Экспрессия генов эксцизионной репарации в опухоли молочной железы при проведении неоадъювантной химиотерапии
Автор: Шагабудинова А.К., Ибрагимова М.К., Цыганов М.М., Гарбуков Е.Ю., Литвяков Н.В.
Журнал: Сибирский онкологический журнал @siboncoj
Рубрика: Лабораторные и экспериментальные исследования
Статья в выпуске: 6 т.24, 2025 года.
Бесплатный доступ
Основные противоопухолевые препараты (в частности, антрациклины и таксаны), применяемые при неоадъювантной терапии рака молочной железы (РМЖ), способны приводить к возникновению повреждений ДНК опухолевых клеток. В свою очередь, активация систем эксцизионной репарации в этих клетках может снижать эффективность лечения, способствуя восстановлению повреждений и развитию резистентности. В этой связи изучение уровня экспрессии генов эксцизионной репарации является перспективным направлением для выявления потенциальных предиктивных маркеров эффективности лечения и потенциальных прогностических маркеров гематогенного метастазирования. Цель исследования – оценка уровня экспрессии генов эксцизионной репарации (ГЭР) в опухоли молочной железы люминального В HER2-негативного подтипа в процессе лечения при применении стандартных схем неоадъювантной химиотерапии. Материал и методы. Использованы парные образцы биопсийного материала до лечения и опухолевой ткани после неоадъювантной химиотерапии (НХТ) для каждой пациентки. Экспрессионный ландшафт опухоли оценивался при помощи полнотранcкриптомного микроматричного анализа с использованием микрочипов Clariom™ S Assay, human (Affymetrix, USA). Результаты. При оценке изменения уровня экспрессии ГЭР в опухоли молочной железы до лечения антрациклин-содержащими схемами в зависимости от ответа на НХТ наблюдалось значимое изменение уровня экспрессии 3 генов (DDB1, FAN1, GTF2H3); до лечения таксан-содержащими схемами – 5 генов (CDK2AP2, MMS19, DDB1, CCNL2; TDG). При оценке изменения уровня экспрессии генов эксцизионной репарации в опухоли молочной железы после лечения антрациклин-содержащими схемами НХТ в зависимости от статуса гематогенного метастазирования наблюдалось значимое изменение уровня экспрессии 5 генов (RFC1, RAD23B, CCNH, POLB, RPA4); после лечения таксан-содержащими схемами – 7 генов (PARP1, NTHL1, ERCC8, XAB2, DUT, CCNL2, MNAT1). Анализ БМВ пациенток позволил выявить значимые изменения уровня экспрессии генов NTHL1, XAB2 и DUT в опухоли при применении таксан-содержащих схем НХТ. Заключение. Идентифицированы потенциальные экспрессионные маркеры прогнозирования гематогенного метастазирования опухоли молочной железы HER2-негативного подтипа при назначении таксан-содержащих схем НХТ.
Рак молочной железы, неоадъювантная химиотерапия, полнотранcкриптомный анализ, экспрессионный профиль опухоли, гематогенное метастазирование, прогноз
Короткий адрес: https://sciup.org/140313325
IDR: 140313325 | УДК: 618.19-006.6-08:615.28:577.218 | DOI: 10.21294/1814-4861-2025-24-6-48-58
Expression of excision repair genes in breast tumors during neoadjuvant chemotherapy
The main anticancer drugs (particularly anthracyclines and taxanes) widely used in neoadjuvant breast cancer therapy can cause DNA damage in tumor cells. Activation of excision repair systems in these cells can reduce treatment effectiveness, promoting damage repair and the development of resistance. Therefore, studying the expression level of excision repair genes is a promising approach for identifying potential predictive markers of treatment efficacy and potential prognostic markers of hematogenous metastasis. this study assessed changes in the expression level of excision repair genes in luminal B HER2-subtype breast tumors during treatment with standard neoadjuvant chemotherapy regimens. Material and Methods. Paired biopsy samples (pre-treatment and post-NAC tumor tissue) from each patient were used. The tumor expression landscape was assessed using full-transcriptome microarray analysis with Clariom™ S Assay, human microarrays (Affymetrix, USA). Results. A study assessing the excision repair gene expression in breast tumors before therapy with anthracycline-containing regimens found that the expression levels of 3 genes (DDB1, FAN1, GTF2H3) changed significantly depending on how the patients responded to neoadjuvant chemotherapy. Before treatment with taxane-containing regimens, 5 genes CDK2AP2, MMS19, DDB1, CCNL2, TDG showed significant changes. The assessment of the excision repair gene expression in breast tumors after therapy with anthracycline-containing regimens found that the expression levels of 5 genes (RFC1, RAD23B, CCNH, POLB, RPA4) changed significantly depending on hematogenous metastasis status. After therapy with taxane-containing regimens, 7 genes (PARP1, NTHL1, ERCC8, XAB2, DUT, CCNL2, MNAT1) showed significant changes. Analysis of metastasis-free survival of patients revealed statistically significant changes in the expression levels of NTHL1, XAB2 and DUT genes in the tumor after taxane-containing treatment. Conclusion. Potential gene expression markers for predicting hematogenous metastasis of HER2-negative breast tumors treated with taxane-containing NAC regimens were identified.
