vavilovВавиловский журнал генетики и селекцииVavilov Journal of Genetics and Breeding2500-3259Institute of Cytology and Genetics of Siberian Branch of the RAS10.18699/VJ15.081vavilov-457Research ArticleГЕНЕТИКА ЧЕЛОВЕКА И МЕДИЦИНСКАЯ ГЕНЕТИКАHUMAN GENETICS AND MEDICAL GENETICSПротивоположные ассоциации мутаций генов HRAS и KRAS с клиническими параметрами рака мочевого пузыряThe opposite association of HRAS and KRAS mutations with clinical variables of bladder cancerСмальМ. П.SmalM. P.marharyta.smal@gmail.comРолевичА. И.RolevichA. I.alexander.rolevich@gmail.comНабебинаТ. И.NabebinaT. N.nabebina.t@yandex.byКрасныйС. А.KrasnyS. A.ГончароваР. И.GoncharovaR. I.R.Goncharova@igc.byГосударственное научное учреждение «Институт генетики и цитологии НАН Беларуси», Минск, БеларусьБеларусьInstitute of Genetics and Cytology, National Academy of Sciences of Belarus, Minsk, BelarusBelarusРНПЦ онкологии и медицинской радиологии им. Н.Н. Александрова, Лесной, Минский р-н, БеларусьБеларусьN.N. Alexandrov National Cancer Center of Belarus, Lesnoy, Minsk District, BelarusBelarus201503122015195638646Copyright © Смаль М.П., Ролевич А.И., Набебина Т.И., Красный С.А., Гончарова Р.И., 20152015Смаль М.П., Ролевич А.И., Набебина Т.И., Красный С.А., Гончарова Р.И.Smal M.P., Rolevich A.I., Nabebina T.N., Krasny S.A., Goncharova R.I.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vavilov.elpub.ru/jour/article/view/457

Продукты генов HRAS, KRAS и NRAS принадлежат к суперсемейству малых гуанозинтрифосфатаз (ГТФаз), осуществляющих регуляцию клеточного ответа на внешние стимулы посредством активации различных сигнальных путей. В настоящее время доказана роль активирующих мутаций этих генов в патогенезе различных типов раковых заболеваний человека. Вместе с тем значение молекулярных изменений генов семейства RAS при раке мочевого пузыря (РМП) остается мало изученным. Целью настоящего исследования явилось изучение частоты и спектра мутаций генов HRAS, KRAS и NRAS, анализ их связи с клинико-морфологическими характеристиками, а также оценка прогностического значения молекулярных изменений этих генов в отношении отдаленных результатов лечения в проспективной когорте из 249 пациентов с РМП. Выявленные с помощью метода SNaPshot мутации генов RAS наблюдались с частотой 11,2 %, причем на мутации гена HRAS приходилось 64,3 %, KRAS – 28,6 % и NRAS – 7,1 %. Нами не обнаружено связи между всеми мутациями генов семейства RAS и патоморфологическими характеристиками. Однако при индивидуальном анализе впервые показаны противоположные ассоциации мутаций генов HRAS и KRAS с клиническими парамет- рами РМП: мутации HRAS были статистически значимо ассоци­ированы с низкой степенью распространения, высокой степенью дифференцировки, папиллярным характером роста и небольшими размерами опухоли (р < 0,05), тогда как мутации KRAS наблюдались чаще в уротелиальных карциномах, характеризующихся солидным характером роста и наличием метастазов (р < 0,05). При анализе прогностического значения молекулярных изменений показана связь мутаций гена KRAS со сниженным уровнем онкоспецифической выживаемости в общей группе пациентов, а также в подгруппе с немышечно-инвазивным РМП. Полученные данные свидетельствуют о том, что молекулярные изменения генов HRAS и KRAS, по-видимому, характеризуют альтернативные пути патогенеза РМП: мутации HRAS связаны с благоприятным, а KRAS – с агрессивным течением заболевания.

