Экспрессия генов РСА3 и TMPRSS2:ERG в биоптатах при доброкачественной гиперплазии, интраэпителиальной неоплазии и раке предстательной железы

25.11.2015
816

1 НИИ урологии им. Н. А. Лопаткина – филиал ФГБУ НМИРЦ Минздрава России, Москва; 2 ФГБНУ «Медико-генетический научный центр», Москва
Морфологическое исследование биоптатов при подозрении на рак предстательной железы (РПЖ) зачастую представляет собой сложную задачу вследствие гетерогенности и мультифокальности опухолей. В то же время накоплены данные о потенциальных молекулярно-генетических маркерах РПЖ. Целью настоящей работы было определить экспрессию генов РСА3 и TMPRSS2:ERG в биоптатах при доброкачественной гиперплазии (ДГПЖ), интраэпителиальной неоплазии (ПИН) низкой и высокой степеней, РПЖ для выяснения диагностической значимости анализа экспрессии указанных генов при доброкачественных и предраковых изменениях в простате. Из 53 биоптатов выделяли РНК, проводили обратную транскрипцию, затем анализировали экспрессию генов методом ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ) и определяли показатель deltaCt, равный Ct(PCA3)–Ct(KLK3). При ДГПЖ среднее значение deltaCt составило 8,28±3,13, ПИН низкой степени – 8,56±2,64, ПИН высокой степени – 8,98±1,69, РПЖ – 1,08±2,36. Показано, что deltaCt не различается у пациентов с ДГПЖ, ПИН низкой и высокой степеней, тогда как достоверно увеличен при РПЖ относительно любой из трех вышеперечисленных групп (р<0,0001). Экспрессия TMPRSS2:ERG отсутствовала в образцах ДГПЖ, ПИН низкой и высокой степеней, но была выявлена в 40% (4/10) случаев РПЖ. Проведение ROC-анализа показало, что AUC (площадь под ROC-кривой с 95% доверительными интервалами, р<0,0001) составляет 0,98±0,02 при анализе сочетания гиперэкспрессии РСА3 и TMPRSS2:ERG. Таким образом, анализ экспрессии РСА3 и химерного онкогена TMPRSS2:ERG в биоптатах не позволяет проводить дифференциальную диагностику ДГПЖ, ПИН низкой и высокой степеней. Вместе с тем гиперэкспрессия РСА3 и экспрессия TMPRSS2:ERG характерны для РПЖ. Анализ экспрессии этих генов с помощью предложенной модификации ПЦР-РВ при пороговом уровне deltaCt 3,22 позволяет с диагностической точностью 90% выявлять в биоптатах РПЖ.

Введение. Рак предстательной железы (РПЖ) входит в число наиболее часто встречающихся опухолей у мужского населения России как по заболеваемости, так и в структуре смертности от злокачественных новообразований [1]. Скрининговым тестом на РПЖ является измерение концентрации простатспецифичного антигена (ПСА) в крови, положительный результат которого, подтвержденный при повторном исследовании, может служить показанием к биопсии. Морфологическое исследование вследствие гетерогенности и мультифокальности опухолей не всегда позволяет выявлять РПЖ в биоптатах предстательной железы и требует высокой квалификации патолога. Зачастую доброкачественные гиперпластические железистые структуры (ДГПЖ) соседствуют с фокусами интраэпителиальной неоплазии (ПИН) и аденокарциномы различной степени дифференцировки [2].

В настоящее время накоплены данные о молекулярно-генетических нарушениях при РПЖ, некоторые из которых рассматривают в качестве диагностических маркеров. В частности, методом дифференциального дисплея выявили кДНК гена PCA3 (prostate cancer gene 3), гиперэкспрессия которого характерна для РПЖ. Продукт гена PCA3 относится к некодирующим РНК, представлен рядом изоформ из-за альтернативного сплайсинга, разных сайтов инициации и терминации транскрипции, локализован внутри интрона 6-го гена PRUNE2, задействованного в регуляции клеточной пролифераци [3, 4]. Показано, что в аденокарциноме предстательной железы экспрессия РСА3 в 60–70 раз превышает таковую в морфологически не измененной ткани [5]. Анализ экспрессии РСА3 относительно тканеспецифичного контроля – экспрессии гена KLK3 – с помощью набора Progensa («Gene-Probe Inc.», США) в моче применяют для решения вопроса о целесообразности повторной биопсии у пациентов с подозрением на РПЖ при повышенном уровне ПСА и отрицательном результате первой биопсии [6]. Кроме того, опубликованы результаты исследований, проведенных более чем у 3000 пациентов, которые показали, что анализ экспрессии PCA3 в моче можно использовать при первичной диагностике как независимый предиктор обнаружения РПЖ [7].

