oncotomskСибирский онкологический журналSiberian journal of oncology1814-48612312-3168Tomsk National Research Medical Сепtеr of the Russian Academy of Sciences10.21294/1814-4861-2024-23-4-86-95oncotomsk-3195Research ArticleЛАБОРАТОРНЫЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯLABORATORY AND EXPERIMENTAL STUDIESИнтегриновый профиль циркулирующих опухолевых клеток у больных раком молочной железыIntegrin profile of circulating tumour cells in breast cancer patientshttps://orcid.org/0000-0003-4737-8951ГригорьеваЕ. С.GrigoryevaE. S.

Григорьева Евгения Сергеевна, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной терапии рака, старший научный сотрудник лаборатории молекулярной онкологии и иммунологии

Researcher ID (WOS): C-8571-2012

Author ID (Scopus): 21934560600

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Evgeniya S. Grigoryeva, MD, PhD, Senior Researcher, Laboratory of Molecular Cancer Therapy, Senior Researcher, Laboratory of Molecular Oncology and Immunology

Researcher ID (WOS): C-8571-2012

Author ID (Scopus): 21934560600

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

grigoryeva.es@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2061-8417ТаширеваЛ. А.TashirevaL. A.

Таширева Любовь Александровна, доктор медицинских наук, заведующая лабораторией молекулярной терапии рака

Researcher ID (WOS): С-8222-2012

Author ID (Scopus): 55234960400

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Lyubov A. Tashireva, MD, DSc, Head of the Laboratory of Molecular Cancer Therapy

Researcher ID (WOS): C-8222-2012

Author ID (Scopus): 55234960400

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

https://orcid.org/0000-0003-2061-8417АлифановВ. В.AlifanovV. V.

Алифанов Владимир Валерьевич, кандидат медицинских наук, младший научный сотрудник отделения общей и молекулярной патологии

Researcher ID (WOS): AAW-8959-2021

Author ID (Scopus): 57225891731

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Vladimir V. Alifanov, MD, PhD, Junior Researcher, Department of General and Molecular Pathology

Researcher ID (WOS): AAW-8959-2021

Author ID (Scopus): 57225891731

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

https://orcid.org/0000-0001-9429-9813ЗавьяловаМ. В.ZavyalovaM. V.

Завьялова Марина Викторовна, доктор медицинских наук, профессор, ведущий научный сотрудник отделения общей и  молекулярной патологии

Researcher ID (WOS): C-8580-2012

Author ID (Scopus): 36711031100

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Marina V. Zavyalova, MD, Professor, Leading Researcher, Department of General and Molecular Pathology

Researcher ID (WOS): C-8580-2012

Author ID (Scopus): 36711031100

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

https://orcid.org/0000-0002-7633-9620ПерельмутерВ. М.PerelmuterV. M.

Перельмутер Владимир Михайлович, доктор медицинских наук, профессор, заслуженный деятель науки РФ, главный научный сотрудник отделения общей и молекулярной патологии

Researcher ID (WOS): C-8227-2012

Author ID (Scopus): 8091317300

634009, г. Томск, пер. Кооперативный, 5

Vladimir M. Perelmuter, MD, Professor, Chief Researcher, Department of General and Molecular Pathology

Researcher ID (WOS): C-8227-2012

Author ID (Scopus): 8091317300

5, Kooperativny St., Tomsk, 634009

Научно-исследовательский институт онкологии, Томский национальный исследовательский медицинский центр Российской академии наукРоссияCancer Research Institute, Tomsk National Research Medical Center, Russian Academy of SciencesRussian Federation2024080920242348695Copyright © Григорьева Е.С., Таширева Л.А., Алифанов В.В., Завьялова М.В., Перельмутер В.М., 20242024Григорьева Е.С., Таширева Л.А., Алифанов В.В., Завьялова М.В., Перельмутер В.М.Grigoryeva E.S., Tashireva L.A., Alifanov V.V., Zavyalova M.V., Perelmuter V.M.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/3195