HRAS, KRAS and NRAS gene products belong to the superfamily of small GTPases. These proteins regulate cellular response to extracellular stimuli by means of activation of different signaling pathways. Although the role of RAS gene mutations in the pathogenesis of various human cancers has been established, the clinical significance of these molecular alterations in bladder cancer remains unclear. The aim of this study was to determine the frequency and spectrum of HRAS, KRAS and NRAS mutations, to analyze their relationships with clinicopathological variables and to determine the prognostic value of these alterations in terms of recurrence, progression and mortality, in a prospective cohort of 249 bladder cancer patients. The frequency of RAS mutations detected by the SNaPshot method, was found to be 11.2 %, of which HRAS mutations accounted for 64.3 %, KRAS, for 28.6 % and NRAS, for 7.1 %. We failed to find any correlation between all RAS mutations and pathomorphological characteristics. However, when analyzed separately, HRAS and KRAS mutations were for the first time shown to be associated with the opposite clinical parameters of bladder cancer: HRAS mutations were significantly associated with low-stage low-grade papillary tumors of a small size (р < 0.05), whereas KRAS mutations were associated with non-papillary urothelial carcinomas and the presence of metastasis (р < 0.05). Analysis of the prognostic value of molecular alterations revealed an association of KRAS mutations with decreased cancer-specific survival in both the whole group of patients and the subgroup with non-muscle invasive disease. The data obtained suggest that HRAS and KRAS gene mutations may characterize alternative pathways of bladder cancer pathogenesis: HRAS mutations indicating benign and KRAS mutations, aggressive disease course.

рак мочевого пузыряHRASKRASNRASSNaPshotмутацияпрогностическое значениеbladder cancerHRASKRASNRASSNaPshotmutationprognostic valueБРФФИReferencesОкеанов А.Е., Моисеев П.И., Левин Л.Ф. Статистика онкологических заболеваний в Республике Беларусь (2003–2012). Минск: РНПЦ ОМР им. Н.Н. Александрова, 2013.Океанов А.Е., Моисеев П.И., Левин Л.Ф. Статистика онкологических заболеваний в Республике Беларусь (2003–2012). Минск: РНПЦ ОМР им. Н.Н. Александрова, 2013.Смаль М.П., Кужир Т.Д., Ролевич А.И., Поляков С.Л., Набебина Т.И., Красный С.А., Гончарова Р.И. Мутационный статус гена FGFR3 в проспективной когорте пациентов, страдающих раком мочевого пузыря. Докл. НАН Беларуси. 2013;57(1):96-101.Смаль М.П., Кужир Т.Д., Ролевич А.И., Поляков С.Л., Набебина Т.И., Красный С.А., Гончарова Р.И. Мутационный статус гена FGFR3 в проспективной когорте пациентов, страдающих раком мочевого пузыря. Докл. НАН Беларуси. 2013;57(1):96-101.Babjuk M., Burger M., Zigeuner R., Shariat S.F., van Rhijn B.W., Comperat E., Sylvester R.J., Kaasinen E., Bohle A., Palou Redorta J., Roupret M. EAU guidelines on non-muscle-invasive urothelial carcinoma of the bladder: update 2013. Eur. Urol. 2013;64(4):639-653. DOI: 10.1016/j.eururo.2013.06.003Babjuk M., Burger M., Zigeuner R., Shariat S.F., van Rhijn B.W., Comperat E., Sylvester R.J., Kaasinen E., Bohle A., Palou Redorta J., Roupret M. EAU guidelines on non-muscle-invasive urothelial carcinoma of the bladder: update 2013. Eur. Urol. 2013;64(4):639-653. DOI: 10.1016/j.eururo.2013.06.003Beukers W., Hercegovac A., Zwarthoff E.C HRAS mutations in bladder cancer at an early age and the possible association with the Costello Syndrome Eur. J. Hum. Genet. 2014;22(6):837-839. DOI : 10.1038/ejhg.2013.251Beukers W., Hercegovac A., Zwarthoff E.C HRAS mutations in bladder cancer at an early age and the possible association with the Costello Syndrome Eur. J. Hum. Genet. 