Эпигенетические «зонды» для мониторинга рака легкого: профиль метилирования элементов LINE-1 в циркулирующей ДНК крови


https://doi.org/10.18699/VJ15.018

Полный текст:


Аннотация

Основными компонентами аберрантного метилирования ДНК клеток опухоли являются гиперметилирование промоторов некоторых генов и гипометилирование значительной части ДНК, в частности повторяющихся последовательностей ретротранспозонов. В опухолевой ткани при раке легкого (РЛ) выявлено гипометилирование ретротранспозонов семейства LINE-1. Известно, что при онкологических заболеваниях в составе циркулирующей ДНК (цирДНК) плазмы и цирДНК, связанной с поверхностью клеток крови (скп-цирДНК), накапливаются фрагменты опухолеспецифичных аберрантно метилированных ДНК, которые являются потенциальными онкомаркерами. В настоящей работе проведен сравнительный анализ уровня метилирования LINE-1 ретротранспозонов в цирДНК плазмы и скп-цирДНК 21 больного РЛ до лечения и 23 здоровых доноров. Определяли концентрацию метилированных фрагментов LINE-1 района 1 (LINE-1 methylated, LINE-1met) методом количественной метил-специфичной ПЦР. Для нормирования данных по метилированию оценивали концентрацию всех фрагментов LINE-1 района 2 (LINE-1 Independent, LINE-1Ind). Выявлена тенденция снижения концентрации метилированных фрагментов LINE met (в 1,4 раза) во фракции цирДНК, связанной с клетками крови, у больных РЛ (критерий Манна-Уитни, р = 0,16). Оказалось, что в группе больных РЛ концентрация всех фрагментов LINE-1Ind, которая не зависит от статуса метилирования, в 3 раза ниже (при аденокарциноме – в 4 раза) относительно здоровых доноров. Поэтому в скп-цирДНК крови при РЛ вместе с ожидаемым снижением общей концентрации LINE-1met выявлено неожиданное увеличение их относительной концентрации (LINE-1met/LINE-1Ind) за счет значительного снижения общего количества LINE-1Ind. В цирДНК плазмы индекс метилирования (LINE-1met/LINE-1Ind) у больных РЛ не отличается от здоровых доноров (критерий Манна-Уитни р = 0,40). Полученные результаты подтверждают более ранние данные о том, что фракция скп-цирДНК является высокоинформативным источником материала для диагностики рака легкого. 


Об авторах

А. А. Пономарева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский научно-исследовательский институт онкологии», Томск, Россия; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», Томск, Россия;
Россия


Е. Ю. Рыкова
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Россия


Н. В. Чердынцева
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский научно-исследовательский институт онкологии», Томск, Россия; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Национальный исследовательский Томский государственный университет», Томск, Россия;
Россия


А. А. Бондарь
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Россия


А. Ю. Добродеев
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский научно-исследовательский институт онкологии», Томск, Россия
Россия


А. А. Завьялов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский научно-исследовательский институт онкологии», Томск, Россия
Россия


С. А. Тузиков
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Томский научно-исследовательский институт онкологии», Томск, Россия;
Россия


Л. О. Брызгалов
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


Т. И. Меркулова
Федеральное государственное бюджетное научное учреждение «Федеральный исследовательский центр Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук», Новосибирск, Россия
Россия


В. В. Власов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Россия


П. П. Лактионов
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирск, Россия
Россия


Список литературы

1. Anker P., Lyautey J., Lederrey C, Stroun M. Circulating nucleic acids in plasma or serum. Clin. Chim. Acta. 2001;313:143-146.

2. Aparicio A., North B., Barske L., Wang X., Bollati V., Weisenberger D., Yoo C., Tannir N., Horne E., Groshen S., Jones P., Yang A., Issa J.P. LINE-1 methylation in plasma DNA as a biomarker of activity of DNA methylation inhibitors in patients with solid tumors. Epigenetics. 2009;4:176-184.

3. Beck J., Urnovitz H.B., Mitchell W.M., Schütz E. Next generation sequencing of serum circulating nucleic reveals differences to healthy and nonmalignant controls acids from patients with invasive ductal breast cancer. Mol. Cancer Res. 2010;8(3):335-342. DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-09-0314

4. Beck J., Urnovitz H.B., Riggert J., Clerici M., Schütz E. Profile of the circulating DNA in apparently healthy individuals. Clin. Chem. 2009;55(4):730-738. DOI: 10.1373/clinchem.2008.113597

5. Bourc’his D., Bestor T.H. Meiotic catastrophe and retrotransposon reactivation in male germ cells lacking Dnmt3L. Nature. 2004;431(7004):96-99.