Интегрины как молекулы адгезии играют ключевую роль во взаимодействии клеток с базальной мембраной и межклеточным матриксом. Многочисленные исследования сообщают о повышенной экспрессии интегринов на опухолевых клетках при различных типах рака. Так, интегрины β3 и αV ассоциированы со стволовыми признаками опухолевых клеток, интегрин β4 в составе гетеродимера α6β4 обеспечивает якорь-независимое выживание злокачественных эпителиальных клеток молочной железы. Однако все описанные функции интегринов исследованы исключительно на клетках первичных опухолей, тогда как функциональное значение и характер экспрессии интегринов на циркулирующих опухолевых клетках (ЦОК) остаются неясными. Цель исследования – оценка экспрессии интегринов β3, β4 и αvβ5 на ЦОК при раке молочной железы (РМЖ) и ее связи с проявлениями опухолевой болезни. Материал и методы. В исследование вошло 22 пациентки с инвазивной протоковой карциномой молочной железы T1–4N0–3M0 стадии. Венозную кровь брали у больных без неоадъювантной химиотерапии (НАХТ) (группа 1) и получивших НАХТ (группа 2) утром натощак в объеме 12 мл в вакуумные пробирки с ЭДТА. Экспрессию интегринов ЦОК с учетом признаков стволовости CD44/CD24, CD133 и ALDH1 и эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМП) (N-cadherin) оценивали методом проточной цитофлуориметрии. Результаты. Циркулирующие опухолевые клетки с фенотипами β3+β4-αvβ5- и β3-β4+αvβ5+ в сочетании с признаками стволовости были ассоциированы с большим размером опухоли (T4). При этом экспрессия интегрина β3 была связана с более неблагоприятными молекулярно-биологическим подтипами РМЖ. Проведение неоадъювантной химиотерапии не влияло на характер экспрессии интегринов β3, β4 и αvβ5 в ЦОК. Заключение. Большинство ЦОК при РМЖ экспрессируют β3, β4 и αvβ5, несмотря на отсутствие связи с базальной мембраной и межклеточным матриксом. Экспрессия изученных интегринов на ЦОК сопряжена с проявлениями опухолевой болезни, в связи с чем ее оценка может рассматриваться в качестве одной из задач исследования жидкостной биопсии.

Background. Integrins, as adhesion molecules, play a key role in the interaction of cells with the basal membrane and intercellular matrix. Numerous studies demonstrate evidence of increased expression of integrins on tumor cells in different types of cancer. Thus, β3 and αV integrins are associated with stem-like features of tumor cells, and β4 integrin as α6β4 heterodimer provides anchorage-independent survival of malignant mammary epithelial cells. However, all the described functions of integrins have been investigated exclusively on primary tumor cells. The functional significance and expression pattern of integrins on circulating tumor cells (CTCs) remains unclear. The aim of the study was to evaluate the β3, β4 and αvβ5 integrin expression on CTCs and its association with molecular subtype, stage and lymph node metastasis in breast cancer patients Material and Methods. The study included 22 patients with T1–4N0–3M0 invasive ductal breast carcinoma. Venous blood was taken from patients without neoadjuvant chemotherapy (group 1) and after neoadjuvant chemotherapy (group 2) in the volume of 12 ml into vacuum tubes with EDTA. The expression of CTC integrins including stemness features CD44/CD24, CD133 and ALDH1, and epithelial-mesenchymal transition (EMT) (N-cadherin) was evaluated by flow cytometry. Results. CTCs with β3+β4-αvβ5- and β3-β4+αvβ5+ phenotypes and stemness properties were associated with larger tumor size (T4) in breast cancer patients. The β3 integrin expression was associated with more aggressive molecular subtypes of breast cancer. Administration of neoadjuvant chemotherapy did not affect the expression pattern of β3, β4 and αvβ5 integrins in CTCs. Conclusion. In breast cancer, most CTCs expressed β3, β4 and αvβ5 integrins despite the lack of attachment to the basal membrane and intercellular matrix. The expression of the above integrins on CTCs was associated with breast cancer molecular subtype, stage and lymph node metastasis, and therefore its evaluation can be considered as one of the objectives of liquid biopsy study.