2014;22(6):837-839. DOI : 10.1038/ejhg.2013.251Boulalas I., Zaravinos A., Karyotis I., Delakas D., Spandidos D.A. Activation of RAS family genes in urothelial carcinoma J. Urol. 2009; 181(5):2312-2319. DOI: 10.1016/j.juro.2009.01.011Boulalas I., Zaravinos A., Karyotis I., Delakas D., Spandidos D.A. Activation of RAS family genes in urothelial carcinoma J. Urol. 2009; 181(5):2312-2319. DOI: 10.1016/j.juro.2009.01.011Castellano E., Santos E. Functional specificity of Ras isoforms: so similar but so different Genes Cancer. 2011;2(3):216-231. DOI: 10.1177/1947601911408081Castellano E., Santos E. Functional specificity of Ras isoforms: so similar but so different Genes Cancer. 2011;2(3):216-231. DOI: 10.1177/1947601911408081Czerniak B., Cohen G.L., Etkind P., Deitch D., Simmons H., Herz F., Koss L.G. Concurrent mutations of coding and regulatory sequences of the Ha-ras gene in urinary bladder carcinomas Hum. Pathol. 1992;23(11):1199-1204. DOI: 10.1016/0046-8177(92)90285-BCzerniak B., Cohen G.L., Etkind P., Deitch D., Simmons H., Herz F., Koss L.G. Concurrent mutations of coding and regulatory sequences of the Ha-ras gene in urinary bladder carcinomas Hum. Pathol. 1992;23(11):1199-1204. DOI: 10.1016/0046-8177(92)90285-BFitzgerald J.M., Ramchurren N., Rieger K., Levesque P., Silverman M., Libertinoo J.A., Summerhayes .C. Identification of H-ras mutations in urine sediments complements cytology in the detection of bladder tumors. J. Natl. Cancer Inst. 1995;87(2):129-133. DOI: 10.1093/jnci/87.2.129Fitzgerald J.M., Ramchurren N., Rieger K., Levesque P., Silverman M., Libertinoo J.A., Summerhayes .C. Identification of H-ras mutations in urine sediments complements cytology in the detection of bladder tumors. J. Natl. Cancer Inst. 1995;87(2):129-133. DOI: 10.1093/jnci/87.2.129Forbes S.A., Beare D., Gunasekaran P., Leung K., Bindal N., Boutselakis H., Ding M., Bamford S., Cole C., Ward S., Kok C.Y., Jia M., De T., Teague J.W., Stratton M.R., McDermott U., Campbell P.J. COSMIC: exploring the world’s knowledge of somatic mutations in human cancer Nucl Acids Res 2015;43:D805-811.DOI: nar/gku1075Forbes S.A., Beare D., Gunasekaran P., Leung K., Bindal N., Boutselakis H., Ding M., Bamford S., Cole C., Ward S., Kok C.Y., Jia M., De T., Teague J.W., Stratton M.R., McDermott U., Campbell P.J. COSMIC: exploring the world’s knowledge of somatic mutations in human cancer Nucl Acids Res 2015;43:D805-811.DOI: nar/gku1075Hansel D.E., McKenney J.K., Stephenson A.J., Chang S.S. www.springer.com/medicine/pathology/book/978-1-4614-5319-2Hansel D.E., McKenney J.K., Stephenson A.J., Chang S.S. www.springer.com/medicine/pathology/book/978-1-4614-5319-2The Uri­nary Tract. A Comprehensive Guide to Patient Diagnosis andManagement. N.Y.: Springer, 2012.The Uri­nary Tract. A Comprehensive Guide to Patient Diagnosis andManagement. N.Y.: Springer, 2012.Jebar A.H., Hurst C.D., Tomlinson D.C., Johnston C., Taylor C.F., Knowles M.A. FGFR3 and Ras gene mutations are mutually exclusive genetic events in urothelial cell carcinoma ncogene.Jebar A.H., Hurst C.D., Tomlinson D.C., Johnston C., Taylor C.F., Knowles M.A. FGFR3 and Ras gene mutations are mutually exclusive genetic events in urothelial cell carcinoma ncogene.;24(33):5218-5225. DOI: 10.1038/sj.onc.1208705;24(33):5218-5225. DOI: 10.1038/sj.onc.1208705Karimianpour N., Mousavi-Shafaei P., Ziaee A.A., Akbari M.T., Pourmand G., Abedi A., Ahmadi A., Afshin Alavi H. Mutations of RAS gene family in specimens of bladder cancer Urol. J. 2008;5(4 237-242.Karimianpour N., Mousavi-Shafaei P., Ziaee A.A., Akbari M.T., Pourmand G., Abedi A., Ahmadi A., Afshin Alavi H. Mutations of RAS gene family in specimens of bladder cancer Urol. J. 2008;5(4 237-242.Knowles M.A. Molecular pathogenesis of bladder cancer Int. J. Clin. Oncol. 2008;13(4):287-297. DOI : 10.1007s10147-008-0212-0Knowles M.A. Molecular pathogenesis of bladder cancer Int. J. Clin. Oncol. 