6. Bryzgunova O., Laktionov P., Skvortsova T., Bondar A., Morozkin E., Lebedeva A., Krause H., Miller K., Vlassov V. Efficacy of bisulfite modification and recovery of human of genomic and circulating DNA using commercial kits. Eur. J. Mol. Biol. 2013;1(1):1-8. DOI: 10.11648/j.ejmb.20130101.11

7. Carethers J.M. Proteomics, genomics, and molecular biology in the personalized treatment of colorectal cancer. J. Gastrointest Surg. 2012;16(9):1648-1650. DOI:10.1007/s11605-012-1942-2

8. Dunican D.S., Cruickshanks H.A., Suzuki M., Semple C.A., Davey T., Arceci R.J., Greally J., Adams I.R., Meehan R.R. Lsh regulates LTR retrotransposon repression independently of Dnmt3b function. Genome Biol. 2013;14(12):R146. DOI:10.1186/gb-2013-1412-r146

9. Ehrlich M. DNA hypomethylation, cancer, the immunodeficiency, centromeric region instability, facial anomalies syndrome and chromosomal rearrangements. J. Nutr. 2002;132. Suppl. 8:2424S2429S.

10. Esteller M. Epigenetics in cancer. N. Engl. J. Med. 2008;358(11): 1148-1159.

11. Hoshimoto S., Kuo C.T., Chong K.K., Takeshima T.L., Takei Y., Li M.W., Huang S.K., Sim M.S., Morton D.L., Hoon D.S. AIM1 and LINE-1 epigenetic aberrations in tumor and serum relate to melanoma progression and disease outcome. J. Invest. Dermatol. 2012;132(6): 1689-1697. DOI: 10.1038/jid.2012.36

12. Kristensen L.S., Hansen L.L. PCR-based methods for detecting single-locus DNA methylation biomarkers in cancer diagnostics, prognostics, and response to treatment. Clin. Chem. 2009;55(8): 1471-1483. DOI: 10.1373/clinchem.2008.121962

13. Lander E.S., Linton L.M., Birren B., Lander E.S., Linton L.M., Birren B., Nusbaum C., Zody M.C., Baldwin J., Devon K., Dewar K., Doyle M., FitzHugh W., Funke R., Gage D., Harris K., Heaford A., Howland J., Kann L., Lehoczky J., LeVine R., McEwan P., McKernan K., Meldrim J., Mesirov J.P., Miranda C., Morris W., Naylor J., Raymond C., Rosetti M., Santos R., SheridanA., Sougnez C., StangeThomann N., Stojanovic N., Subramanian A., Wyman D., Rogers J., Sulston J., Ainscough R., Beck S., Bentley D., Burton J., Clee C., Carter N., Coulson A., Deadman R., Deloukas P., Dunham A., A.A. Ponomaryova, Е.Y. Rykova, N.V. Cherdyntseva, ... 2015Dunham I., Durbin R., French L., Grafham D., Gregory S., Hubbard T., Humphray S., Hunt A., Jones M., Lloyd C., McMurray A., Matthews L., Mercer S., Milne S., Mullikin J.C., Mungall A., Plumb R., Ross M., Shownkeen R., Sims S., Waterston R.H., Wilson R.K., Hillier L.W., McPherson J.D., Marra M.A., Mardis E.R., Fulton L.A., Chinwalla A.T., Pepin K.H., Gish W.R., Chissoe S.L., Wendl M.C., Delehaunty K.D., Miner T.L., Delehaunty A., Kramer J.B., Cook L.L., Fulton RS, Johnson D.L., Minx P.J., Clifton S.W., Hawkins T., Branscomb E., Predki P., Richardson P., Wenning S., Slezak T., Doggett N., Cheng J.F., Olsen A., Lucas S., Elkin C., Uberbacher E., Frazier M., Gibbs R.A., Muzny D.M., Scherer S.E., Bouck J.B., Sodergren E.J., Worley K.C., Rives C.M., Gorrell J.H., Metzker M.L., Naylor S.L., Kucherlapati R.S., Nelson D.L., Weinstock G.M., Sakaki Y., Fujiyama A., Hattori M., Yada T., Toyoda A., Itoh T., Kawagoe C., Watanabe H., Totoki Y., Taylor T., Weissenbach J., Heilig R., Saurin W., Artiguenave F., Brottier P., Bruls T., Pelletier E., Robert C., Wincker P., Smith D.R., Doucette-Stamm L., Rubenfield M., Weinstock K., Lee H.M., Dubois J., Rosenthal A., Platzer M., Nyakatura G., Taudien S., Rump A., YangH.,YuJ.,WangJ.,HuangG.,GuJ.,HoodL.,RowenL.,MadanA., Qin S, Davis R.W., Federspiel N.A., Abola A.P., Proctor M.J., Myers R.M., Schmutz J., Dickson M., Grimwood J., Cox D.R., Olson M.V., Kaul R., Raymond C., Shimizu N., Kawasaki K., Minoshima S., Evans G.A., Athanasiou M., Schultz R., Roe B.A., Chen F., Pan H., Ramser J., Lehrach H., Reinhardt R., McCombie W.R., de la Bastide M., Dedhia N., Blöcker H., Hornischer K., Nordsiek G., Agarwala R., Aravind L., Bailey J.A., Bateman A., Batzoglou S., Birney E., Bork P., Brown D.G., Burge C.B., Cerutti L., Chen H.C., Church D., Clamp M., Copley R.R., Doerks T., Eddy S.R., Eichler E.E., Furey T.S., Galagan J., Gilbert J.G, Harmon C., Hayashizaki Y., Haussler D., Hermjakob H., Hokamp K., Jang W., Johnson L.S., Jones T.A., Kasif S., Kaspryzk A., Kennedy S., Kent W.J., Kitts P., Koonin E.V., Korf I., Kulp D., Lancet D., Lowe T.M., McLysaght A., Mikkelsen T, Moran J.V., Mulder N., Pollara VJ, Ponting C.P., Schuler G., Schultz J., Slater G., Smit A.F., Stupka E., Szustakowski J., Thierry-Mieg D., ThierryMieg J., Wagner L., Wallis J., Wheeler R., Williams A., Wolf Y.I., Wolfe K.H., Yang SP, Yeh R.F., Collins F, Guyer M.S., Peterson J., Felsenfeld A., Wetterstrand K.A., Patrinos A., Morgan M.J., de Jong P., Catanese J.J., Osoegawa K., Shizuya H., Choi S., Chen Y.J. Initial sequencing and analysis of the human genome. Nature. 2001;409(6822):860-921.

