Модуляция активности генов гомологичной рекомбинации в опухолевых клетках молочной железы в модели in vitro

Введение. Установлено, что наличие дефицита гомологичной рекомбинации в опухоли молочной железы связано с эффективностью лечения. при этом, несмотря на высокую химиочувствительность опухоли к ДНк-повреждающим агентам, полные патологические ответы на лечение очень редки. В основе этого процесса может лежать изменение соматического статуса BRCA1, т. е. происходят реверсия и возвращение аллеля дикого типа и восстановление функции репарации ДНк.

Цель исследования – оценить изменения хромосомных аберраций и экспрессионного профиля основных генов гомологичной рекомбинации в клеточных моделях рака молочной железы под действием цисплатина и доцетаксела.

Материалы и методы. исследование проведено на культурах опухолевых клеток рака молочной железы MCF-7, MDA-MB-231 и MDA-MB-468. модель лекарственной устойчивости на клетках была получена для двух препаратов – цисплатина и доцетаксела. из клеточной суспензии РНк и ДНк выделяли с помощью наборов RNeasy Plus Mini Kit и QIAamp DNA Mini Kit (Qiagen, Германия) соответственно. Уровень экспрессии генов гомологичной рекомбинации оценивали с использованием обратно-транскриптазной количественной полимеразной цепной реакции. Для определения наличия хромосомных аберраций проводили микроматричный анализ на ДНк-чипах.

Результаты. показано восстановление нормальной копийности генов BRCA1, CDK12, CHEK1 и RAD51D в MCF-7 под действием цисплатина. Для BRCA2 и PALB2 обнаружено появление амплификаций. Также продемонстрировано статистически значимое увеличение экспрессии генов BRCA1 (p = 0,04), BRCA2 (p = 0,02), PALB2 (p = 0,01) и RAD51D (p = 0,05). В MDA-MB-231 показано, что все выявленные локусы с делециями, где локализованы гены BRCA2, BARD1, CHEK2, PALB2 и RAD54L, под действием цисплатина восстанавливаются до нормальной копийности. появление амплификаций зарегистрировано для генов BRCA1, BRIP1, FANCL, RAD51B и PARP1. Аналогичный результат показан для доцетаксела. Увеличение уровня экспрессии характерно для генов BRCA1 (p = 0,02), BRCA2 (p = 0,02), CHEK2 (p = 0,05), FANCL (p = 0,04), PALB2 (p = 0,05), RAD51C (p = 0,02) и PARP1 (p = 0,02), что соответствует появлению амплификаций. В клеточной культуре MDA-MB-468 наблюдалось увеличение копийности только гена BRCA1. Действие доцетаксела полностью не оказывало влияния на данную клеточную культуру. Уровень экспрессии гена BRCA1 повышался прямо пропорционально длительности действия препарата.

Заключение. Таким образом, проведенное исследование показало, что под действием цисплатина может происходить реверсия не только мутаций генов гомологичной рекомбинации, но и других нарушений.

1. Turner N.C., Reis-Filho J.S. Basal-like breast cancer and the BRCA1 phenotype. Oncogene 2006;25(43):5846–53. DOI: 10.1038/sj.onc.1209876

2. Jia X., Wang K., Xu L. et al. A systematic review and meta-analysis of BRCA1/2 mutation for predicting the effect of platinum-based chemotherapy in triple-negative breast cancer. The Breast 2022;66:31–9. DOI: 10.1016/j.breast.2022.08.012

3. Sokolenko A.P., Savonevich E.L., Ivantsov A.O. et al. Rapid selection of BRCA1-proficient tumor cells during neoadjuvant therapy for ovarian cancer in BRCA1 mutation carriers. Cancer Lett 2017;397(1):127–32. DOI: 10.1016/j.canlet.2017.03.036

