Оценка противоопухолевых, токсических эффектов и характера экспрессии генов-мишеней miR-204-5p при применении ее имитатора на модели меланомы В-16 in vivo

Цель исследования – оценка влияния имитатора miR-204-5p на рост меланомы В-16 in vivo при внутрибрюшинном трехкратном его введении, определение изменения при этом экспрессии генов-мишеней miR-204-5p в опухоли и дистантных органах, а также выраженности токсических реакций.

Материал и методы. Исследование проводили на мышах C57Bl/6 с подкожно перевитой меланомой B-16. Животным опытной группы внутрибрюшинно вводили имитатор микроРНК miR-204-5p (5нМоль) на 8, 10, 12-е сут после трансплантации опухолевых клеток. Согласно результатам биоинформатического анализа определяли уровень экспрессии генов-мишеней микроРНК BCL2 и SIRT1 методом ПЦР в реальном времени. Определяли токсический эффект воздействия имитатора по динамике массы тела и органов, объему опухолевого узла, изменению двигательной активности и внешнего вида животных в течение эксперимента.

Результаты. Оценка внешних признаков и динамики двигательной активности животных, а также динамики их массы и массы органов при вскрытии свидетельствует об отсутствии токсического эффекта имитатора miR-204-5p. К 13–14-му дню эксперимента двигательная активность в контрольных группах животных статистически значимо снизилась по сравнению с группой животных, которым вводился имитатор miR-204-5p (р=0,011) Отмечено повышение экспрессии BCL2 в легких и почках мышей и SIRT1 – в легких мышей (p˂0,05). Отмечалась тенденция к снижению массы опухолевого узла к 14-му дню эксперимента.

Заключение. Модуляция уровня микроРНК miR-204-5p приводит к изменению экспрессии генов-мишеней – SIRT1 и BCL2 в легких животных, BCL2 – в почках. Введение имитатора микроРНК не вызывает нарушений двигательной активности животных, изменения массы внутренних органов, что может свидетельствовать об отсутствии развития токсического эффекта. Дальнейшее исследование требуется для разъяснения биодоступности модуляторов микроРНК в опухолевую ткань, а также влияния имитатора miR-204-5p на пролиферацию клеток меланомы in vivo.

1. Arozarena I., Wellbrock C. Phenotype plasticity as enabler of melanoma progression and therapy resistance. NatRevCancer. 2019. 19(7): 377–91. doi: 10.1038/s41568-019-0154-4.

2. Рукша Т.Г., Аксененко М.Б., Гырылова С.Н. Злокачественные новообразования кожи: анализ заболеваемости в Красноярском крае, проблемы профилактики и совершенствования ранней диагностики. Вестник дерматологии и венерологии. 2010. 4: 4–9.

3. Chen Z., Li Z., Soutto M., Wang W., Piazuelo M.B., Zhu S., Guo Y., Maturana M.J., Corvalan A.H., Chen X., Xu Z., El-Rifai W. Integrated analysis of mouse and human gastric neoplasm sidentifescon served microRNA network sin gastric carcinogenesis. Gastroenterology. 2019. 156(4): 1127–39. doi: 10.1053/j.gastro.2018.11.052.

4. Fasoulakis Z., Daskalakis G., Diakosavvas M., Papapanagiotou I., Theodora M., Bourazan A., Alatzidou D., Pagkalos A., Kontomanolis E.N. MicroRNAs Determining Carcinogenesis by Regulating Oncogenes and Tumor Suppressor Genes During Cell Cycle. MicroRNA. 2020; 9(2): 82–92. doi: 10.2174/2211536608666190919161849.

5. Lee T.J., Yuan X., Kerr K., Yoo J.Y., Kim D.H., Kaur B., Eltzschig H.K. Strategies to Modulate MicroRNA Functions for the Treatment of Cancer or Organ Injury. Pharmacol Rev. 2020; 72(3): 639–67. doi: 10.1124/ pr.119.019026.

6. Noori J., Sharif M., Haghjooy Javanmard S. miR-30a Inhibits Melanoma Tumor Metastasis by Targeting the E-cadherin and Zinc Finger E-box Binding Homeobox 2. Adv Biomed Res. 2018; 7: 143. doi: 10.4103/ abr.abr_146_18.

7. Xu D., Chen X., He Q., Luo C. MicroRNA-9 suppresses the growth, migration, and invasion of malignant melanoma cells via targeting NRP1. Onco Targets Ther. 2016; 9: 7047–57. doi: 10.2147/OTT.S107235.

8. Chen Y., Zhang Z., Luo C., Chen Z., Zhou J. MicroRNA-18b inhibits the growth of malignant melanoma via inhibition of HIF-1α-mediated glycolysis. Oncol Rep. 2016; 36(1): 471–9. doi: 10.3892/or.2016.4824.

9. Zhou J., Xu D., Xie H., Tang J., Liu R., Li J., Wang S., Chen X., Su J., Zhou X., Xia K., He Q., Chen J., Xiong W., Cao P., Cao K. miR-33a functions as a tumor suppressor in melanoma by targeting HIF-1α. Cancer Biol Ther. 2015; 16(6): 846–55. doi: 10.1080/15384047.2015.1030545.

10. Yang C.H., Yue J., Pfeffer S.R., Handorf C.R., Pfeffer L.M. MicroRNA miR-21 regulates the metastatic behavior of B16 melanoma cells. J Biol Chem. 2011; 286(45): 39172–8. doi: 10.1074/jbc.M111.285098.

11. Lai X., Wolkenhauer O., Vera J. Understanding microRNA-mediated gene regulatory networks through mathematical modelling. Nucleic Acids Res. 2016; 44(13): 6019–35. doi: 10.1093/nar/gkw550.

