Диагностический потенциал микроРНК-135A1 при ассоциированных с вирусом папилломы человека поражениях шейки матки

Введение. Инфекция вируса папилломы человека (ВПЧ) высокого онкогенного риска является этиологическим фактором развития рака шейки матки, причем наиболее распространенным является ВПЧ 16-го типа (ВПЧ16). Механизмы, приводящие к нарушению экспрессии вирусных онкогенов и запуску процесса онкотрансформации, недостаточно изучены. Эпигенетические факторы регуляции, в том числе клеточные микроРНК, могут играть большую роль в ВПЧ-индуцированном канцерогенезе, а аберрантно экспрессированные микроРНК рассматриваться как перспективные маркеры для диагностики ВПЧ-ассоциированных поражений.
Цель исследования – поиск микроРНК, вовлеченных в патогенез ВПЧ16-ассоциированного рака шейки матки, и оценка их диагностического потенциала для выявления рака или предраковых поражений шейки матки.
Материалы и методы. Экспрессию микроРНК в клинических образцах оценивали с помощью секвенирования нового поколения (next generation sequencing, NGS) и количественной stem-loop полимеразной цепной реакции (sl-кПЦР), для анализа микроРНК в плазме крови использовали sl-кПЦР. Потерю гетерозиготности в образцах рака шейки матки оценивали по соотношению числа копий генов MIR135A1 и ACTB. Всего в исследование вошли 67 пациентов с раком шейки матки, 21 с предраковыми поражениями шейки матки и 24 здоровых донора. Влияние метилирования ДНК на экспрессию микроРНК-135A1 оценивали после обработки деметилирующим агентом цервикальной ВПЧ16-положительной клеточной линии SiHa. Изменение экспрессии онкогена E6 ВПЧ16 оценивали после трансфекции синтетических аналогов зрелых форм микроРНК-135a-3p и микроРНК-135a-5p.
Результаты. В образцах опухолевой ткани ВПЧ16-положительного рака шейки матки выявлено значительное снижение экспрессии микроРНК-135А1 и микроРНК-135A2, что подтверждено на независимой выборке опухолевого материала методом sl-кПЦР. Снижение экспрессии микроРНК-135A1 может быть обусловлено как потерей гетерозиготности соответствующего гена, так и аберрантным метилированием ДНК. Трансфекция зрелых форм микроРНК в клетки SiHa приводила к снижению экспрессии онкогена E6 ВПЧ16. В образцах плазмы крови пациентов с РШМ и предраковыми поражениями наблюдается более низкий уровень микроРНК-135a-3p, чем у здоровых доноров, а проведенный ROC-анализ указывает на ее высокую диагностическую значимость.
Заключение. Уровень микроРНК-135А1 значительно снижен при цервикальных поражениях как в опухолевой ткани, так и в плазме крови, а способность данной микроРНК подавлять экспрессию онкогена E6 ВПЧ16 говорит о наличии у нее онкосупрессорных свойств. Таким образом, микроРНК-135А1 является перспективным маркером для диагностики ВПЧ-ассоциированных поражений.

1. de Martel C., Plummer M., Vignat J. et al. Worldwide burden of cancer attributable to HPV by site, country and HPV type. Int J Cancer 2017;141(4):664–70. DOI: 10.1002/ijc.30716

2. de Sanjose S., Bruni L., Alemany L. HPV in genital cancers (at the exception of cervical cancer) and anal cancers. Presse Med 2014;43(12 Pt.2):e423–8. DOI: 10.1016/j.lpm.2014.10.001

3. Винокурова С.В., Катаргин А.Н. Вирус папилломы человека и заболевания верхних дыхательных путей: рак головы и шеи и респираторный папилломатоз. Голова и шея. Российский журнал 2023;11(1):62–73.

