Preview

Сибирский онкологический журнал

Расширенный поиск

Поиск протеомных маркеров рака молочной железы в составе суммарных экзосом крови

https://doi.org/10.21294/1814-4861-2020-19-2-49-61

Полный текст:

Аннотация

Актуальность. Актуальной задачей повышения эффективности ранней диагностики онкологических заболеваний является поиск высокоспецифичных опухолевых маркеров в биологических жидкостях организма. Значительная часть экзосом ассоциирована с поверхностью форменных элементов крови, однако белковый спектр таких экзосом ранее не исследовался. использование суммарных экзосом крови (экзосом плазмы и экзосом, ассоциированных с поверхностью клеток крови) может не только значительно повысить специфичность и чувствительность существующих методов, но и выявить новые онкомаркеры для жидкостной биопсии.

Цель работы - поиск кандидатных белковых онкомаркеров рака молочной железы (РМЖ) путем сравнения 2D-протеомных карт суммарных экзосом крови здоровых женщин и больных РМЖ.

Материал и методы. Экзосомы выделены из крови здоровых женщин и больных РМЖ методом ультрафильтрации с последующим ультрацентрифугированием и охарактеризованы при помощи трансмиссионной электронной микроскопии и иммуноцитохимии. Концентрацию белка в экзосомах определяли при помощи коммерческого набора NanoOrange Protein Quantitation kit (Invitrogen). Протеом экзосом исследован с помощью 2D-электрофореза с последующей идентификацией белков методом масс-спектрометрии.

Результаты. Получены высокоочищенные препараты микровезикул суммарной крови размером не более 100 нм, на поверхности которых иммуноцитохимически были выявлены специфические для экзосом маркеры (CD63, CD9 и CD24). Сравнительный анализ протеомных карт экзосомальных белков здоровых женщин и больных РМЖ, полученных с помощью 2D-электрофореза, позволил установить значимые различия в уровне экспрессии и наборе белков в норме и патологии. Методом пептидного фингерпринта идентифицировано 11 перспективных протеомных маркеров РМЖ, из них LRG и у-цепь FGB выявлены в составе экзосом впервые (согласно базе Exocarta). Методом MALDI-TOF масс-спектрометрии идентифицировано 99 белков в препаратах экзосом крови здоровых женщин и больных РМЖ, из них 35 % выявлены в составе экзосом впервые (согласно базе Exocarta). В составе суммарных экзосом крови онкологических больных выявлено 17 (53 %) белков, ассоциированных с РМЖ.

Заключение. Полученные результаты свидетельствуют о том, что суммарные экзосомы крови являются перспективным источником диагностического материала для поиска протеомных маркеров РМЖ. идентифицированные протеомные онкомаркеры в их составе требуют дальнейшей валидации.

Об авторах

О. С. Тутанов
ФГБУН Институт химической биологии и фундаментальной медицины, Сибирское отделение Российской академии наук
Россия

Тутанов Олег Сергеевич - старший лаборант, Researcher ID (WOS): R-3938-2016. Author ID (Scopus): 56971591700.

630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8



Ю. С. Бакакина
УЗ Национальная антидопинговая лаборатория; Институт биофизики и клеточной инженерии, Национальная академия наук Беларуси
Беларусь

Бакакина Юлия Сергеевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, УЗ НАЛ, SPIN-код: 9927-9534, Author ID (Scopus) 37064346900.

223040, Минский район, аг Лесной, 31; 220072, Минск, ул. Академическая, 273



К. В. Проскура
ФГБУН институт химической биологии и фундаментальной медицины, Сибирское отделение Российской академии наук; ГБУЗ Новосибирской области Новосибирский областной клинический онкологический диспансер
Россия

Проскура Ксения Викторовна - аспирант, ИХБФМ СО РАН. Author ID (Scopus): 57205562492.

630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8; 630108, Новосибирск, ул. Плахотного, 24



А. E. Григорьева
ФГБУН институт химической биологии и фундаментальной медицины, Сибирское отделение Российской академии наук
Россия

Григорьева Алина Евгеньевна - кандидат биологических наук, младший научный сотрудник, ИХБФМ СО РАН. SPIN-код: 11916659. Researcher ID (WOS): I-3881-2014. Author ID (Scopus): 57189510749. ORCID: 0000-0001-9853-223X.