Текст научной статьи Экспрессия генов эксцизионной репарации в опухоли молочной железы при проведении неоадъювантной химиотерапии
Лечение рака молочной железы (РМЖ) требует комплексного подхода и в большинстве случаев включает системную неоадъювантную химиотерапию (НХТ) [1]. Основной целью НХТ является достижение полного патоморфологического ответа (pCR) опухоли, однако вероятность такого исхода зависит от молекулярного подтипа первичной опухоли и наблюдается в 1–45 % случаев. Наибольшая частота pCR наблюдается при HER2-позитивном РМЖ, тогда как при люминальном А подтипе данный показатель минимален [2]. Для HER2-негативного (HER2-) РМЖ вероятность pCR остается относительно низкой, а наличие остаточного заболевания затрудняет прогнозирование исхода заболевания, в отличие от других молекулярных подтипов [3].
В свою очередь, ДНК, как основной носитель генетической информации, играет ключевую роль в обеспечении нормальной жизнедеятельности клеток, что напрямую зависит от сохранения ее структурной целостности. Однако ДНК постоянно подвергается повреждениям, вызванным как внешними (включая химиотерапию), так и внутренними факторами (репликативный стресс и др.)
[4]. Для устранения таких повреждений в клетках существуют специализированные механизмы, направленные на их обнаружение и восстановление. Одним из таких механизмов является процесс эксцизионной репарации, который заключается в выявлении и удалении поврежденных участков ДНК, что способствует поддержанию ее стабильности и функциональной целостности [5].
При этом для опухолевой ткани все не так однозначно. Активация механизмов эксцизионной репарации в опухолевых клетках может оказывать негативное влияние на эффективность терапии, способствуя восстановлению повреждений ДНК, вызванных химиотерапевтическими агентами или радиационным воздействием [6]. Это приводит к повышению устойчивости опухоли к лечению и снижению вероятности достижения pCR. Таким образом, активация системы эксцизионной репарации в опухолевой ткани ассоциирована с неблагоприятным прогнозом и может рассматриваться как фактор, ограничивающий эффективность противоопухолевой терапии.
В связи с этим для HER2-негативного РМЖ, лишенного применения таргетной анти-HER2-
терапии, проблема лекарственной устойчивости стоит особенно остро. Поэтому крайне важен поиск прогностических маркеров полной или частичной регрессии опухоли, что позволит оптимизировать выбор неоадъювантного лечения для каждой пациентки [7]. В последние годы активно разрабатываются подходы к повышению эффективности терапии HER2-негативного РМЖ за счет комбинирования стандартной НХТ с новыми препаратами. Например, показано, что добавление ингибитора PARP (олапариба) к НХТ продемонстрировало повышение частоты pCR у данной категории пациенток [8]. При этом даже интенсивные режимы лечения не гарантируют развития полной регрессии опухоли [8], поэтому для точного прогнозирования и подбора оптимального режима НХТ необходимы надежные молекулярно-биологические маркеры чувствительности опухоли.
