Сравнительный транскриптомный анализ цервикальных интраэпителиальных неоплазий и рака шейки матки ранних стадий: поиск механизмов инвазии и метастазирования

Цель: Сравнить транскриптомные профили раннего инвазивного рака шейки матки (РШМ) и предшествующей ему пре-инвазивной неоплазии тяжелой степени; выявить гены и сигнальные пути, активность которых различается между инвазивной и неинвазивной стадиями развития РШМ и которые имеют отношение к процессам инвазии и метастазирования, в том числе ангиогенезу, эпителиально-мезенхимальному превращению (ЭМП) и воспалению. Материалы и методы: В работе были использованы образцы нормального цервикального эпителия, ВПЧ () цервикальных интраэпителиальных неоплазий тяжелой степени (ЦИН2-3, включая рак in situ) и плоскоклеточной карциномы шейки матки I–II стадий (включая микроинвазивный рак IA1 стадии), полученные в ходе хирургической операции. Исследование транскриптома проводилось методом РНК-секвенирования на платформе Illumina.

На основе выявленных дифференциально экспрессированных генов (DEG) был проанализирован спектр задействованных сигнальных путей, а также сеть белок-белковых взаимодействий (PPI network) с использованием инструментов Gene Ontology (GO), KEGG PATHWAY, SPEED, STRING. Несколько маркеров ангиогенеза и ЭМП были выбраны для определения уровня экспрессии методами ПЦР в «реальном времени» и проточной цитометрии (с использованием диссоциированных образцов ткани).

Результаты: Обнаружено 201 DEG (FDR < 0,05), из них экспрессия 49 генов была повышена, а 152 — понижена в образцах инвазивного РШМ относительно ЦИН2-3. GO анализ показал обогащение 30 сигнальных путей, из которых существенная часть ассоциирована с ангиогенезом, морфогенезом сосудистой системы, эпителиальной дифференцировкой, а также с ответом на стресс и внешние стимулы, в том числе патогенного происхождения. Действительно, значительную долю DEG составляли гены-регуляторы ангиогенеза, ремоделирования цитоскелета и межклеточного матрикса, ЭМП, клеточной адгезии и миграции, в том числе компоненты WNT-, TGFBR-, SHH- и Hippo путей. Также отмечалось вовлечение значительного числа генов, связанных с воспалительным и противовирусным иммунным ответом, в том числе относимых к врожденной системе распознавания нуклеиновых кислот и интерфе-ронового ответа, что было подкреплено результатами STRING анализа.

Подтверждено избирательное подавление экспрессии маркеров эпителиальной (эпидермальной) дифференцировки и избирательное увеличение экспрессии мезенхимальных маркеров в процессе перехода от ЦИН к инвазивному раку, что может свидетельствовать об эпителиально-мезенхмаль-ной пластичности ВПЧ () РШМ. KEGG анализ выявил 5 значимых сигнальных путей: «DNA replication», «Influenza A», «Axon guidance», «Pyrimidine metabolism», «Renin secretion» (FDR< 0,05). В основе наблюдаемых при переходе к инвазивному росту изменений транскриптома, согласно SPEED, были определены TLR-, MAPK-, TNFa-, IL1-и WNT-зависимые механизмы. С помощью цитометрии дополнительно продемонстрирована специфичность изменений клеточной экспрессии трех маркеров ангиогенеза/ЭМП (HGFR, VEGFR3, SNAI2) в зависимости от уровня лимфоцитарного инфильтрата.

ЗЛОКАЧЕСТВЕННЫЕ ОПУХОЛИ

Российское общество клинической онкологии том / vol. 10 № 3s1 • 2020

MALIGNANT TUMOURS

Russian Society of Clinical Oncology

ТЕЗИСЫ ПОСТЕРНЫХ ДОКЛАДОВ И ПРИНЯТЫЕ К ПУБЛИКАЦИИ

Онкогинекология

Заключение: Полученные данные указывают на ключевую роль про-ангиогенных и про-ЭМП механизмов, ассоциированных с хроническим воспалением, в индукции инвазии и дальнейшем метастазировании РШМ. Описанные сигнальные пути предлагают спектр новых потенциальных молекулярных мишеней, что имеет значение для исследований, направленных на развитие методов диагностики и лечения вирус-ассоциированного рака.

Работа выполнена в рамках государственного задания Министерства науки и высшего образования РФ (проект № 0752-2020-0007; тема № АААА-А20-120070290151-6).