References

oncotomsk

Сибирский онкологический журнал

Siberian journal of oncology

1814-48612312-3168

Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences

oncotomsk-154

Research Article

ЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

LABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIES

ОДНОНУКЛЕОТИДНЫЙ ПОЛИМОРФИЗМ ОПУХОЛИ МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ И ЭКСПРЕССИЯ АВС-ТРАНСПОРТЕРОВ ПОСЛЕ НЕОАДЪЮВАНТНОЙ ХИМИОТЕРАПИИ

SINGLE NUCLEOTIDE POLYMORPHISMS IN BREAST TUMOR AND EXPRESSION OF ABC-TRANSPORTERS AFTER NEOADJUVANT CHEMOTHERAPY

Цыганов

М. М.

Tsyganov

M. M.

Цыганов Матвей Михайлович, младший научный сотрудник лаборатории онковирусологии.

Тел.: 8 (3822) 51-46-09. E-mail: TsyganovMM@yandex.ru. SPIN-код: 1253-0240

Tsyganov Matvey Mikhailovich, junior research fellow, Laboratory of Viral Oncology.

Phone: +7 (3822) 51-46-09. E-mail: TsyganovMM@yandex.ru. SPIN-code: 1253-0240

TsyganovMM@yandex.ru

Ибрагимова

М. К.

Ibragimova

M. K.

Ибрагимова Марина Константиновна, младший научный сотрудник лаборатории онковирусологии.

Тел.: 8 (3822) 51-46-09. E-mail: imk1805@yandex.ru. SPIN-код: 2340-1628

Ibragimova Marina Konstantinovna, junior research fellow, Laboratory of Viral Oncology.

Phone: +7 (3822) 51-46-09. E-mail: imk1805@yandex.ru. SPIN-code: 2340-1628

imk1805@yandex.ru

Слонимская

Е. М.

Slonimskaya

E. M.

Слонимская Елена Михайловна, доктор медицинских наук, профессор, заведующая отделением общей онкологии.

Тел.: 8 (3822) 41-80-92. E-mail: slonimskaya@rambler.ru. SPIN-код: 7763-6417

Slonimskaya Elena Mikhailovna, MD, Professor, Head of General Oncology Department.

Phone: +7 (3822) 41-80-92. E-mail: slonimskaya@rambler.ru. SPIN-code: 7763-6417

lonimskaya@rambler.ru

Чердынцева

Н. В.

Cherdyntseva

N. V.

Чердынцева Надежда Викторовна, доктор биологических наук, профессор, заведующая лабораторией молекулярной онкологии и иммунологии.

Тел.: 8 (3822) 51-25-29. E-mail: nvch@oncology.tomsk.ru. SPIN-код: 5344-0990

Cherdyntseva Nadezhda Viktorovna, Professor, Deputy Director for Basic Science, Head of Laboratory of Molecular Oncology and Immunology.

Phone: +7 (3822) 51-53-42. E-mail: nvch@oncology. tomsk.ru. SPIN-code: 5344-0990

nvch@oncology.tomsk.ru

Литвяков

Н. В.

Litviakov

N. V.

Литвяков Николай Васильевич, доктор биологических наук, заведующий лабораторией онковирусологии.

Тел.: 8 (3822) 51-46-07. E-mail: nvlitv72@yandex.ru. SPIN-код: 2546-0181

Litviakov Nikolay Vasilyevich, DSc, Head of Laboratory of Viral Oncology.

Phone: +7 (3822) 51-46-07. E-mail: nvlitv72@yandex.ru. SPIN-code: 2546-0181

nvlitv72@yandex.ru

Томский НИИ онкологииРоссияTomsk Саnсеr Rеsеаrсh InstituteRussian Federation

2015

19022016

155966

2016

Цыганов М.М., Ибрагимова М.К., Слонимская Е.М., Чердынцева Н.В., Литвяков Н.В.

Tsyganov M.M., Ibragimova M.K., Slonimskaya E.M., Cherdyntseva N.V., Litviakov N.V.

Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.

https://www.siboncoj.ru/jour/article/view/154

В настоящее время практически не изученным остается механизм регуляции экспрессии генов АВСтранспортеров, который связан с индивидуальными особенностями организма опухоленосителя и его опухоли, определяемыми генным однонуклеотидным полиморфизмом (SNP – Single Nucleotide Polymorphism). Проведено изучение ассоциации SNP в широкогеномном масштабе с уровнем экспрессии генов АВС-транспортеров после неоадъювантной химиотерапии (НХТ) у 68 больных с морфологически верифицированным раком молочной железы (РМЖ). При помощи количественной ПЦР с обратной транскрипцией в режиме реального времени изучена экспрессия 4 генов АВС: ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCG2 в операционном материале после НХТ. Для исследования SNP проводили микроматричный анализ на ДНК-чипах высокой плотности, которые содержат более 750 тыс. однонуклеотидных полиморфизмов. В результате биоинформатического анализа было идентифицировано 6 SNP, которые статистически значимо связаны с послеоперационным уровнем экспрессии генов АВС: ABCB1, ABCC1, ABCC2 и ABCG2. Показано, что у носителей редкого генотипа уровень экспрессии всех 4 исследованных генов в опухоли после воздействия химиопрепаратов либо снижен (rs2680835, rs1951366 и rs12018988), либо повышен (rs4676478, rs6896596, rs1154121) по сравнению с носителями частого и гетерозиготного генотипов этих SNP. Обсуждены возможные механизмы влияния выявленных SNP и их генов на экспрессию АВС-транспортеров.

The mechanism of regulation of ABC transporter gene expression, which is related to individual characteristics of the tumor-bearing organism and its tumor, defined by gene single nucleotide polymorphisms (SNP – Single Nucleotide Polymorphism) has not been extensively studied. We conducted large-scale genome studies of association of SNP with the level of ABC transporter gene expression. The study involved 68 patients with morphologically verified diagnosis of breast cancer treated with neoadjuvant chemotherapy (NAC). Using a quantitative Real-time PCR, the expression of 4 multidrug resistence (MDR) genes (ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCG2) was studied in surgical samples after NAC. Microarray analysis was performed using high density DNA microarrays, which contain more than 750.000 SNPs. Six SNPs significantly associated with postoperative expression levels of multidrug resistance genes, ABCB1, ABCC1, ABCC2, ABCG2, were identified. It was shown that in carriers of a rare genotype, the expression levels of all 4 examined genes in tumors after chemotherapy were either decreased (rs2680835, rs1951366 and rs12018988), or increased (rs4676478, rs6896596, rs1154121) compared to those observed in carriers of frequent and heterozygous genotypes of the SNP. The possible mechanisms of the effect of the identified SNPs and their genes on the expression of ABC transporters were discussed.

АВС-транспортерырак молочной железыоднонуклеотидный полиморфизммикроматричное исследование

multidrug resistance genessingle nucleotide polymorphismbreast cancermicroarray research

References1

Литвяков Н.В. Регуляция экспрессии генов множественной лекарственной устойчивости в опухоли молочной железы при проведении неоадъювантной химиотерапии: Автореф. дис. … д-ра биол. наук. Томск, 2014. 47 с.

Litviakov N.V. Reguljacija jekspressii genov mnozhestvennoj lekarstvennoj ustojchivosti v opuholi molochnoj zhelezy pri provedenii neoadjuvantnoj himioterapii. avtoref. dissertacii … d-ra biol. nauk. Tomsk, 2014. 37 p. [in Russian]

Литвяков Н.В. Градиентный феномен экспрессии генов множественной лекарственной устойчивости в опухоли молочной железы при проведении неоадъювантной химиотерапии: связь с прогрессированием заболевания // Сибирский онкологический журнал, 2013. № 4. С. 5–11.

