Метилирование опухолеассоциированных генов при плоскоклеточном раке головы и шеи

Введение. Злокачественные новообразования органов головы и шеи представляют собой гетерогенную группу злокачественных опухолей различной этиологии, молекулярные механизмы возникновения которых остаются не до конца изученными.

Цель исследования – изучение статуса метилирования промоторной области ряда опухолеассоциированных генов (RASSF1A, RASSF2, RASSF5, CDO1, MEST и WIF1) у больных плоскоклеточным раком головы и шеи.

Материалы и методы. Количественная оценка уровня метилирования генов проводилась с использованием методов бисульфитной конверсии и метил-чувствительного анализа кривых плавления с высоким разрешением. В исследование были включены 25 пациентов (21 мужчина и 4 женщины) с плоскоклеточным раком головы и шеи.

Результаты. Выявлены достоверные различия в уровнях метилирования ДНК в генах CDO1 и WIF1 в опухолевых и нормальных тканях во всех группах и подгруппах пациентов (рак гортани и другие виды рака, ороговевающий и неороговевающий плоскоклеточный рак головы и шеи, первичная и рецидивная опухоли, курящие и некурящие). Также установлено, что уровень метилирования в гене CDO1 в опухолевой ткани выше в подгруппах пациентов с опухолями Т4 и Т3 по сравнению с пациентами с опухолями Т2.

Заключение. Повышение уровня метилирования генов CDO1 и WIF1 и, следовательно, изменение их экспрессии входят в число молекулярных механизмов развития плоскоклеточного рака головы и шеи и могут быть рассмотрены в качестве прогностических и диагностических маркеров данной патологии.

1. Demokan S., Dalay N. Role of DNA methylation in head and neck cancer. Clin Epigenet 2011;2:123–50. DOI: 10.1007/s13148-011-0045-3

2. Злокачественные новообразования в России в 2016 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петровой. М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2018. 250 с.

3. Siegel R.L., Miller K.D., Fuchs H.E., Jemal A. Cancer statistics, 2022. CA Cancer J Clin 2022;72:7. DOI: 10.3322/caac.21708

4. Marcu L.G., Yeoh E. A review of risk factors and genetic alterations in head and neck carcinogenesis and implications for current and future approaches to treatment. J Cancer Res Clin Oncol 2009;135(10):1303–14. DOI: 10.1007/s00432-009-0648-7

5. World Health Organization. World health report 2002: reducing risks, promoting healthy life. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/9241562072.

6. World Health Organization. WHO global report on trends in tobacco smoking 2000–2025, 2015. Available at: https://www.who.int/publications/i/item/who-global-report-on-trends-in-prevalence-of-tobacco-use-2000-2025-third-edition.

7. Global Cancer Observatory. International Agency for Research on Cancer. World Health Organization. Available at: https://gco.iarc.fr/tomorrow/en/dataviz/bubbles?types=0&sexes=1_2&mode=population&group_populations=0&multiple_populations=1&multiple_cancers=1&cancers=39&populations=903_904_905_908_909_935&apc=cat_ca20v1.5_ca23v-1.5&group_cancers=1.

8. Gupta Sh., Kumar P., Maini J. et al. Epigenetic biomarkers in head and neck cancer. J Cancer Genetics Biomark 2018. DOI: 10.14302/issn.2572-3030.jcgb-18-2428. Available at: https://www.researchgate.net/publication/329389358_Epigenetic_Biomarkers_in_Head_and_Neck_Cancer.

9. Castilho R.M., Squarize C.H., Almeida L.O. Epigenetic modifications and head and neck cancer: Implications for tumor progression and resistance to therapy. Int J Mol Sci 2017;18(7):1506. DOI: 10.3390/ijms18071506

10. Ovchinnikov D.A., Cooper M.A., Pandit P. et al. Tumor-suppressor gene promoter hypermethylation in saliva of head and neck cancer patients. Transl Oncol 2012;5(5):321–6. DOI: 10.1593/tlo.12232

11. Liyanage C., Wathupola A., Muraleetharan S. et al. Promoter hypermethylation of tumorsuppressor genes p16INK4a, RASSF1A, TIMP3, and PCQAP/MED15 in salivary DNA as a quadruple biomarker panel for early detection of oral and oropharyngeal cancers. Biomolecules 2019;9(4):148. DOI: 10.3390/biom9040148

12. Righini C.A., de Fraipont F., Timsit J.F. et al. Tumor-specific methylation in saliva: a promising biomarker for early detection of head and neck cancer recurrence. Clin Cancer Res 2007;13(4):1179–85. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-06-2027

13. Arantes L.M.R.B., De Carvalho A.C., Melendez M.E., Carvalho A.L. Serum, plasma and saliva biomarkers for head and neck cancer. Expert Rev Mol Diagn 2018;18(1):85–112. DOI: 10.1080/14737159.2017.1404906

14. Zhou C., Ye M., Ni S. et al. DNA methylation biomarkers for head and neck squamous cell carcinoma. Epigenetics 2018;13(4):398– 409. DOI: 10.1080/15592294.2018.1465790

15. Noorlag R., van Kempen P.M.W., Moelans C.B. et al. Promoter hypermethylation using 24-gene array in early head and neck cancer better outcome in oral than in oropharyngeal cancer. Epigenetics 2014;9(9):1220–7. DOI: 10.4161/epi.29785

16. Красный А.М., Куревлев С.В., Садекова А.А. и др. Профиль метилирования генов первичной опухоли у больных люминальным HER2-негативным раком молочной железы при метастазировании в регионарные лимфатические узлы. Биомедицинская химия 2021;67(1):88–94.