2008;13(4):287-297. DOI : 10.1007s10147-008-0212-0Kompier L.C., Lurkin I., van der Aa M.N., van Rhijn B.W., van der Kwast T.H., Zwarthoff E.C. FGFR3, HRAS, KRAS, NRAS and PIK3CA mutations in bladder cancer and their potential as biomarkers for surveillance and therapy PLoS ne. 2010;5(11):e13821. DOI: 10.1371/journal.pone.0013821Kompier L.C., Lurkin I., van der Aa M.N., van Rhijn B.W., van der Kwast T.H., Zwarthoff E.C. FGFR3, HRAS, KRAS, NRAS and PIK3CA mutations in bladder cancer and their potential as biomarkers for surveillance and therapy PLoS ne. 2010;5(11):e13821. DOI: 10.1371/journal.pone.0013821Malumbres M., Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years Nat. Rev. Cancer. 2003;3(6):459-465. DOI: 10.1038/nrc1097Malumbres M., Barbacid M. RAS oncogenes: the first 30 years Nat. Rev. Cancer. 2003;3(6):459-465. DOI: 10.1038/nrc1097Nanda M.S., Sameer A.S., Syeed N., Shah Z.A., Murtaza I., Siddiqi M.A., Ali A. Genetic aberrations of the K-ras proto-oncogene in bladder cancer in Kashmiri population Urol. J. 2010;7(3):168-173.Nanda M.S., Sameer A.S., Syeed N., Shah Z.A., Murtaza I., Siddiqi M.A., Ali A. Genetic aberrations of the K-ras proto-oncogene in bladder cancer in Kashmiri population Urol. J. 2010;7(3):168-173.Ouerhani S., Elgaaied A.B. The mutational spectrum of HRAS, KRAS, NRAS and FGFR3 genes in bladder cancer Cancer Biomark. 2011– 2012;10(6):259-266. DOI:Ouerhani S., Elgaaied A.B. The mutational spectrum of HRAS, KRAS, NRAS and FGFR3 genes in bladder cancer Cancer Biomark. 2011– 2012;10(6):259-266. DOI:Ouerhani S., Bougatef K., Soltani I., Elgaaied A.B., Abbes S., Menif S. The prevalence and prognostic significance of KRAS mutation in bladder cancer, chronic myeloid leukemia and colorectal cancer Mol. Biol. Rep. 2013;40(6):4109-4114. DOI: 10.1007/s11033-013-2512-8Ouerhani S., Bougatef K., Soltani I., Elgaaied A.B., Abbes S., Menif S. The prevalence and prognostic significance of KRAS mutation in bladder cancer, chronic myeloid leukemia and colorectal cancer Mol. Biol. Rep. 2013;40(6):4109-4114. DOI: 10.1007/s11033-013-2512-8Pandith A.A., Shah Z., Rasool R., Afroze D., Yousuf A., Parveen N., Wani S., Siddiqi M. Activated H-ras gene mutations in transitional cell carcinoma of urinary bladder in a Kashmiri population Tumori. 2010;96(6):993-998.Pandith A.A., Shah Z., Rasool R., Afroze D., Yousuf A., Parveen N., Wani S., Siddiqi M. Activated H-ras gene mutations in transitional cell carcinoma of urinary bladder in a Kashmiri population Tumori. 2010;96(6):993-998.Pollard C., Smith S.C., Theodorescu D. Molecular genesis of non-muscle-invasive urothelial carcinoma (NMIUC). Expert. Rev. Mol. Med. 2010;12:e10. DOI : 10.1017/S1462399410001407Pollard C., Smith S.C., Theodorescu D. Molecular genesis of non-muscle-invasive urothelial carcinoma (NMIUC). Expert. Rev. Mol. Med. 2010;12:e10. DOI : 10.1017/S1462399410001407Radkay L.A., Chiosea S.I., Seethala R.R., Hodak S.P., LeBeau S.O., Yip L., McCoy K.L., Carty S.E., Schoedel K.E., Nikiforova M.N., Nikiforov Y.E., Ohori N.P. Thyroid nodules with KRAS mutations are different from nodules with NRAS and HRAS mutations with regard to cytopathologic and histopathologic outcome characteristics Cancer Cytopathol. 2014;122(12):873-882. DOI : 10.1002/cncy.21474Radkay L.A., Chiosea S.I., Seethala R.R., Hodak S.P., LeBeau S.O., Yip L., McCoy K.L., Carty S.E., Schoedel K.E., Nikiforova M.N., Nikiforov Y.E., Ohori N.P. Thyroid nodules with KRAS mutations are different from nodules with NRAS and HRAS mutations with regard to cytopathologic and histopathologic outcome characteristics Cancer Cytopathol. 