4. Medda A., Duca D., Chiocca S. Human papillomavirus and cellular pathways: hits and targets. Pathogens 2021;10(3):262. DOI: 10.3390/pathogens10030262

5. Doorbar J. The human papillomavirus twilight zone – latency, immune control and subclinical infection. Tumour Virus Res 2023;16:200268. DOI: 10.1016/j.tvr.2023.200268

6. Shanmugasundaram S., You J. Targeting persistent human papillomavirus infection. Viruses 2017;9(8):229. DOI: 10.3390/v9080229

7. Woodman C.B., Collins S., Winter H. et al. Natural history of cervical human papillomavirus infection in young women: a longitudinal cohort study. Lancet 2001;357(9271):1831–6. DOI: 10.1016/S0140-6736(00)04956-4

8. Franco E.L., Villa L.L., Sobrinho J.P. et al. Epidemiology of acquisition and clearance of cervical human papillomavirus infection in women from a high-risk area for cervical cancer. J Infect Dis 1999;180(5):1415–23. DOI: 10.1086/315086

9. Klaes R., Friedrich T., Spitkovsky D. et al. Overexpression of p16(INK4A) as a specific marker for dysplastic and neoplastic epithelial cells of the cervix uteri. Int J Cancer 2001;92(2):276–84. DOI: 10.1002/ijc.1174

10. Sano T., Oyama T., Kashiwabara K. et al. Expression status of p16 protein is associated with human papillomavirus oncogenic potential in cervical and genital lesions. Am J Pathol 1998;153(6):1741–8. DOI: 10.1016/S0002-9440(10)65689-1

11. Castle P.E., Gage J.C., Wheeler C.M. et al. The clinical meaning of a cervical intraepithelial neoplasia grade 1 biopsy. Obstet Gynecol 2011;118(6):1222–9. DOI: 10.1097/AOG.0b013e318237caf4

12. Doorbar J., Quint W., Banks L. et al. The biology and life-cycle of human papillomaviruses. Vaccine 2012;30(5):F55–70. DOI: 10.1016/j.vaccine.2012.06.083

13. Ehret A., Bark V.N., Mondal A. et al. Regression rate of high-grade cervical intraepithelial lesions in women younger than 25 years. Arch Gynecol Obstet 2023;307(3):981–90. DOI: 10.1007/s00404-022-06680-4

14. Thierry F. Transcriptional regulation of the papillomavirus oncogenes by cellular and viral transcription factors in cervical carcinoma. Virology 2009;384(2):375–9. DOI: 10.1016/j.virol.2008.11.014

15. Pett M., Coleman N. Integration of high-risk human papillomavirus: a key event in cervical carcinogenesis? J Pathol 2007;212(4):356–67. DOI: 10.1002/path.2192

16. Vinokurova S., Wentzensen N., Kraus I. et al. Type-dependent integration frequency of human papillomavirus genomes in cervical lesions. Cancer Res 2008;68(1):307–13. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-07-2754

17. Arias-Pulido H., Peyton C.L., Joste N.E. et al. Human papillomavirus type 16 integration in cervical carcinoma in situ and in invasive cervical cancer. J Clin Microbiol2006;44(5):1755–62. DOI: 10.1128/JCM.44.5.1755-1762.2006

18. Girardi E., Lopez P., Pfeffer S. On the importance of host microRNAs during viral infection. Front Genet 2018;9:439. DOI: 10.3389/fgene.2018.00439

19. Lin M., Xue X.Y., Liang S.Z. et al. MiR-187 overexpression inhibits cervical cancer progression by targeting HPV16 E6. Oncotarget 2017;8(38):62914–26. DOI: 10.18632/oncotarget.17516

20. Jung H.M., Phillips B.L., Chan E.K. MiR-375 activates p21 and suppresses telomerase activity by coordinately regulating HPV E6/E7, E6AP, CIP2A, and 14-3-3zeta. Mol Cancer 2014;13:80. DOI: 10.1186/1476-4598-13-80

