Анализ экспрессии матричной РНК панели генов морфологически неизмененного эпителия прямой кишки как метод ранней диагностики патологии толстой кишки

Введение. Отсутствие специфических  клинических симптомов на ранних стадиях развития колоректального рака приводит к тому, что четверть пациентов, впервые обращающихся за помощью, имеют метастатическую стадию заболевания. Для своевременного обнаружения предопухолевых нарушений или скрытых очагов малигнизации сегодня активно изучаются возможности современных молекулярно-биологических технологий.

Цель исследования – разработка метода диагностики опухолевых заболеваний толстой кишки на основе молекулярно-генетического анализа морфологически неизмененного кишечного эпителия, отдаленного от очага опухолевого поражения.

Материалы и методы. Исследован профиль экспрессии матричной РНК (мРНК) 63 генов-кандидатов, потенциально связанных с патогенезом неопластических изменений, в образцах слизистой оболочки прямой кишки. Образцы получены в ходе профилактической и/или диагностической видеоколоноскопии 122 пациентов, из которых у 41 в анамнезе не было заболеваний толстой кишки (группа «Норма»), у 32 – установлен диагноз «полипы толстой кишки» (группа «полипоз»), у 49 – диагноз «карцинома толстой кишки» (группа «колоректальный рак»). Экспрессию мРНК оценивали методом полимеразной цепной реакции с обратной транскрипцией.

Результаты. С помощью дискриминантного  анализа установлено, что клеточный материал соскобов из прямой кишки в группе колоректального рака достоверно, с точностью выше 96 %, отличается  по экспрессионному фенотипу от групп нормы и полипоза.

Заключение. Полученные данные являются предпосылкой к разработке малоинвазивного метода диагностики, который может быть использован в рамках амбулаторного обследования для оценки риска наличия опухолевого заболевания толстой кишки.

1. Shaukat A., Kahi C.J., Burke C.A. et al. ACG Clinical Guidelines: Colorectal Cancer Screening 2021. Am J Gastroenterol 2021;16 (3):458–79. DOI: 10.14309/ajg.0000000000001122

2. Состояние онкологической помощи населению России в 2021 году. Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, А.О. Шахзадовой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2022. 239 с.

3. Swiderska M., Choromańska B., Dąbrowska E. et al. The diagnostics of colorectal cancer. Contemp Oncol (Pozn) 2014;18(1):1–6. DOI: 10.5114/wo.2013.39995

4. Raginel T., Puvinel J., Ferrand O. et al. A population-based comparison of immunochemical fecal occult blood tests for colorectal cancer screening. Gastroenterology 2013;144(5):918–25. DOI: 10.1053/j.gastro.2013.01.042

5. Wang X., Kuang Y.Y., Hu X.T. Advances in epigenetic biomarker research in colorectal cancer. World J Gastroenterol 2014;20(15):4276–87. DOI: 10.3748/wjg.v20.i15.4276

6. Galandiuk S., Rodriguez-Justo M., Jeffery R. et al. Field cancerization in the intestinal epithelium of patients with Crohn’s ileocolitis. Gastroenterology 2012;142(4):855–64. DOI: 10.1053/j.gastro.2011.12.004

7. Dampier C.H., Devall M., Jennelle L.T. et al. Oncogenic features in histologically normal mucosa: novel insights into field effect from a mega-analysis of colorectal transcriptomes. Clin Transl Gastroenterol 2020;11(7):e00210. DOI: 10.14309/ctg.0000000000000210

8. Hegde M., Ferber M., Mao R. et al. ACMG technical standards and guidelines for genetic testing for inherited colorectal cancer (Lynch syndrome, familial adenomatous polyposis, and MYH-associated polyposis). Genet Med 2014;16(1):101–16. DOI: 10.1038/gim.2013.166

9. Bozic I., Antal T., Ohtsuki H. et al. Accumulation of driver and passenger mutations during tumor progression. Proc Natl Acad Sci USA 2010;107(43):18545–50. DOI: 10.1073/pnas.1010978107