Litviakov N.V. Gradient phenomenon of multidrug resistance gene expression in breast cancer during neoadjuvant chemotherapy // Sibirskij onkologicheskij zhurnal. 2013. № 4 (58). P. 5–11. [in Russian]

Литвяков Н.В., Гарбуков Е.Ю., Слонимская Е.М., Цыганов М.М., Денисов Е.В., Вторушин С.В., Христенко К.Ю., Завьялова М.В., Чердынцева Н.В. Связь безметастатической выживаемости больных раком молочной железы и вектора изменения экспрессии генов множественной лекарственной устойчивости в опухоли при проведении неоадъювантной химиотерапии // Вопросы онкологии. 2013. Т. 59, № 3 (59). С. 334–340.

Litviakov N.V., Garbukov E.Y., Slonimskaya E.M., Tsyganov M.M., Denisov E.V., Vtorushin S.V., Hristenko K.Ju., Zavyalova M.V., Cherdyntseva N.V. Correlation of metastasis-free survival in breast cancer patients and an expression vector of multidrug resistance genes in tumor during neoadjuvant chemotherapy // Voprosy onkologii. 2013. Vol. 59 (3). P. 334–340. [in Russian]

Литвяков Н.В., Чердынцева Н.В., Цыганов М.М., Денисов Е.В., Мерзлякова М.К., Гарбуков Е.Ю., Вторушин С.В., Завьялова М.В., Слонимская Е.М. Ассоциация генетического полиморфизма с изменением экспрессии генов множественной лекарственной устойчивости в опухоли молочной железы в процессе неоадъювантной химиотерапии // Медицинская генетика. 2011. Т. 10, № 10. С. 37–43.

Litviakov N.V., Cherdyntseva N.V., Tsyganov M.M., Denisov E.V., Merzliakova M.K., Garbukov E.Y., Vtorushin S.V., Zavyalova M.V., Slonimskaya E.M. Influence of gene polymorphism on the expression of the multidrug resistance genes in breast tumor during neoadjuvant chemotherapy // Medicinskaja genetika. 2011. Vol. 10 (10). P. 37–43. [in Russian]

Allen J.D., Jackson S.C., Schinkel A.H. A mutation hot spot in the Bcrp1 (Abcg2) multidrug transporter in mouse cell lines selected for Doxorubicin resistance // Cancer Res. 2002. Vol. 62 (8). P. 2294–2299.

Di Francia R., Siesto R.S., Valente D., Spart D., Berretta M. Pharmacogenomics panel test for prevention toxicity in patient who receive Fluoropirimidine/Oxaliplatin-based therapy // Eur. Rev. Med. Pharmacol. Sci. 2012. Vol. 16 (9). P. 1211–1217.

Einert T.R., Schmidt G., Binnig G. Diagnostics // Ann. Oncol. 2012. Vol. 23 (Suppl. 5): P. 12–22. doi:10.1093/annonc/mds161.

Errico A., Claudiani P., D’Addio M., Rugarli E.I. Spastin interacts with the centrosomal protein NA14, and is enriched in the spindle pole, the midbody and the distal axon // Hum. Mol. Genet. 2004. Vol. 13 (18). P. 2121–2132.

Gillet J.P., Gottesman M.M. Overcoming multidrug resistance in cancer: 35 years after the discovery of ABCB1 // Drug Resistance Updates. 2012. Vol. 15 (1–2). P. 2–4. doi: 10.1016/j.drup.2012.03.001.

Gökmen-Polar Y., Toroni R.A., Hocevar B.A., Badve S., Zhao Q., Shen C., Bruckheimer E., Kinch M.S., Miller K.D. Dual targeting of EphA2 and ER restores tamoxifen sensitivity in ER/EphA2-positive breast cancer // Breast Cancer Res. Treat. 2011. Vol. 127 (2). P. 375–384. doi: 10.1007/s10549-010-1004-y.

Gottesman M.M., Fojo T., Bates S.E. Multidrug resistance in cancer: role of ATP–dependent transporters // Nat. Rev. Cancer. 2002. Vol. 2 (1). P. 48–58.