21. Wang F., Li Y., Zhou J. et al. miR-375 is down-regulated in squamous cervical cancer and inhibits cell migration and invasion via targeting transcription factor SP1. Am J Pathol 2011;179(5):2580–8. DOI: 10.1016/j.ajpath.2011.07.037

22. Chen C., Ridzon D.A., Broomer A.J. et al. Real-time quantification of microRNAs by stem-loop RT-PCR. Nucleic Acids Res 2005;33(20):e179. DOI: 10.1093/nar/gni178

23. Chirgwin J.M., Przybyla A.E., MacDonald R.J. et al. Isolation of biologically active ribonucleic acid from sources enriched in ribonuclease. Biochemistry 1979;18(24):5294–9.DOI: 10.1021/bi00591a005

24. Спитковский Д.Д., Зборовская И.Б., Киселев Ф.Л. Транскрипция клеточных онкогенов в опухолях человека. Молекулярная биология 1986;20(5):1409–22.

25. Chang T.H., Huang H.Y., Hsu J.B. et al. An enhanced computational platform for investigating the roles of regulatory RNA and for identifying functional RNA motifs. BMC Bioinformatics 2013;14(2):S4. DOI: 10.1186/1471-2105-14-S2-S4

26. Kisseljova N.P., Fedorova M.D., Zaikina A.E. et al. [Identification regulatory noncoding RNAs of human papilloma virus type 16 (papillomaviridae: alphapapillomavirus: human papillomavirus) in cervical tumors]. Vopr Virusol 2022;67(3):217–26. DOI: 10.36233/0507-4088-108

27. Dasgupta S., Chakraborty S.B., Roy A. et al. Differential deletions of chromosome 3p are associated with the development of uterine cervical carcinoma in Indian patients. Mol Pathol 2003;56(5):263–9. DOI: 10.1136/mp.56.5.263

28. Guo Z., Wu F., Asplund A. et al. Analysis of intratumoral heterogeneity of chromosome 3p deletions and genetic evidence of polyclonal origin of cervical squamous carcinoma. Mod Pathol 2001;14(2):54–61. DOI: 10.1038/modpathol.3880256

29. Скрябин Г.О., Беляева А.А., Еникеев А.Д. и др. Анализ микроРНК miR-125a-5p, -27a-5p, -193a-5p, -135b-5p, -451а, -495-3р и -136-5р в клетках рака яичника и секретируемых ими экстраклеточных везикулах. Успехи молекулярной онкологии 2024;11(1):113–23. DOI: 10.17650/2313-805X-2024-11-1-113-123

30. Fu L., Xia W., Shi W. et al. Deep learning based cervical screening by the cross-modal integration of colposcopy, cytology, and HPV test. Int J Med Inform 2022;159:104675. DOI: 10.1016/j.ijmedinf.2021.104675

31. Cho H.W., So K.A., Lee J.K. et al. Type-specific persistence or regression of human papillomavirus genotypes in women with cervical intraepithelial neoplasia 1: a prospective cohort study. Obstet Gynecol Sci 2015;58(1):40–5. DOI: 10.5468/ogs.2015.58.1.40

32. Takeda M., Sakuragi N., Okamoto K. et al. Preoperative serum SCC, CA125, and CA19-9 levels and lymph node status in squamous cell carcinoma of the uterine cervix. Acta Obstet Gynecol Scand 2002;81(5):451–7. DOI: 10.1034/j.1600-0412.2002.810513.x

33. Yin S., Yang M., Li X. et al. Peripheral blood circulating microRNA-4636/-143 for the prognosis of cervical cancer. J Cell Biochem 2020;121(1):596–608. DOI: 10.1002/jcb.29305

34. Zheng M., Hou L., Ma Y. et al. Exosomal let-7d-3p and miR-30d-5p as diagnostic biomarkers for non-invasive screening of cervical cancer and its precursors. Mol Cancer 2019;18(1):76. DOI: 10.1186/s12943-019-0999-x