17. Słomka M., Sobalska-Kwapis M., Wachulec M. et al. High resolution melting (HRM) for high-throughput genotyping – limitations and caveats in practical case studies. Int J Mol Sci 2017;18(11):2316. DOI: 10.3390/ijms18112316

18. Yeh K.T., Chang J.G., Lin T.H. et al. Correlation between protein expression and epigenetic and mutation changes of Wnt pathway-related genes in oral cancer. Int J Oncol 2003;23(4):1001–7. DOI: 10.3892/ijo.23.4.1001

19. Brait M., Ling Sh., J. Nagpal K. et al. Cysteine dioxygenase 1 is a tumor suppressor gene silenced by promoter methylation in multiple human cancers. PLoS One 2012;7(9):e44951. DOI: 10.1371/journal.pone.0044951

20. Sjoblom T., Jones S., Wood L.D. et al. The consensus coding sequences of human breast and colorectal cancers. Science 2006;314(5797):268–74. DOI: 10.1126/science.1133427

21. Minatani N., Waraya M., Yamashita K. et al. Prognostic significance of promoter DNA hypermethylation of cysteine dioxygenase 1 (CDO1) gene in primary breast cancer. PLoS One 2016;11(1):e0144862. DOI: 10.1371/journal.pone.0144862

22. Meller S., Zipfel L., Gevensleben H. et al. CDO1 promoter methylation is associated with gene silencing and is a prognostic biomarker for biochemical recurrence-free survival in prostate cancer patients. Epigenetics 2016;11(12):871–80. DOI: 10.1080/15592294.2016.1241931

23. Yang T.-M., Leu S.-W., Li J.-M. et al. WIF-1 promoter region hypermethylation as an adjuvant diagnostic marker for non-small cell lung cancer-related malignant pleural effusions. J Cancer Res Clin Oncol 2009;135(7):919–24. DOI: 10.1007/s00432-008-0527-7

24. Paluszczakm J., Sarbak J., Kostrzewska-Poczekaj M. et al. The negative regulators of Wnt pathway – DACH1, DKK1, and WIF1 are methylated in oral and oropharyngeal cancer and WIF1 methylation predicts shorter survival. Tumor Biol 2015;36(4):2855– 61. DOI: 10.1007/s13277-014-2913

25. Pannone G.B.P., Santoro A., Franco R. et al. WNT pathway in oral cancer: epigenetic inactivation of WNT-inhibitors. Oncol Rep 2010;24(4):1035–41. DOI: 10.3892/or.2010.1035

26. Supic G., Kozomara R., Jovic N. et al. Hypermethylation of RUNX3 but not WIF1 gene and its association with stage and nodal status of tongue cancers. Oral Dis 2011;17(8):794–800. DOI: 10.1111/j.1601-0825.2011.01838

27. Takashi I., Minoru T., Suzuki H. et al. Epigenetic inactivation of RASSF2 in oral squamous cell carcinoma. Cancer Sci 2008;99(5):958–66. DOI: 10.1111/j.1349-7006.2008.00769

28. Ogi K., Toyota M., Ohe-Toyota M. et al. Aberrant methylation of multiple genes and clinicopathological features in oral squamous cell carcinoma. Clin Cancer Res 2002;8(10):3164–71.

29. Zhang Z., Van Sun D., Do N. et al. Inactivation of RASSF2A by promoter methylation correlates with lymph node metastasis in nasopharyngeal carcinoma. Int J Cancer 2007;120:32–8. DOI: 10.1002/ijc.22185

30. Lo K.W., Kwong J., Hui A.B. et al. High frequency of promoter hypermethylation of RASSF1A in nasopharyngeal carcinoma. Cancer Res 2001;61(10):3877–81. DOI: 10.1080/00313020500058623

31. Strzelczyka J.K., Krakowczykb Ł., Owczarekc A.J. Methylation status of SFRP1, SFRP2, RASSF1A, RARβ and DAPK1 genes in patients with oral squamous cell carcinoma. Arc Oral Biol 2019;98:265–72. DOI: 10.1016/j.archoralbio.2018.12.001

32. Kerjean A., Dupont J.M., Vasseur C. et al. Establishment of the paternal methylation imprint of the human H19 and MEST/PEG1 genes during spermatogenesis. Hum Mol Genet 2000 ;9(14):2183–7. DOI: 10.1093/hmg/9.14.2183

33. Boot A., Oosting J., de Miranda N. et al. Imprinted survival genes preclude loss of heterozygosity of chromosome 7 in cancer cells. J Pathol 2016;240(1):72–83. DOI: 10.1002/path.4756

34. Dohi O., Yasui K., Gen Y. et al. Epigenetic silencing of miR-335 and its host gene MEST in hepatocellular carcinoma. Int J Oncol 2013;42(2):411–8. DOI: 10.3892/ijo.2012.1724