Ген РСА3 гиперэкспрессируется в опухоли относительно нормальной ткани. В то же время любой онкомаркер, концентрация которого при наличии опухоли превышает его концентрацию в норме на некоторую величину, имеет, как правило, «серую зону» пограничных значений. С этим связана проблема выбора пограничного значения экспрессии PCA3. Например, при использовании Progensa пороговое значение для диагностики РПЖ составляет 35 баллов, для повышения чувствительности теста в скрининговых целях оно может быть снижено до 20–25 баллов [8, 9]. Показано, что анализ экспрессии РСА3 в моче не может быть использован для диагностики предопухолевых изменений (РПЖ против ПИН или ДГПЖ), хотя различие экспрессии этого гена в биоптатах РПЖ, ПИН, ДГПЖ и в норме, а также влияние инвазивных диагностических процедур и других факторов на его экспрессию остаются предметом дискуссии [10–12].

Анализ экспрессии РСА3 – информативный метод в диагностике РПЖ, однако для широкого применения РСА3 как индивидуального маркера целесообразно увеличить его диагностическую точность. Это может быть достигнуто при мультиплексном анализе РСА3 вместе с другими генами, экспрессия которых специфична для РПЖ, например TMPRSS2:ERG. При РПЖ образуются химерные гены, представляющие собой продукт слияния 5’-нетранслируемой области гена TMPRSS2, с генами семейства транскрипционных факторов ETS. В подавляющем большинстве случаев химерный ген представлен TMPRSS2:ERG, который выявляют в 30–50% случаев РПЖ. Образование этого химерного онкогена является ранним событием в канцерогенезе РПЖ. Существуют различные данные о его частоте в гиперплазированной ткани и предраковых изменениях предстательной железы: одни авторы свидетельствуют об отсутствии TMPRSS2:ERG при ДГПЖ и в нормальной ткани органа [13, 14], другие обнаружили его экспрессию в 8% ДГПЖ и 15% морфологически не измененной ткани, непосредственно прилегающей к РПЖ [15]. В очагах ПИН высокой и низкой степеней (ПИН ВС и ПИН НС соответственно) экспрессия TMPRSS2:ERG выявлена в 10–15% случаев [16, 17]. Иными словами, при высокой специфичности этого изменения для РПЖ от...

Список литературы

1. Злокачественные новообразования в России в 2012 году (заболеваемость и смертность). Под ред. А.Д. Каприна, В.В. Старинского, Г.В. Петровой. М.: ФГБУ «МНИОИ им. П.А. Герцена» Минздрава России, 2014. 250 с.

2. Пальцев М.А., Залетаев Д.В. Системы генетических и эпигенетических маркеров в диагностике онкологических заболеваний. М.: Медицина, 2009. 153–187.

3. Clarke R.A., Zhao Z., Guo A.Y., Roper K., Teng L., Fang Z.M., Samaratunga H., Lavin M.F., Gardiner R.A. New genomic structure for prostate cancer specific gene 3 (PCA3) within BMMC1: implication for prostate cancer detection and progression. PLoS ONE. 2009;4(3):e4995.

4. Ефремов Г.Д., Сивков А.В., Михайленко Д.С., Григорьева М.В. Комбинация маркеров РСА3 и TMPRSS2-ERG в ранней диагностике рака предстательной железы (обзор литературы). Экспериментальная и клиническая урология. 2014;3:20–26.

5. Killick E., Bancroft E., Kote-Jarai Z., Eeles R. Beyond prostate-specific antigen future biomarkers for the early detection and management of prostate cancer. Clin. Oncol. 2012;24:545–555.

6. Kirby R., Fitzpatrick J.M. Optimising repeat prostate biopsy decisions and procedures. BJU Int. 2012;109(12):1750–1754.

7. Chevli K.K., Duff M., Walter P., Yu C., Capuder B., Elshafei A., Malczewski S., Kattan M.W., Jones J.S. Urinary PCA3 as a Predictor of Prostate Cancer in a Cohort of 3,073 Men Undergoing Initial Prostate Biopsy. J. Urol. 2014;191(6):1743–1748.

8. Capoluongo E., Zambon C.F., Basso D., Boccia S., Rocchetti S., Leoncini E., Palumbo S., Padoan A., Albino G., Todaro A., Prayer-Galetti T., Zattoni F., Zuppi C., Plebani M. PCA3 score of 20 could improve prostate cancer detection: results obtained on 734 Italian individuals. Clin. Chim. Acta. 2014;429:46–50.