630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8



В. Э. Сяхович
УЗ Национальная антидопинговая лаборатория
Беларусь

Сяхович Виталий Эдуардович - начальник отдела исследований и разработок в допинг-контроле, SPIN-код: 7646-8360. Author ID (Scopus): 6504187425.

223040, Минский район, аг Лесной, 312



С. А. Беляев
УЗ Национальная антидопинговая лаборатория
Беларусь

Беляев Сергей Александрович – директор.

223040, Минский район, аг Лесной, 312



Е. И. Рябчикова
ФГБУН институт химической биологии и фундаментальной медицины, СО РАН; ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия

Рябчикова Елена Ивановна - доктор биологических наук, заведующая группой, ИХБФМ СО РАН. SPIN-код: 623-4112. Researcher ID (WOS): G-3089-2013, Author ID (Scopus): 6701791174. ORCID: 0000-0003-4714-1524.

630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 26



Ю. П. Центалович
ФГБУН Институт Международный томографический центр Сибирское отделение Российской академии наук
Россия

Центалович Юрий Павлович - доктор химических наук, заведующий лабораторией, Author ID (Scopus): 57193617761.

630090, Новосибирск, ул. институтская, 35



П. П. Лактионов
ФГБУН институт химической биологии и фундаментальной медицины, Сибирское отделение Российской академии наук
Россия

Лактионов Павел Петрович - кандидат биологических наук, заведующий лабораторией, ИХБФМ СО РАН, Researcher ID (WOS): G-9804-2013. Author ID (Scopus): 7003559490. ORCID: 0000-0003-4714-1524.

630090, Новосибирск, пр. лаврентьева, 8



С. Н. Тамкович
ФГБУН институт химической биологии и фундаментальной медицины, Сибирское отделение Российской академии наук; ФГАОУ ВО Новосибирский национальный исследовательский государственный университет
Россия

Тамкович Светлана Николаевна - кандидат биологических наук, старший научный сотрудник, ИХБФМ СО РАН. SPIN-код: 6462-3700. Researcher ID (WOS): G-9790-2013. Author ID (Scopus) 7801643574. ORCID: 0000-0001-7774-943X.

630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 26



Список литературы

1. WittenM., Parker C.C. Screening mammography: recommendations and controversies. Surg Clin North Am. 2018 Aug; 98(4): 667-75. doi: 10.1016/j.suc.2018.03.003.

2. Tamkovich S.N., Tutanov O.S., LaktionovP.P. Exosomes: generation, structure, transport, biological activity, and diagnostic application. Biochemistry (Moscow), Supplement Series A: Membrane and Cell Biology. 2016 Oct; 10(3): 163-73. doi: 10.1134/S1990747816020112.

3. Yanez-MoM., Siljander P.R., Andreu Z., Zavec A.B., BorraF.E., Bu-zasE.I., BuzasK., CasalE., CappelloF., Carvalh o J., ColaE., SilvaA.C. Fais S., Falcon-Perez J.M., Ghobrial IM., Giebel B., Gimona M., Gra-ner M., Gursel I., Gursel M., Heegaard N.H.H., Hendrix A., Kierulf P., KokubunK., KosanovicM., Kralj-Iglic V, Kramer-AlbersE.-M, Laitinen S., Lasser S., Lener T., Ligeti E., Line A., Lipps G., Llorente A., Lotvall J., Mancek-Keber M., Marcilla A., Mittelbrunn M., Nazarenko I., Hoen E.N.M., Nyman T.A., O’Driscoll L., Olivan M., Oliveira C., Pall-inger E., del Portillo HA., Reventos J., Rigau M., Rohde E., Sammar M., Sanchez-Madrid F., Santarem N., Schallmoser K., Ostenfeld M.S., Stoorvo-gel W., StukeljR., Van der Grein S.G., VasconcelosM.H., WaubenM.H.M., De Wever O. Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. J Extracell Vesicles. 2015 May; 4: 27066. doi: 10.3402/jev.v4.27066.