Gottesman M.M., Fojo T., Bates S.E. Multidrug resistance in cancer: role of ATP–dependent transporters // Nat. Rev. Cancer. 2002. Vol. 2 (1). P. 48–58. 12. He Y.J., Winham S.J., Hoskins J.M., Glass S., Paul J., Brown R., Motsinger-Reif A., McLeod H.L Carboplatin/taxane-induced gastrointestinal toxicity: a pharmacogenomics study on the SCOTROC1 trial // Pharmacogenomics J. 2015. doi: 10.1038/tpj.2015.52.

He Y.J., Winham S.J., Hoskins J.M., Glass S., Paul J., Brown R., Motsinger-Reif A., McLeod H.L Carboplatin/taxane-induced gastrointestinal toxicity: a pharmacogenomics study on the SCOTROC1 trial // Pharmacogenomics J. 2015. doi: 10.1038/tpj.2015.52.

Henriksen U., Gether U., Litman T. Effect of Walker A mutation (K86M) on oligomerization and surface targeting of the multidrug resistance transporter ABCG2 // J. Cell Sci. 2005. Vol. 118 (7). P. 1417–1426.

Hoffmeyer S., Burk O., von Richter O., Arnold H.P., Brockmöller J., Johne A., Cascorbi I., Gerloff T., Roots I., Eichelbaum M., Brinkmann U. Functional polymorphisms of the human multidrug-resistance gene: multiple sequence variations and correlation of one allele with P-glycoprotein expression and activity in vivo // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. Vol. 97 (7). P. 3473–3478.

Honjo Y., Hrycyna C.A., Yan Q.W., Medina-Pérez W.Y., Robey R.W., van de Laar A., Litman T., Dean M., Bates S.E. Acquired mutations in the MXR/BCRP/ABCP gene alter substrate specificity in MXR/BCRP/ABCPoverexpressing cells // Cancer Res. 2001. Vol. 61 (18). P. 6635–6639.

Huang Y., Sadée W. Membrane transporters and channels in chemoresistance and -sensitivity of tumor cells // Cancer Lett. 2006. Vol. 239 (2). P. 168–182.

Huang Y. Pharmacogenetics/genomics of membrane transporters in cancer chemotherapy // Cancer Metastasis Rev. 2007. Vol. 26 (1). P. 183–201.

Januchowski R., Zawierucha P., Ruciński M., Andrzejewska M., Wojtowicz K., Nowicki M., Zabel M. Drug transporter expression profiling in chemoresistant variants of the A2780 ovarian cancer cell line // Biomed. Pharmacother. 2014. Vol. 68 (4). P. 447–453. doi: 10.1016/j. biopha.2014.02.002.

Januchowski R., Wojtowicz K., Sujka-Kordowska P., Andrzejewska M., Zabel M. MDR gene expression analysis of six drug-resistant ovarian cancer cell lines // Biomed. Res. Int. 2013. doi: 10.1155/2013/241763.

Kim H.S., Kim M.K., Chung H.H., Kim J.W., Park N.H., Song Y.S., Kang S.B. Genetic polymorphisms affecting clinical outcomes in epithelial ovarian cancer patients treated with taxanes and platinum compounds: a Korean population-based study // Gynecol. Oncol. 2009. Vol. 113 (2): P. 264–269. doi: 10.1016/j.ygyno.2009.01.002.

Litviakov N.V., Cherdyntseva N.V., Tsyganov M.M., Denisov E.V., Garbukov E.Y., Merzliakova M.K., Volkomorov V.V., Vtorushin S.V., Zavyalova M.V., Slonimskaya E.M., Perelmuter V.M. Changing the expression vector of multidrug resistance genes is related to neoadjuvant chemotherapy response // Cancer Chemother. Pharmacol. 2013. Vol. 71 (1). P. 153–163. doi: 10.1007/s00280-012-1992-x.