9. Pepe P., Fraggetta F., Galia A., Skonieczny G., Aragona F. PCA3 score and prostate cancer diagnosis at repeated saturation biopsy. Which cut-off: 20 or 35? Int. Braz. J. Urol. 2012;38(4):489–495.

10. De Luca S., Passera R., Milillo A., Coda R., Randone D.F. Histological chronic prostatitis and high-grade prostate intra-epithelial neoplasia do not influence urinary prostate cancer gene 3 score. BJU Int. 2012;110(11 Pt B):E778–E782.

11. De Luca S., Passera R., Cappia S., Bollito E., Randone D.F., Milillo A., Papotti M., Porpiglia F. Fluctuation in prostate cancer gene 3 (PCA3) score in men undergoing first or repeat prostate biopsies. BJU Int. 2014;114:E56–E61.

12. Klatte T., Waldert M., de Martino M., Schatzl G., Mannhalter C., Remzi M. Age-specific PCA3 score reference values for diagnosis of prostate cancer. World J. Urol. 2012;30:405–410.

13. Chan S.W., Nguyen P.N., Violette P., Brimo F., Taguchi Y., Aprikian A., Chen J.Z. Early detection of clinically significant prostate cancer at diagnosis: a prospective study using a novel panel of TMPRSS2:ETS fusion gene markers. Cancer Med. 2013;2(1):63–75.

14. Young A., Palanisamy N., Siddiqui J., Wood D.P., Wei J.T., Chinnaiyan A.M., Kunju L.P., Tomlins S.A. Correlation of urine TMPRSS2:ERG and PCA3 to ERG+ and total prostate cancer burden. Am. J. Clin. Pathol. 2012;138(5):685–696.

15. Robert G., Jannink S., Smit F., Aalders T., Hessels D., Cremers R., Mulders P.F., Schalken J.A. Rational basis for the combination of PCA3 and the TMPRSS2:ERG gene fusion for prostate cancer diagnosis. Prostate. 2013;73(2):113–120.

16. Park K., Dalton J.T., Narayanan R., Barbieri C.E., Hancock M.L., Bostwick D.G., Steiner M.S., Rubin M.A. TMPRSS2:ERG gene fusion predicts subsequent detection of prostate cancer in patients with high-grade prostatic intraepithelial neoplasia. J. Clin. Oncol. 2014;32(3):206–211.

17. Leyten G.H., Hessels D., Jannink S.A., Smit F.P., de Jong H., Cornel E.B., de Reijke T.M., Vergunst H., Kil P., Knipscheer B.C., van Oort I.M., Mulders P.F., Hulsbergen-van de Kaa C.A., Schalken J.A. Prospective multicentre evaluation of PCA3 and TMPRSS2:ERG gene fusions as diagnostic and prognostic urinary biomarkers of prostate cancer. Eur Urol. 2014;65(3):534–542.

18. Goode R.R., Marshall S.J., Duff M., Chevli E., Chevli K.K. Use of PCA3 in detecting prostate cancer in initial and repeat prostate biopsy patients. Prostate. 2013;73(1):48–53.

19. Hansen J., Auprich M., Ahyai S.A. Initial prostate biopsy: development and internal validation of a biopsy-specific nomogram based on the prostate cancer antigen 3 assay. Eur. Urol. 2013;63(2):201–209.

20. De Luca S., Passera R., Bollito E., Manfredi M., Scarpa R.M., Sottile A., Randone D.F., Porpiglia F. Comparison of prostate cancer gene 3 score, prostate health index and percentage free prostate-specific antigen for differentiating histological inflammation from prostate cancer and other non-neoplastic alterations of the prostate at initial biopsy. Anticancer Res. 2014;34:7159–7166.

21. Merola R., Tomao L., Antenucci A., Sperduti I., Sentinelli S., Masi S., Mandoj C., Orlandi G., Papalia R., Guaglianone S., Costantini M., Cusumano G., Cigliana G., Ascenzi P., Gallucci M., Conti L. PCA3 in prostate cancer and tumor aggressiveness detection on 407 high-risk patients: a National Cancer Institute experience. J. Exp. Clin. Cancer Res. 2015;34:15.

22. Luo Y., Gou X., Huang P., Mou C. The PCA3 test for guiding repeat biopsy of prostate cancer and its cut-off score: a systematic review and meta-analysis. Asian J. Androl. 2014;16:487–492.

23. Wang Y., Liu X.J., Yao X.D. Function of PCA3 in prostate tissue and clinical research progress on developing a PCA3 score. Chin. J. Cancer Res. 2014;26(4):493–500.

