeneration in the peripheral nervous system. Glia 2013;61(11):1795-806. DOI: 10.1002/glia.22558. PMID: 24038411.

21. Groth E., Pruessmeyer J., Babendreyer A. et al. Stimulated release and functional activity of surface expressed metalloproteinase ADAM17 in exosomes. Biochim Bio-phys Acta 2016;1863(11):2795-808. DOI: 10.1016/j.bbamcr.2016.09.002. PMID: 27599715.

22. Zhu Y., Chen X., Pan Q.J. et al. A comprehensive proteomics analysis reveals a secretory path- and status-dependent signature of exosomes released from tumor-associated macrophages. Proteome Res 2015;14(10):4319—31. DOI: 10.1021/acs.jproteome.5b00770.

23. Кондакова И.В., Спирина Л.В., Коваль В.Д. и др. Химотрипсинподоб-ная активность и субъединичный состав протеасом в злокачественных опухолях человека. Молекулярная биология 2014;48(3):384—9. DOI: 10.7868/S0026898414030112.

24. Yunusova N.V., Kondakova I.V., Kolo-miets L.A. et al. Molecular targets for the therapy of cancer associated with metabolic syndrome (transcription and growth factors). Asia Pac J Clin Oncol 2017;14(3):134—40. DOI: 10.1111/ajco.12780. PMID: 29115033.

25. Юнусова Н.В., Кондакова И.В., Коломиец Л.А. и др. Адипокины и их рецепторы у больных раком эндометрия и ободочной кишки: связь с инвазией и метастазированием. Вопросы онкологии 2015;61(4):619—23.

26. Yunusova N.V., Spirina L.V., Frolova A.E. et al. Association of IGFBP-6 expression with metabolic syndrome and adiponectin and IGF-IR receptor levels in colorectal cancer. Asian Pac J Cancer Prev 2016;17(8):3963—9. DOI: 10.22034/APJCP.2016.17.12.5315. PMID: 27644646.

27. Martinez M.C., Andriantsitohaina R. Extracellular Vesicles in Metabolic Syndrome. Circ Res 2017;120(10):1674—86. DOI: 10.1161/CIRCRESA-HA.117.309419.

28. Eitan E., Tosti V., Suire C.N. et al. In a randomized trial in prostate cancer patients, dietary protein restriction modifies markers of leptin and insulin signaling in plasma extracellular vesicles. Aging Cell 2017;16(6):1430—3. DOI 10.1111/acel.12657. PMID: 28921841.

29. Wang J., Wu Y., Guo J. et al. Adipocyte-derived exosomes promote lung cancer metastasis by increasing MMP9 activity via transferring MMP3 to lung cancer cells. Oncotarget 2017;8(47):81880—91. DOI: 10.18632/onco-target.18737. PMID: 29137230.