35. Ning R., Meng S., Wang L. et al. 6 circulating miRNAs can be used as non-invasive biomarkers for the detection of cervical lesions. J Cancer 2021;12(17):5106–13. DOI: 10.7150/jca.51141

36. Xu B., Tao T., Wang Y. et al. Hsa-miR-135a-1 inhibits prostate cancer cell growth and migration by targeting EGFR. Tumour Biol 2016;37(10):14141–51. DOI: 10.1007/s13277-016-5196-6

37. Wang N., Tao L., Zhong H. et al. MiR-135b inhibits tumour metastasis in prostate cancer by targeting STAT6. Oncol Lett 2016;11(1):543–50. DOI: 10.3892/ol.2015.3970

38. Kroiss A., Vincent S., Decaussin-Petrucci M. et al. Androgenregulated microRNA-135a decreases prostate cancer cell migration and invasion through downregulating ROCK1 and ROCK2.Oncogene 2015;34(22):2846–55. DOI: 10.1038/onc.2014.222

39. Zhou W., Bi X., Gao G. et al. MiRNA-133b and miRNA-135a induce apoptosis via the JAK2/STAT3 signaling pathway in human renal carcinoma cells. Biomed Pharmacother 2016;84:722–9. DOI: 10.1016/j.biopha.2016.09.074

40. Yamada Y., Hidaka H., Seki N. et al. Tumor-suppressivemicroRNA-135a inhibits cancer cell proliferation by targeting the c-MYC oncogene in renal cell carcinoma. Cancer Sci 2013;104(3):304–12. DOI: 10.1111/cas.12072

41. Gomez Zubieta D.M., Hamood M.A., Beydoun R. et al. MicroRNA-135 aregulates NHE9 to inhibit proliferation and migration of glioblastoma cells. Cell Commun Signal 2017;15(1):55. DOI: 10.1186/s12964-017-0209-7

42. Wu S., Lin Y., Xu D. et al. MiR-135a functions as a selective killer of malignant glioma. Oncogene 2012;31(34):3866–74. DOI: 10.1038/onc.2011.551

43. Li J., Liang H., Bai M. et al. Correction: miR-135b promotes cancer progression by targeting transforming growth factor beta receptor II (TGFBR2) in colorectal cancer. PLoS One 2015;10(12):e0145589. DOI: 10.1371/journal.pone.0145589

44. Li J., Liang H., Bai M. et al. MiR-135b promotes cancer progression by targeting transforming growth factor beta receptor II (TGFBR2) in colorectal cancer. PLoS One 2015;10(6):e0130194. DOI: 10.1371/journal.pone.0130194

45. Huang K.T., Kuo I.Y., Tsai M.C. et al. Factor VII-induced microRNA-135a inhibits autophagy and is associated with poor prognosis in hepatocellular carcinoma. Mol Ther Nucleic Acids 2017;9:274–83. DOI: 10.1016/j.omtn.2017.10.002

46. Li Y., Xu D., Bao C. et al. MicroRNA-135b, a HSF1 target, promotes tumor invasion and metastasis by regulating RECK and EVI5 in hepatocellular carcinoma. Oncotarget 2015;6(4):2421–33. DOI: 10.18632/oncotarget.2965

47. Fukagawa S., Miyata K., Yotsumoto F. et al. MicroRNA-135a-3p as a promising biomarker and nucleic acid therapeutic agent for ovarian cancer. Cancer Sci 2017;108(5):886–96. DOI: 10.1111/cas.13210

48. Zhang Y.K., Sun B., Sui G. Serum microRNA-135a downregulation as a prognostic marker of non-small cell lung cancer. Genet Mol Res 2016;15(3). DOI: 10.4238/gmr.15038252

49. Wang Q., Zhang H., Shen X. et al. Serum microRNA-135a-5p as an auxiliary diagnostic biomarker for colorectal cancer. Ann Clin Biochem 2017;54(1):76–85. DOI: 10.1177/0004563216638108