В настоящее время одним из перспективных направлений в поиске таких маркеров является оценка экспрессии генов, связанных с репарацией ДНК в опухоли [9]. Экспрессия этих генов имеет важное прогностическое значение, поскольку отражает способность опухолевых клеток устранять повреждения ДНК, вызванные лечением. Например, повышенная экспрессия гена ERCC1 (компонента системы эксцизионной репарации) ассоциируется с неблагоприятным прогнозом и сниженной эффективностью химиотерапии при РМЖ [10]. Таким образом, уровень экспрессии данных генов может служить ключевым показателем эффективности проводимой терапии.
Цель исследования – оценка уровня экспрессии генов эксцизионной репарации (ГЭР) в опухоли молочной железы люминального В HER2-негативного подтипа в процессе лечения при применении стандартных схем неоадъювантной химиотерапии.
Материал и методы.
В ретроспективное исследование включены 42 больные (табл. 1) с морфологически верифицированным раком молочной железы T1–4N0–3M0 (IIA–IIIB стадии) люминального В HER2-негативного подтипа, в возрасте 24–68 лет (средний возраст 47,1 ± 0,3 года). Люминальный В
HER2-негативный подтип определялся как ER +, PR + или -, Ki67>30 %.
В соответствии с «Consensus Conference on Neoadjuvant Chemotherapy in Carcinoma of the Breast, April 26–28, 2003, Philadelphia, Pennsylvania» в неоадъювантном режиме пациентки получали 4–8 курсов химиотерапии по схемам FAC (фторурацил, доксорубицин, циклофосфан), АС (доксорубицин, циклофосфан), CAX (циклофосфан, доксорубицин, капецитабин), ACT (доксорубицин, циклофосфан, таксотер), АТ (доксорубицин, таксотер) и монотерапию таксотером. Эффективность предоперационной химиотерапии оценивалась по критериям ВОЗ и Международного противоракового союза (International Union Against Cancer) с помощью УЗИ и/или маммографии, которые проводились до лечения, после 2 курсов НХТ и перед операцией. Регистрировались полная регрессия, частичная регрессия (уменьшение объема опухоли более чем на 50 %), стабилизация (снижение объема менее чем на 50 % или увеличение не более чем на 25 %) и прогрессирование (увеличение объема опухоли более чем на 25 %).
В зависимости от применяемых схем неоадъювантной химиотерапии все пациентки разделены на 2 группы. В состав 1-й группы (n=29) вошли пациентки, получившие НХТ по схемам CAX (циклофосфан, доксорубицин, капецитабин), ACT (доксорубицин, циклофосфан, таксотер) и FAC (фторурацил, доксорубицин, циклофосфамид). Пациенткам 2-й группы (n=13) назначено предоперационное химиотерапевтическое лечение по схеме АТ (доксорубицин, таксотер), а также таксотером в монорежиме.
Тестирование экспрессии рецепторов эстрогена, прогестерона и HER2neu выполнено в соответствии с обновленными рекомендациями по клинической практике [11, 12]: люминальным B HER2-негативным подтипом считался ER+, PR+, HER2-, Ki67>20 %. В соответствии с дизайном исследования (рис. 1) в качестве исследуемого материала использованы парные биопсийные опухолевые образцы (~10 мм3), взятые до лечения под контролем УЗИ, и операционный материал (~60–70 мм3) после НХТ. Образцы опухоли помещали в раствор RNAlater (Ambion, USA) и сохраняли при температуре -80 ºС (после 24-часовой инкубации при +4 ºС) для дальнейшего выделения РНК.