4. Aghebati-Maleki A., Nami S., Baghbanzadeh A., Karzar B.H., Noorolyai S., FotouhiA., Aghebati-MalekiL. Implications of exosomes as diagnostic and therapeutic strategies in cancer. J Cell Physiol. 2019 Jun. doi: 10.1002/jcp.28875.

5. Clark D.J., Fondrie W.E., Liao Z., Hanson P.I., Fulton A., Mao L., YangA.J. Redefining the breast cancer exosome proteome by tandem mass tag quantitative proteomics and multivariate cluster analysis. Anal Chem. 2015 Oct; 87(20): 10462-9. doi: 10.1021/acs.analchem.5b02586.

6. Pant S., Hilton H., Burczynski M.E. The multifaceted exosome: biogenesis, role in normal and aberrant cellular function, and frontiers for pharmacological and biomarker opportunities. Biochem Pharmacol. 2012 Jun; 83(11): 1484-94. doi: 10.1016/j.bcp.2011.12.037.

7. Koumangoye R.B., SakweA.M., Goodwin J.S., Patel T., Ochieng J. Detachment of breast tumor cells induces rapid secretion of exosomes which subsequently mediate cellular adhesion and spreading. PLoS One. 2011 Sep; 6(9): e24234. doi: 10.1371/journal.pone.0024234.

8. Tamkovich S.N., Bakakina Y.S., Tutanov O.S., Somov A.K., Ki-rushina N.A., Dubovskaya L.V., Volotovski I.D., Laktionov P.P. Proteome analysis of circulating exosomes in health and breast cancer. Russian Journal of Bioorganic Chemistry 2017 Jul; 43(2): 126-34. doi: 10.1134/S1068162017020157.

9. ЛактионовП.П., Скворцова Т.Э., МорозкинЕ.С., Бондарь АА., МилейкоВ.А., Власов В.В.; ООО «ЦСБГеномика». Способ получения суммарной фракции внеклеточных нуклеиновых кислот из крови. Патент № 2554746 РФ, МПК G01N 33/48. № 2014120562/15; Заявл. 21.05.14; Опубл. 01.06.15.

10. GorgA., Weiss W. Horizontal SDS-PAGE for IPG-Dalt. Meth Mol Biol. 1999; 112: 235-44.

11. Blum H., Beier H., Gross H.J. Improved silver staining of plant proteins, RNA and DNA in polyacrylamide gels. Electrophoresis. 1987 Feb; 8(2): 93-9. doi: 10.1002/elps.1150080203.

12. Tamkovich S.N., Serdukov D.S., Tutanov O.S., Duzhak T. G., Laktionov P.P. Identification of proteins in blood nucleoprotein complexes. Russian Journal of Bioorganic Chemistry. 2015; 41(6): 617-25. doi: 10.1134/S1068162015060163.

13. Yang Q., Zhang Y., Cui H., Chen L., Zhao Y., Lin Y., Zhang M., Xie L. dbDEPC 3.0: the database of differentially expressed proteins in human cancer with multi-level annotation and drug indication. Database (Oxford). 2018; 2018: bay015. doi: 10.1093/database/bay015.

14. Thery C., Witwer K.W., Aikawa E., Alcaraz MJ., Anderson J.D., Andriantsitohaina R., Antoniou A., Arab T., Archer F, Atkin-Smith G.K. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MIS-EV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles 2018 Nov; 7(1): 1535750. doi: 10.1080/20013078.2018.1535750.

15. Tamkovich S.N., Yunusova N.V, Somov A.K., Afanas’ev S.G., Kakurina G.V., Kolegova E.S., Tugutova EA., Laktionov P.P., Kondakova I.V Comparative subpopulation analysis of plasma exosomes from cancer patients. Biochemistry (Moscow) Supplement Series. B. Biomedical. Chemistry. 2018 Oct; 12(2): 151-5. doi: 10.1134/S1990750818020130.

16. Tamkovich S., Grigor’eva A., Eremina A., Tupikin A., Kabilov M., Chernykh V, Vlassov V, Ryabchikova E. What information can be obtained from the tears of a patient with primary open angle glaucoma? Clin Chem Acta 2019 Aug; 495: 529-37. doi: 10.1016/j.cca.2019.05.028.