2014;122(12):873-882. DOI : 10.1002/cncy.21474Sjodahl G., Lauss M., Gudjonsson S., Liedberg F., Hallden C., Chebil G., Mansson W., Hoglund M., Lindgren D. A systematic study of gene mutations in urothelial carcinoma; inactivating mutations in TSC2 and PIK3R1 PLoS ne. 2011;6(4):e18583. DOI: pone.0018583Sjodahl G., Lauss M., Gudjonsson S., Liedberg F., Hallden C., Chebil G., Mansson W., Hoglund M., Lindgren D. A systematic study of gene mutations in urothelial carcinoma; inactivating mutations in TSC2 and PIK3R1 PLoS ne. 2011;6(4):e18583. DOI: pone.0018583Smal M.P., Rolevich A.I., Polyakov S.L., Krasny S.A., Goncharova R.I. FGFR3 and TP53 mutations in prospective cohort of Belarusian bladder cancer patients. Exp. ncol. 2014;36(4):246-251.Smal M.P., Rolevich A.I., Polyakov S.L., Krasny S.A., Goncharova R.I. FGFR3 and TP53 mutations in prospective cohort of Belarusian bladder cancer patients. Exp. ncol. 2014;36(4):246-251.Spruck C.H., Ohneseit P.F., Gonzalez-Zulueta M., Esrig ., Miyao N., Tsai Y.C., Lerner S.P., Schmutte C., Yang A.S., Cote R., Dubeau L., Nichols P.W., Hermann G.G., Steven K., Horn T., Skinner D.G., Jones P.A. Two molecular pathways to transitional cell carcinoma of the bladder Cancer Res. 1994;54(3):784-788Spruck C.H., Ohneseit P.F., Gonzalez-Zulueta M., Esrig ., Miyao N., Tsai Y.C., Lerner S.P., Schmutte C., Yang A.S., Cote R., Dubeau L., Nichols P.W., Hermann G.G., Steven K., Horn T., Skinner D.G., Jones P.A. Two molecular pathways to transitional cell carcinoma of the bladder Cancer Res. 1994;54(3):784-788Stenzl A Witjes J.A., Comperat E., Cowan N.C., De Santis M., Kuczyk M., Lebret T., Ribal M.J., Sherif A. Guidelines on bladder cancer: muscle-invasive and metastatic. Arnhem: European Association of Urology (EAU), 2012.Stenzl A Witjes J.A., Comperat E., Cowan N.C., De Santis M., Kuczyk M., Lebret T., Ribal M.J., Sherif A. Guidelines on bladder cancer: muscle-invasive and metastatic. Arnhem: European Association of Urology (EAU), 2012.Theodorescu D., Cornil I., Fernandez B.J., Kerbel R.S. Overexpression of normal and mutated forms of HRAS induces orthotopic bladder invasion in a human transitional cell carcinoma Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1990;87(22):9047-van Rhijn B.W., van der Kwast T.H., Vis A.N., Kirkels W.J., Boeve E.R., Jobsis A.C., Zwarthoff E.C. FGFR3 and P53 characterize alternative genetic pathways in the pathogenesis of urothelial cell carcinoma. Cancer Res. 2004;64(6):1911-1914. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-03-2421Theodorescu D., Cornil I., Fernandez B.J., Kerbel R.S. Overexpression of normal and mutated forms of HRAS induces orthotopic bladder invasion in a human transitional cell carcinoma Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1990;87(22):9047-van Rhijn B.W., van der Kwast T.H., Vis A.N., Kirkels W.J., Boeve E.R., Jobsis A.C., Zwarthoff E.C. FGFR3 and P53 characterize alternative genetic pathways in the pathogenesis of urothelial cell carcinoma. Cancer Res. 2004;64(6):1911-1914. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-03-2421Wang A.X., Chang J.W., Li C.Y., Liu K., Lin Y.L. H-ras mutation detection in bladder cancer by COLD-PCR analysis and direct sequencing Urol. Int. 2012;88(3):350-357. DOI:Wang A.X., Chang J.W., Li C.Y., Liu K., Lin Y.L. H-ras mutation detection in bladder cancer by COLD-PCR analysis and direct sequencing Urol. Int. 2012;88(3):350-357. DOI:Yan Z., Chen M., Perucho M., Friedman E. Oncogenic Ki-ras but not oncogenic Ha-ras blocks integrin beta1-chain maturation in colon epithelial cells J. Biol. Chem. 1997;272(49):30928-30936. DOI : 10.1074/jbc.272.49.30928Yan Z., Chen M., Perucho M., Friedman E. Oncogenic Ki-ras but not oncogenic Ha-ras blocks integrin beta1-chain maturation in colon epithelial cells J. Biol. Chem. 1997;272(49):30928-30936. DOI : 10.1074/jbc.272.49.30928Zhang Z.T., Pak J., Huang H.Y., Shapiro E., Sun T.T., Pellicer A., Wu X.R. Role of Ha-ras activation in superficial papillary pathway of urothelial tumor formation. Oncogene. 2001;20(16):1973-1980.Zhang Z.T., Pak J., Huang H.Y., Shapiro E., Sun T.T., Pellicer A., Wu X.R. Role of Ha-ras activation in superficial papillary pathway of urothelial tumor formation. Oncogene. 2001;20(16):1973-1980.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.