24. Ng C.F., Yeung R., Chiu P., Lam N.Y., Chow J., Chan B. The role of urine prostate cancer antigen 3 mRNA levels in the diagnosis of prostate cancer among Hong Kong Chinese patients. Hong Kong Med. J. 2012;18:459–465.

25. Foj L., Mila M., Mengual L., Luque P., Alcaraz A., Jiménez W., Filella X. Real-time PCR PCA3 assay is a useful test measured in urine to improve prostate cancer detection. Clinica Chimica Acta. 2014;435:53–58.

26. Chan S.W., Nguyen P.N., Violette P., Brimo F., Taguchi Y., Aprikian A., Chen J.Z. Early detection of clinically significant prostate cancer at diagnosis: a prospective study using a novel panel of TMPRSS2:ETS fusion gene markers. Cancer Medicine. 2013;2(1):63–75.

27. Yao Y.H., Wang H., Li B.G., Tang Y. Evaluation of the TMPRSS2:ERG fusion for the detection of prostate cancer: a systematic review and meta-analysis. Tumor Biol. 2014;35(3):2157–2166.

28. Taris M., Irani J., Blanchet P., Multigner L., Cathelineau X., Fromont G. ERG expression in prostate cancer: the prognostic paradox. Prostate. 2014;74:1481–1487.

29. Eguchi F.C., Faria E.F., Neto C.S., Longatto-Filho A., Zanardo-Oliveira C., Taboga S.R., Campos S.G. The role of TMPRSS2 :ERG in molecular stratification of Pca and its association with tumor aggressiveness: a study in Brazilian patients. Sci Rep. 2014;35:9597–9602.

30. Velarti S., Dimitriadis E., Kontogianni-Katsarou K., Savvani A., Sdrolia E., Pantazi G., Stefanakis S., Trangas T., Pandis N., Petraki K. Detection of TMPRSS2:ERG fusion gene in benign prostatic hyperplasia. Tumor Biol. 2014;35:9597–9602.

31. Burdova A., Bouchal J., Tavandzis S., Kolar Z. TMPRSS2-ERG gene fusion in prostate cancer. Biomed. Pap. Med. Fac. Univ. Palacky Olomouc. Czech. Repub. 2014;158(4):502–510.

32. Udager A.M., Shi Y., Tomlins S.A., Alva A., Siddiqui J., Cao X., Pienta K.J., Jiang H., Chinnaiyan A.M., Mehra R. Frequent discordance between ERG gene rearrangement and ERG protein expression in a rapid autopsy cohort of patients with lethal, metastatic, castration-resistant prostate cancer. Prostate. 2014;74(12):1199–1208.

33. Tandefelt D.G., Boormans J., Hermans K., Trapman J. ETS fusion genes in prostate cancer. Endocrine-Related Cancer. 2014;21:R143–R152.

34. Park K., Dalton J.T., Narayanan R., Barbieri C.E., Hancock M.L., Bostwick D.G., Steiner M.S., Rubin M.A. TMPRSS2:ERG gene fusion predicts subsequent detection of prostate cancer in patients with high-grade prostatic intraepithelial neoplasia. J. Clin. Oncol. 2013;32:206–211.

35. Altintas D.M., Allioli N., Decaussin M., de Bernard S., Ruffion A., Samarut J., Vlaeminck-Guillem V. Differentially expressed androgen-regulated genes in androgen-sensitive tissues reveal potential biomarkers of early prostate cancer. PLoS ONE. 2013;8(6):e66278.

36. Hansen J., Auprich M., Ahyai S.A. Initial prostate biopsy: development and internal validation of a biopsy-specific nomogram based on the prostate cancer antigen 3 assay. Eur. Urol. 2013;63(2):201–209.

37. Perdona S., Bruzzese D., Ferro M., Autorino R., Marino A., Mazzarella C., Perruolo G., Longo M., Spinelli R., Di Lorenzo G., Oliva A., De Sio M., Damiano R., Altieri V., Terracciano D. Prostate health index (phi) and prostate cancer antigen 3 (PCA3) significantly improve diagnostic accuracy in patients undergoing prostate biopsy. Prostate. 2013;73(3):227–235.

38. Sartori D.A., Chan D.W. Biomarkers in prostate cancer: what’s new? Curr. Opin. Oncol. 2014;26(3):259–264.

Об авторах / Для корреспонденции

Автор для связи: Д. С. Михайленко – в.н.с., к.м.н.; e-mail: dimserg@mail.ru

Полный текст публикаций доступен только подписчикам

Нет комментариев

Комментариев: 0

Вы не можете оставлять комментарии
Пожалуйста, авторизуйтесь

Статьи по теме

Все номера

Смотрите также