Биопсийный материал до лечения/ Tumor
Выделение РНК/Total RNA extraction RNeasymini Kit
Полнотранскриптомныймикроматричный aHa.llliAVhole-transcriptoine microarray analysis
Clariom™ S Assay, human (ThetmoFisher Scientific, USA)
Рис. 1. Дизайн исследования. Примечание: рисунок выполнен авторами Fig. 1. Study design. Note: created by the authors
Таблица 1/table 1
Клинико-морфологические параметры больных РМЖ, включенных в исследование
Clinical and morphological parameters of breast cancer patients included in the study
|
Клинико-морфологический параметр/Clinical and morphological parameter |
Число больных/ Number of patients |
|
|
Возраст (лет)/Age (years) |
≤45 |
16 (38,1 %) |
|
>45 |
26 (61,9 %) |
|
|
Менструальный статус/ |
Пременопауза/Premenopause |
29 (69,0 %) |
|
Menstrual status |
Постменопауза/Postmenopause |
13 (31,0 %) |
|
Инвазивный протоковый рак/Invasive ductal carcinoma |
31 (73,8 %) |
|
|
Гистологический тип/ Histological type |
Инвазивный дольковый рак/Invasive lobular carcinoma |
4 (9,5 %) |
|
Другие типы/Other types |
7 (16,7 %) |
|
|
T1 |
3 (7,15 %) |
|
|
Размер опухоли/ |
T2 |
35 (83,3 %) |
|
Tumor size |
T3 |
1 (2,4 %) |
|
T4 |
3 (7,15 %) |
|
|
N0 |
15 (35,71 %) |
|
|
Лимфогенное метастазирование/ |
N1 |
19 (45,24 %) |
|
Lymphatic metastasis |
N2 |
3 (7,15 %) |
|
N3 |
5 (11,9 %) |
|
|
Гистологическая форма/ |
Уницентрическая/Unicentric |
27 (64,3 %) |
|
Histological form |
Мультицентрическая/Multicentric |
15 (35,7 %) |
|
CAX |
11 (26,2 %) |
|
|
Схема НХТ/NAC scheme |
FAC/АС |
16 (38,1 %) |
|
Таксотер/Taxotere |
10 (23,8 %) |
|
|
АТ/АСТ |
5 (11,9 %) |
|
|
Прогрессирование/Progression |
1 (2,4 %) |
|
|
Непосредственная эффективность НХТ/ Response to NAC |
Стабилизация/Stabilization |
13 (30,9 %) |
|
Частичная регрессия/Partial regression |
27 (64,3 %) |
|
|
Полная регрессия/Complete regression |
1 (2,4 %) |
|
|
Среднее время наблюдения за пациентками, мес/ Average observation time for patients, month (M ± SE) |
63,4 ± 1,2 (min-max: 5–148) |
|
|
Частота метастазирования/Metastasis rate |
18 (31,7 %) |
|
|
Частота рецидивирования/Recurrence rate |
3 (7,15 %) |
|
Примечание: таблица составлена авторами.
Note: created by the authors.
Таблица 2/table 2
ДЭГ группы эксцизионной репарации в опухоли молочной железы для всех пациенток, включенных в исследование, до лечения, в зависимости от схемы НХТ differentially expressed of the excision repair group in breast tumors for all patients included in the study before treatment, depending on the naC regimen
|
Схемы НХТ/NAC regimen |
P-val |
|||
|
Ген/Gene |
Антрациклин-содержащие/ Anthracycline-containing |
Таксан-содержащие/ Taxane-containing |
Fold Change |
|
|
GTF2H5 |
8,84 |
10,22 |
-2,6 |
0,0157 |
|
CDK7 |
12,71 |
13,93 |
-2,33 |
0,0143 |
|
RBX1 |
13,35 |
14,49 |
-2,22 |
0,0151 |
|
RPA3 |
11,92 |
13,06 |
-2,2 |
0,0064 |
|
CETN2 |
13,36 |
14,37 |
-2,02 |
0,0068 |
|
RFC1 |
11,92 |
12,93 |
-2 |
0,0189 |
Примечание: таблица составлена авторами.
Note: created by the authors.
Таблица 3/table 3
Число пациенток с наличием и отсутствием объективного ответа на НХТ при применении стандартных схем лечения number of patients with and without an objective response to naC using standard treatment regimens
|
Схемы НХТ/NAC regimen |
Частичная регрессия/ Partial tumor regression |
Стабилизация и прогрессирование/ Stabilization and progression |
Всего/ Total |
|
Антрациклин-содержащие/ Anthracycline-containing (CAX, ACT, FAC, АС) |
20 |
9 |
29 |
|
Таксан-содержащие (AT, таксотер в монорежиме)/ Taxane-containing regimens (AT, Taxotere in monotherapy) |
8 |
5* |
13 |