12. He L., He X., Lim L.P., de Stanchina E., Xuan Z., Liang Y., Xue W., Zender L., Magnus J., Ridzon D., Jackson A.L., Linsley P.S., Chen C., Lowe S.W., Cleary M.A., Hannon G.J. A microRNA component of the p53 tumour suppressor network. Nature. 2007; 447(7148): 1130–4. doi: 10.1038/nature05939.

13. Toda H., Kurozumi S., Kijima Y., Idichi T., Shinden Y., Yamada Y., Arai T., Maemura K., Fujii T., Horiguchi J., Natsugoe S., Seki N. Molecular pathogenesis of triple-negative breast cancer based on microRNA expression signatures: antitumor miR-204-5p targets AP1S3. J Hum Genetics. 2018. 63(12): 1197–210. doi: 10.1038/s10038-018-0510-3.

14. Дубовцева И.Ю., Аксененко М.Б., Рукша Т.Г. Роль сиртуина 1 в регуляции клеток меланомы. Сибирский онкологический журнал. 2019; 18(6): 82–9.

15. Frenzel A., Grespi F., Chmelewskij W., Villunger A. Bcl2 family protein sincarcino genesis and the treatment of cancer. Apoptosis. 2009. 14: 584–96. doi: 10.1007/s10495-008-0300-z.

16. Трещалина Е.М., Жукова О.С., Герасимова Г.К., Андронова Н.В., Гарин А.М. Методические рекомендации по доклиническому изучению противоопухолевой активности лекарственных средств. Руководство по проведению доклинических исследований лекарственных средств. Ч. 1. М., 2012. С. 642–57.

17. Dunn R. Brexit: A Boon or a Curse for Animals Used in Scientifc Procedures? Animals (Basel). 2021; 11(6): 1547. doi: 10.3390/ ani11061547.

18. Flecknell P. Replacement, reduction and refnement. ALTEX. 2002; 19(2): 73–8.

19. Михеев А.А., Шмендель Е.В., Жестовская Е.С., Назаров Г.В., Маслов М.А. Катионные липосомы как средства доставки нуклеиновых кислот. Тонкие химические технологии. 2020. 15(1): 7–27.

20. Schlosser K., Taha M., Stewart D.J. Systematic Assessmentof Strategies for Lung-targeted Delivery of MicroRNA Mimics. Theranostics. 2018. 8(5): 1213–26. doi: 10.7150/thno.22912.

21. Liu L., Wang J., Li X., Ma J., Shi C., Zhu H., Xi Q., Zhang J., Zhao X., Gu M. MiR-204-5p suppresses cell proliferation by inhibiting IGFBP5 in papillary thyroid carcinoma. Biochem Biophys Res Commun. 2015; 457(4): 621–6. doi: 10.1016/j.bbrc.2015.01.037.

22. Wang X., Li F., Zhou X. miR-204-5p regulates cell proliferation and metastasis through inhibiting CXCR4 expression in OSCC. Biomed Pharmacother. 2016; 82: 202–7. doi: 10.1016/j.biopha.2016.04.060.

23. Xia Z., Liu F., Zhang J., Liu L. Decreased Expression of MiRNA204-5p Contributes to Glioma Progression and Promotes Glioma Cell Growth, Migration and Invasion. PLoS One. 2015; 10(7). doi: 10.1371/ journal.pone.0132399.

24. Palkina N., Komina A., Aksenenko M., Moshev A., Savchenko A., Ruksha T. miR-204-5p and miR-3065-5p exert antitumor efects on melanoma cells. Oncol Lett. 2018; 15(6): 8269–80. doi: 10.3892/ol.2018.8443.

25. Палкина Н.В., Комина А.В., Аксененко М.Б., Белоногов Р.Н., Лаврентьев С.Н., Рукша Т.Г. Жизнеспособность клеток меланомы b16 in vitro и токсичность ингибитора mir-204-5p (lna™) in vivo при модуляции экспрессии mir-204-5p у мышей. Цитология. 2018. 60(3): 180–7.

26. Ambros V. The functions of animal microRNAs. Nature. 2004; 431(7006): 350–5. doi: 10.1038/nature02871.

27. Place R.F., Li L.C., Pookot D., Noonan E.J., Dahiya R. MicroRNA-373 induces expression of genes with complementary promoter sequences. Proc Natl Acad Sci U S A. 2008; 105(5): 1608–13. doi: 10.1073/ pnas.0707594105.

28. White P.J., Anastasopoulos F., Pouton C.W., Boyd B.J. Overcoming biological barriers to in vivo efcacy of antisense oligonucleotides. Expert Rev Mol Med. 2009; 11. doi: 10.1017/S1462399409001021.

29. Vartanian A., Baryshnikova M., Burova O., Afanasyeva D., Misyurin V., Belyаvsky A., Shprakh Z. Inhibitor of vasculogenic mimicry restores sensitivity of resistant melanoma cells to DNA-damaging agents. Melanoma Res. 2017; 27(1): 8–16. doi: 10.1097/CMR.0000000000000308.

30. Григорьева И.Н., Бурова О.С., Степанова Е.В., Харатишвили Т.К., Барышников А.Ю. Способность клеточных линий метастатической меланомы кожи к васкулогенной мимикрии. Российский биотерапевтический журнал. 2010. 9(4): 97–102.

31. Courboulin A., Paulin R., Giguère N.J., Saksouk N., Perreault T., Meloche J., Paquet E.R., Biardel S., Provencher S., Côté J., Simard M.J., Bonnet S. Role for miR-204 in human pulmonary arterial hypertension. J Exp Med. 2011; 208(3): 535–48. doi: 10.1084/jem.20101812.