4. Sokolenko A.P., Bizin I.V., Preobrazhenskaya E.V. et al. Molecular profiles of BRCA1-associated ovarian cancer treated by platinum-based therapy: analysis of primary, residual and relapsed tumors. Int J Cancer 2020;146(7):1879–88. DOI: 10.1002/ijc.32776

5. Pfaffl M.W. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT–PCR. Nucleic Acids Res 2001;29(9):45. DOI: 10.1093/nar/29.9.e45

6. Teraoka S., Muguruma M., Takano N. et al. Association of BRCA mutations and BRCAness status with anticancer drug sensitivities in triple-negative breast cancer cell lines. J Surg Res 2020;250:200–8. DOI: 10.1016/j.jss.2019.12.040

7. Min A., Im S.-A., Kim D.K. et al. Histone deacetylase inhibitor, suberoylanilide hydroxamic acid (SAHA), enhances anti-tumor effects of the poly (ADP-ribose) polymerase (PARP) inhibitor olaparib in triple-negative breast cancer cells. Breast Cancer Res 2015;17(1):1–13. DOI: 10.1186/s13058-015-0534-y

8. Mio C., Gerratana L., Bolis M. et al. BET proteins regulate homologous recombinationmediated DNA repair: BRCAness and implications for cancer therapy. Int J Cancer 2019;144(4):755–66. DOI: 10.1002/ijc.31898

9. Lord C.J., Ashworth A. BRCAness revisited. Nat Rev Cancer 2016;16(2):110–20. DOI: 10.1038/nrc.2015.21

10. Fleming R.A. An overview of cyclophosphamide and ifosfamide pharmacology. Pharmacotherapy 1997;17(5 Pt. 2):146–54.

11. Norquist B., Wurz K.A., Pennil C.C. et al. Secondary somatic mutations restoring BRCA1/2 predict chemotherapy resistance in hereditary ovarian carcinomas. J Clin Oncol 2011;29(22):3008–15. DOI: 10.1200/JCO.2010.34.2980

12. Sakai W., Swisher E.M., Jacquemont C. et al. Functional restoration of BRCA2 protein by secondary BRCA2 mutations in BRCA2-mutated ovarian carcinoma. Cancer Res 2009;69(16):6381–6. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-09-1178

13. Wu Z., Li S., Tang X. et al. Copy number amplification of DNA damage repair pathways potentiates therapeutic resistance in cancer. Theranostics 2020;10(9):3939–51. DOI: 10.7150/thno.39341

14. Zhu Y., Liu Y., Zhang C. et al. Tamoxifen-resistant breast cancer cells are resistant to DNA-damaging chemotherapy because of upregulated BARD1 and BRCA1. Nat Commun 2018;9(1):1–11. DOI: 10.1038/s41467-018-03951-0

15. Afghahi A., Timms K.M., Vinayak S. et al. Tumor BRCA1 reversion mutation arising during neoadjuvant platinum-based chemotherapy in triple-negative breast cancer is associated with therapy resistance. Clin Cancer Res 2017;23(13):3365–70. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-16-2174

16. Weigelt B., Comino-Méndez I., De Bruijn I. et al. Diverse BRCA1 and BRCA2 reversion mutations in circulating cell-free DNA of therapy-resistant breast or ovarian cancer. Clin Cancer Res 2017;23(21):6708–20. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-17-0544

17. Pishvaian M.J., Biankin A.V., Bailey P. et al. BRCA2 secondary mutation-mediated resistance to platinum and PARP inhibitor-based therapy in pancreatic cancer. Br J Cancer 2017;116(8):1021–6. DOI: 10.1038/bjc.2017.40

18. Goodall J., Mateo J., Yuan W. et al. Circulating cell-free DNA to guide prostate cancer treatment with PARP inhibition. Cancer Discov 2017;7(9):1006–17. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-17-0261

19. Feng L., Fong K.-W., Wang J. et al. RIF1 counteracts BRCA1-mediated end resection during DNA repair. J Biol Chem 2013;288(16):11135–43. DOI: 10.1074/jbc.M113.457440