рак молочной железыциркулирующие опухолевые клеткиинтегринынеоадъювантная химиотерапияbreast cancercirculating tumor cellsintegrinsneoadjuvant chemotherapyИсследование было поддержано Российским научным фондом (грант № 21-15-00140 «Прогнозирование локализации гематогенных метастазов при раке молочной железы»).The study was supported by the Russian Science Foundation (grant No. 21-15-00140).ReferencesSu C.Y., Li J.Q., Zhang L.L., Wang H., Wang F.H., Tao Y.W., Wang Y.Q., Guo Q.R., Li J.J., Liu Y., Yan Y.Y., Zhang J.Y. The Biological Functions and Clinical Applications of Integrins in Cancers. Front Pharmacol. 2020; 11. doi: 10.3389/fphar.2020.579068.Su C.Y., Li J.Q., Zhang L.L., Wang H., Wang F.H., Tao Y.W., Wang Y.Q., Guo Q.R., Li J.J., Liu Y., Yan Y.Y., Zhang J.Y. The Biological Functions and Clinical Applications of Integrins in Cancers. Front Pharmacol. 2020; 11. doi: 10.3389/fphar.2020.579068.Cooper J., Giancotti F.G. Integrin Signaling in Cancer: Mechanotransduction, Stemness, Epithelial Plasticity, and Therapeutic Resistance. Cancer Cell. 2019; 35(3): 347–67. doi: 10.1016/j.ccell.2019.01.007.Cooper J., Giancotti F.G. Integrin Signaling in Cancer: Mechanotransduction, Stemness, Epithelial Plasticity, and Therapeutic Resistance. Cancer Cell. 2019; 35(3): 347–67. doi: 10.1016/j.ccell.2019.01.007.Liu F., Wu Q., Dong Z., Liu K. Integrins in cancer: Emerging mechanisms and therapeutic opportunities. Pharmacol Ther. 2023; 247. doi: 10.1016/j.pharmthera.2023.108458.Liu F., Wu Q., Dong Z., Liu K. Integrins in cancer: Emerging mechanisms and therapeutic opportunities. Pharmacol Ther. 2023; 247. doi: 10.1016/j.pharmthera.2023.108458.Seguin L., Kato S., Franovic A., Camargo M.F., Lesperance J., Elliott K.C., Yebra M., Mielgo A., Lowy A.M., Husain H., Cascone T., Diao L., Wang J., Wistuba I.I., Heymach J.V., Lippman S.M., Desgrosellier J.S., Anand S., Weis S.M., Cheresh D.A. An integrin β₃-KRAS-RalB complex drives tumour stemness and resistance to EGFR inhibition. Nat Cell Biol. 2014; 16(5): 457–68. doi: 10.1038/ncb2953.Seguin L., Kato S., Franovic A., Camargo M.F., Lesperance J., Elliott K.C., Yebra M., Mielgo A., Lowy A.M., Husain H., Cascone T., Diao L., Wang J., Wistuba I.I., Heymach J.V., Lippman S.M., Desgrosellier J.S., Anand S., Weis S.M., Cheresh D.A. An integrin β₃-KRAS-RalB complex drives tumour stemness and resistance to EGFR inhibition. Nat Cell Biol. 2014; 16(5): 457–68. doi: 10.1038/ncb2953.Zahir N., Lakins J.N., Russell A., Ming W., Chatterjee C., Rozenberg G.I., Marinkovich M.P., Weaver V.M. Autocrine laminin-5 ligates a6h4 integrin and activates RAC and NFnB to mediate anchorage-independent survival of mammary tumors. J Cell Biol. 2003; 163(6): 1397–407. doi: 10.1083/jcb.200302023.Zahir N., Lakins J.N., Russell A., Ming W., Chatterjee C., Rozenberg G.I., Marinkovich M.P., Weaver V.M. Autocrine laminin-5 ligates a6h4 integrin and activates RAC and NFnB to mediate anchorage-independent survival of mammary tumors. J Cell Biol. 