10. Кулинич Т.М., Захаренко М.В., Джикия Е.Л. и др. Исследование уровня экспрессии генов-маркеров пролиферативной активности в слизистой оболочке толстой кишки при различной патологии. Успехи молекулярной онкологии 2020;7(2):39–46. DOI: 10.17650/2313-805X-2020-7-2-39-46

11. Aran D., Camarda R., Odegaard J. et al. Comprehensive analysis of normal adjacent to tumor transcriptomes. Nat Commun 2017;8(1):1077. DOI: 10.1038/s41467-017-01027-z

12. Hawthorn L., Lan L., Mojica W. Evidence for field effect cancerization in colorectal cancer. Genomics 2014;103(2–3):211–21. DOI: 10.1016/j.ygeno.2013.11.003

13. Sanz-Pamplona R., Berenguer A., Cordero D. et al. Aberrant gene expression in mucosa adjacent to tumor reveals a molecular crosstalk in colon cancer. Mol Cancer 2014;13:46. DOI: 10.1186/1476-4598-13-46

14. Russi S., Calice G., Ruggieri V. et al. Gastric normal adjacent mucosa versus healthy and cancer tissues: distinctive transcriptomic profiles and biological features. Cancers (Basel) 2019;11(9):1248. DOI: 10.3390/cancers11091248

15. Боженко В.К., Захаренко М.В., Гончаров С.В. и др. Фенотипические изменения в морфологически нормальной ткани опухолевого окружения. Диагностические перспективы. Клиническая лабораторная диагностика 2021;66(S4):17–8.

16. Боженко В.К., Станоевич У.С., Троценко И.Д. и др. Сравнение экспрессии мРНК матриксных металлопротеиназ в морфологически нормальной, неопластической и метастатической тканях толстого кишечника и в биоптатах здоровых доноров. Биомедицинская химия 2018;64(1):46–52.

17. Захаренко М.В., Боженко В.К., Киселева Я.Ю. и др. Исследование профилей экспрессии мРНК генов, участвующих в регуляции основных клеточных функций в неизменённом эпителии толстой кишки у здоровых доноров. Биомедицинская химия 2021;67(4):366–73.

18. Zhou L., Chu C., Teng F. et al. Innate lymphoid cells support regulatory T cells in the intestine through interleukin-2. Nature 2019;568(7752):405–9. DOI: 10.1038/s41586-019-1082-x

19. Ren L., Zhou T., Wang Y. et al. RNF8 induces β-catenin-mediated c-Myc expression and promotes colon cancer proliferation. Int J Biol Sci 2020;16(12):2051–62. DOI: 10.7150/ijbs.44119

20. Pezeshkian Z., Nobili S., Peyravian N. et al. Insights into the role of matrix metalloproteinases in precancerous conditions and in colorectal cancer. Cancers (Basel) 2021;13(24):6226. DOI: 10.3390/cancers13246226

21. Zhong S., Wyllie A.H., Barnes D. et al. Relationship between the GSTM1 genetic polymorphism and susceptibility to bladder, breast and colon cancer. Carcinogenesis 1993;14(9):1821–4. DOI: 10.1093/carcin/14.9.1821

22. Jin W.J., Xu J.M., Xu W.L. et al. Diagnostic value of interleukin-8 in colorectal cancer: a case-control study and meta-analysis. World J Gastroenterol 2014;20(43):16334–42. DOI: 10.3748/wjg.v20.i43.16334

23. Wang Q., Zhang Y., Zhu J. et al. IGF-1R inhibition induces MEK phosphorylation to promote survival in colon carcinomas. Signal Transduct Target Ther 2020;5(1):53. DOI: 10.1038/s41392-020-0204-0

24. Jaeger E., Leedham S., Lewis A. et al. Hereditary mixed polyposis syndrome is caused by a 40-kb upstream duplication that leads to increased and ectopic expression of the BMP antagonist GREM1. Nat Genet 2012;44(6):699–703. DOI: 10.1038/ng.2263

25. Zhang Y., Wang, X. Targeting the Wnt/β-catenin signaling pathway in cancer. Hematol Oncol 2020;13(1):165. DOI: 10.1186/s13045-020-00990-3