17. Wu A.Y., Ueda K., Lai C.P. Proteomic analysis of extracellular vesicles for cancer diagnostics. Proteomics. 2019 Jan; 19(1-2): e1800162. doi: 10.1002/pmic.201800162.

18. Cufaro M.C., Pieragostino D., Lanuti P., Rossi C., Cicalini I., Federici L., De Laurenzi V., Del Boccio P. Extracellular vesicles and their potential use in monitoring cancer progression and therapy: the contribution of proteomics. J Oncol. 2019 Jun; 2019: 1639854. doi: 10.1155/2019/1639854.

19. Boukouris S., Mathivanan S. Exosomes in bodily fluids are a highly stable resource of disease biomarkers. Proteomics Clin Appl. 2015 Apr; 9(3-4): 358-67. doi: 10.1002/prca.201400114.

20. Nazarenko I., Rana S., Baumann A., McAlear J., Hellwig A., TrendelenburgM., Lochnit G., PreissnerK.T., ZollerM. Cell surface tet-raspanin Tspan8 contributes to molecular pathways of exosome-induced endothelial cell activation. Cancer Res. 2010 Feb; 70(4): 1668-78. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-09-2470.

21. Mathivanan S., Ji H., Simpson R.J. Exosomes: extracellular organelles important in intercellular communication. J Proteomics 2010 Sep; 73(10): 1907-20. doi: 10.1016/j.jprot.2010.06.006.

22. Calzolari A., Raggi C., Deaglio S., Sposi N.M., Stafsnes M., Fecchi K., Parolini I., Malavasi F, Peschle C., Sargiacomo M., Testa U. TfR2 localizes in lipid raft domains and is released in exosomes to activate signal transduction along the MAPK pathway. J Cell Sci. 2006 Nov; 119: 4486-98.

23. Clayton A., Turkes A., Dewitt S., Steadman R., Mason M.D., Hal-lett M.B. Adhesion and signaling by B cell-derived exosomes: the role of integrins. FASEB J. 2004 Jun; 18(9): 977-9.

24. Danesh A., Inglis H.C., Jackman R.P., Wu S., Deng X., Muench M.O., Heitman J.W., Norris PJ. Exosomes from red blood cell units bind to monocytes and induce proinflammatory cytokines, boosting T-cell responses in vitro. Blood 2014 Jan; 123(5): 687-96. doi: 10.1182/blood-2013-10-530469.

25. Minciacchi VR., FreemanM.R., Di VizioD. Extracellular vesicles in cancer: exosomes, microvesicles and the emerging role of large on-cosomes. Semin Cell Dev Biol. 2015 Apr; 40: 41-51. doi: 10.1016/j.semcdb.2015.02.010.

26. Tamkovich S., Tutanov O., Efimenko A., Grigor’eva A., Ryabchikova E., Kirushina N., Vlassov V, Tkachuk V, Laktionov P. Blood circulating exosomes contain distinguishable fractions of free and cell-surface-associated vesicles. Curr Mol Med. 2019 Mar; 19(4): 273-85. doi: 10.2174/1566524019666190314120532.


Для цитирования:


Тутанов О.С., Бакакина Ю.С., Проскура К.В., Григорьева А.E., Сяхович В.Э., Беляев С.А., Рябчикова Е.И., Центалович Ю.П., Лактионов П.П., Тамкович С.Н. Поиск протеомных маркеров рака молочной железы в составе суммарных экзосом крови. Сибирский онкологический журнал. 2020;19(2):49-61. https://doi.org/10.21294/1814-4861-2020-19-2-49-61

For citation:


Tutanov O.S., Bakakina Y.S., Proskura K.V., Grigoryeva A.Б., Syakhovich V.E., Beliaev S.A., Ryabchikova E.I., Tsentalovich Y.P., Laktionov P.P., Tamkovich S.N. Search for breast cancer proteomic markers in total blood exosomes. Siberian journal of oncology. 2020;19(2):49-61. (In Russ.) https://doi.org/10.21294/1814-4861-2020-19-2-49-61

Просмотров: 117


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


ISSN 1814-4861 (Print)
ISSN 2312-3168 (Online)