14. Morozkin E.S., Loseva E.M., Morozov I.V., Kurilshikov A.M., Bondar A.A., Rykova E.Y., Rubtsov N.B., Vlassov V.V., Laktionov P.P. A comparative study of cell-free apoptotic and genomic DNA using FISH and massive parallel sequencing. Expert Opin. Biol. Ther. 2012;12(1):S141-S153. DOI: 10.1517/14712598.2012.670631

15. Peters D.L., Pretorius P.J. Origin, translocation and destination of extracellular occurring DNA-a new paradigm in genetic behaviour. Clin. Chim. Acta. 2011;412(11/12):806-811. DOI: 10.1016/ j.cca.2011.01.026

16. Ponomaryova A., Rykova E., Cherdyntseva N., Skvortsova T.E., Dobrodeev A.Y., Zav’yalov A.A., Bryzgalov L.O., Tuzikov S.A., Vlassov V.V., Laktionov P.P. Potentialities of aberrantly methylated circulating DNA for diagnostics and post-treatment follow-up of lung cancer patients. Lung Cancer. 2013;81(3):397-403. DOI: 10.1016/j.lungcan.2013.05.016

17. Radpour R., Barekati Z., Kohler C., Lv Q., Bürki N., Diesch C., Bitzer J., Zheng H., Schmid S., Zhong X.Y. Hypermethylation of tumor suppressor genes involved in critical regulatory pathways for developing a blood-based test in breast cancer. PLoS ONE. 2011;6(1):e16080. DOI:10.1371/journal.pone.0016080

18. Ramzy I.I., Omran D.A., Hamad O., Shaker O., Abboud A. Evaluation of serum LINE-1 hypomethylation as a prognostic marker for hepatocellular carcinoma. Arab J. Gastroenterol. 2011;12(3):139142. DOI:10.1016/j.ajg.2011.07.002

19. Rykova E.Y., Morozkin E.S., Ponomaryova A.A., Loseva E.M., Zaporozhchenko I.A., Cherdyntseva N.V., Vlassov V.V., Laktionov P.P. Cell-free and cell-bound circulating nucleic acid complexes: mechanisms of generation, concentration and content. Expert Opin. Biol. Th. 2012;12. Suppl. 1:S141-S153. DOI:10.1517/ 14712598.2012.673577

20. Saito K., Kawakami K., Matsumoto I., Oda M., Watanabe G., Minamoto T. Long interspersed nuclear element 1 hypomethylation is a marker of poor prognosis in stage IA non–small cell lung cancer. Clin. Cancer Res. 2010;16(8):2418-2426. DOI:10.1158/10780432.CCR-09-2819

21. Schwarzenbach H., Nishida N., Calin G.A., Pantel K. Clinical relevance of circulating cell-free microRNAs in cancer. Nature Rev. Clin. Oncol. 2014;11(3):145-156. DOI: 10.1038/nrclinonc.2014.5

22. Skvortsova T.E., Bryzgunova O.E., Lebedeva A.O., Mak V.V., Vlassov V.V., Laktionov P.P. Methylated cell-free DNA in vitro and in vivo. Circulating nucleic acids in plasma and serum (Ed. P.B .Gahan). United Kingdom: Springer, 2011:85-194. DOI: 10.1007/97890-481-9382-0_25

23. Suzuki M., Shiraishi K., Eguchi A., Ikeda K., Mori T., Yoshimoto K., Ohba Y., Yamada T., Ito T., Baba Y., Baba H. Aberrant methylation of LINE-1, SLIT2, MAL and IGFBP7 in non-small cell lung cancer. Oncol. Rep. 2013;29(4):1308-1314. DOI: 10.3892/ or.2013.2266

24. Van der Vaart M., Semenov D.V., Kuligina E.V., Richter V.A., Pretorius P.J. Characterisation of circulating DNA by parallel tagged sequencing on the 454 platform. Clin. Chim. Acta. 2009;409(1/2): 21-27. DOI: 10.1016/j.cca.2009.08.011


Дополнительные файлы

Просмотров: 152

Обратные ссылки

  • Обратные ссылки не определены.


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 2500-0462 (Print)
ISSN 2500-3259 (Online)