Mannan A.U., Boehm J., Sauter S.M., Rauber A., Byrne P.C., Neesen J., Engel W. Spastin, the most commonly mutated protein in hereditary spastic paraplegia interacts with Reticulon 1 an endoplasmic reticulum protein // Neurogenetics. 2006. Vol. 7 (2). P. 93–103.

Nakanishi T. Drug transporters as targets for cancer chemotherapy // Cancer Genomics Proteomics. 2007. Vol. 4 (3). P. 241–254.

Pfaffl M.W. A new mathematical model for relative quantification in real-time RT–PCR // Nucleic Acids Res. 2001. Vol. 29 (9). P. e45.

Polgar O., Ozvegy-Laczka C., Robey R.W., Morisaki K., Okada M., Tamaki A., Koblos G., Elkind N.B., Ward Y., Dean M., Sarkadi B., Bates S.E. Mutational studies of G553 in TM5 of ABCG2: a residue potentially involved in dimerization // Biochemistry. 2006. Vol. 45 (16): P. 5251–5260.

Robey R., Honjo Y., Morisaki K., Nadjem T.A., Runge S., Risbood M., Poruchynsky M.S., Bates S.E. Mutations at amino-acid 482 in the ABCG2 gene affect substrate and antagonist specificity // Br. J. Cancer. 2003. Vol. 89 (10). P. 1971–1978.

Sauer G., Brehm G., Schneider S., Nielsch K., Wehrspohn R.B., Choi J., Hofmeister H., Gösele U. Highly ordered monocrystalline silver nanowire arrays // J. Appl. Phys. 2002. Vol. 91 (5): P. 3243–3247.

Schwartz G.F., Hortobagyi G.N. Proceedings of the consensus conference on neoadjuvant chemotherapy in carcinoma of the breast, April 26–28, 2003, Philadelphia, Pennsylvania // Cancer. 2004. Vol. 100 (12). P. 2512–2532.

Taheri M., Mahjoubi F., Omranipour R. Effect of MDR1 polymorphism on multidrug resistance expression in breast cancer patients // Genet. Mol. Res. 2010. Vol. 9 (1). P. 34–40. doi: 10.4238/vol9-1gmr669.

Tamura A., Wakabayashi K., Onishi Y., Takeda M., Ikegami Y., Sawada S., Tsuji M., Matsuda Y., Ishikawa T. Re-evaluation and functional classification of nonsynonymous single nucleotide polymorphisms of the human ATP-binding cassette transporter ABCG2 // Cancer Sci. 2007. Vol. 98 (2). P. 231–239.

Teft W.A., Mansell S.E., Kim R.B. Endoxifen, the active metabolite of tamoxifen, is a substrate of the efflux transporter P-glycoprotein (multidrug resistance 1) // Drug Metab. Dispos. 2011. Vol. 39 (3). P. 558–562. doi: 10.1124/dmd.110.036160.

Vega-Gálvez A., Di Scalab K., Rodrígueza K., Lemus-Mondacaa R., Mirandaa M., Lópeza J., Perez-Wona M. Effect of air-drying temperature on physico-chemical properties, antioxidant capacity, colour and total phenolic content of red pepper (Capsicum annuum, L. var. Hungarian) // Food Chemistry. 2009. Vol. 117 (4). P. 647–653. doi:10.1016/j.foodchem.2009.04.066.

Xu Y., Jiang Z., Yin P., Li Q., Liu J. Role for Class I histone deacetylases in multidrug resistance // Exp. Cell Res. 2012. Vol. 318 (3). P. 177–186. doi: 10.1016/j.yexcr.2011.11.010.

Zhuang G., Brantley-Sieders D.M., Vaught D., Yu J., Xie L., Wells S., Jackson D., Muraoka-Cook R., Arteaga C., Chen J. Elevation of receptor tyrosine kinase EphA2 mediates resistance to trastuzumab therapy // Cancer Res. 2010. Vol. 70 (1). P. 299–308. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-09-1845.

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