2003; 163(6): 1397–407. doi: 10.1083/jcb.200302023.Sharifi M., Zarrin B., Bahri Najafi M., Hakimian M.R., Hosseini N., Talebi K., Javanmard S.H. Integrin α6 β4 on Circulating Tumor Cells of Metastatic Breast Cancer Patients. Adv Biomed Res. 2021; 10. doi: 10.4103/abr.abr_76_21.Sharifi M., Zarrin B., Bahri Najafi M., Hakimian M.R., Hosseini N., Talebi K., Javanmard S.H. Integrin α6 β4 on Circulating Tumor Cells of Metastatic Breast Cancer Patients. Adv Biomed Res. 2021; 10. doi: 10.4103/abr.abr_76_21.Поспелова Р.А. Лейкоконцентрация в клинической практике: диагностическое значение. M., 1973. 88 с.Pospelova R.A. Leukoconcentration in clinical practice: diagnostic value. M., 1973. 88 p. (in Russian).Kovacheva M., Zepp M., Berger S., Berger M.R. Conditional knock-down of integrin beta-3 reveals its involvement in osteolytic and soft tissue lesions of breast cancer skeletal metastasis. J Cancer Res Clin Oncol. 2021; 147(2): 361–71. doi: 10.1007/s00432-020-03428-y.Kovacheva M., Zepp M., Berger S., Berger M.R. Conditional knock-down of integrin beta-3 reveals its involvement in osteolytic and soft tissue lesions of breast cancer skeletal metastasis. J Cancer Res Clin Oncol. 2021; 147(2): 361–71. doi: 10.1007/s00432-020-03428-y.Parvani J.G., Galliher-Beckley A.J., Schiemann B.J., Schiemann W.P. Targeted inactivation of β1 integrin induces β3 integrin switching, which drives breast cancer metastasis by TGF-β. Mol Biol Cell. 2013; 24(21): 3449–59. doi: 10.1091/mbc.E12-10-0776. Erratum in: Mol Biol Cell. 2014; 25(4): 548.Parvani J.G., Galliher-Beckley A.J., Schiemann B.J., Schiemann W.P. Targeted inactivation of β1 integrin induces β3 integrin switching, which drives breast cancer metastasis by TGF-β. Mol Biol Cell. 2013; 24(21): 3449–59. doi: 10.1091/mbc.E12-10-0776. Erratum in: Mol Biol Cell. 2014; 25(4): 548.Giampieri S., Manning C., Hooper S., Jones L., Hill C.S., Sahai E. Localized and reversible TGFbeta signalling switches breast cancer cells from cohesive to single cell motility. Nat Cell Biol. 2009; 11(11): 1287–96. doi: 10.1038/ncb1973.Giampieri S., Manning C., Hooper S., Jones L., Hill C.S., Sahai E. Localized and reversible TGFbeta signalling switches breast cancer cells from cohesive to single cell motility. Nat Cell Biol. 2009; 11(11): 1287–96. doi: 10.1038/ncb1973.Liu L., Yang L., Yan W., Zhai J., Pizzo D.P., Chu P., Chin A.R., Shen M., Dong C., Ruan X., Ren X., Somlo G., Wang S.E. Chemotherapy Induces Breast Cancer Stemness in Association with Dysregulated Monocytosis. Clin Cancer Res. 2018; 24(10): 2370–82. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-17-2545.Liu L., Yang L., Yan W., Zhai J., Pizzo D.P., Chu P., Chin A.R., Shen M., Dong C., Ruan X., Ren X., Somlo G., Wang S.E. Chemotherapy Induces Breast Cancer Stemness in Association with Dysregulated Monocytosis. Clin Cancer Res. 2018; 24(10): 2370–82. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-17-2545.

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