CC BY
20
DOI: 10.23868/202209008
РОЛЬ ПОЛИМОРФНЫХ ВАРИАНТОВ ГЕНА ЭКСЦИЗИОННОЙ РЕПАРАЦИИ БЙ002 В ПАТОГЕНЕЗЕ РАКА ЯИЧНИКОВ У ЖЕНЩИН РАЗНОГО ЭТНИЧЕСКОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ
Поступила: 12.06.2022 Принята к печати: 15.09.22 Опубликована on-line: 20.09.2022
Я.В. Валова1, 2*, Э.Т. Мингажева1, Д.С. Прокофьева1, Е.А. Андреева1, А.Х. Нургалиева1, Н.В. Екомасова1, 3, Э.К. Хуснутдинова1, 3
1 Башкирский государственный университет, Уфа, Россия
2 Уфимский научно-исследовательский институт медицины труда и экологии человека, Уфа, Россия
3 Институт биохимии и генетики Уфимского научного центра РАН, Уфа, Россия
THE ROLE OF POLYMORPHIC VARIANTS OF THE ERCC2 EXCISION REPAIR GENE
IN THE PATHOGENESIS OF OVARIAN CANCER IN WOMEN OF DIFFERENT ETHNIC ORIGINS
Y.V. Valova1, 2, E.T. Mingazheva1, D.S. Prokofieva1, E.A. Andreeva1, A.Kh. Nurgalieva1, N.V. Ekomasova1, 3, E.K. Khusnutdinova1, 3
1 Bashkir State University.», Ufa, Russia
2 Ufa Research Institute of Occupational Medicine and Human Ecology, Ufa, Russia
3 Institute of Biochemistry and Genetics of the Ufa Scientific Center of the RAS, Ufa, Russia
e-mail: [email protected]
Злокачественные новообразования яичников являются одной из наиболее часто выявляемых опухолей женской репродуктивной системы и одной из ведущих причин смертности от рака у женщин во всем мире. Несмотря на существенные успехи в области ранней диагностики и лечения заболевания процент выживаемости пациенток с данной формой онкопатологии все еще остается низким, что диктует необходимость дальнейшего исследования данной проблемы. Цель работы заключалась в оценке роли полиморфных вариантов rs13181 и rs238406 гена ERCC2 в развитии наследственных и спорадических форм рака яичников у женщин различной этнической принадлежности из Республики Башкортостан. Материалом для исследования послужили образцы ДНК женщин со спорадическими формами рака яичников (n=182), наследственными формами рака яичников (n=65) и женщин без онкологических заболеваний на момент забора крови (n=292) различного этнического происхождения. Генотипирование проводили методом полимеразной цепной реакции (ПЦР) с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. В результате проведенного исследования установлена ассоциация аллеля rsl3l81*C гена ERCC2 с риском развития наследственных и спорадических форм рака яичников у женщин русской этнической принадлежности. Выявлена ассоциация генотипа rs238406*GTгена ERCC2 с риском развития спорадических форм рака яичников. Полученные данные указывают на вовлеченность изученных полиморфных локусов в патогенез рака яичников у женщин в Республике Башкортостан
Ключевые слова: спорадический рак яичников, наследственный рак яичников, эксцизионная репарация нуклеотидов, ассоциативный анализ.
Malignant neoplasms of the ovaries are one of the most frequently diagnosed tumors of the female reproductive system and one of the leading causes of cancer death in women worldwide. Despite significant advances in the field of early diagnosis and treatment of the disease, the survival rate of patients with this form of oncopathology is still low, which dictates the need for further study of this problem. The aim of the work was to evaluate the role of polymorphic variants rs13181 and rs238406 of the ERCC2 gene in the development of hereditary and sporadic forms of ovarian cancer in women of different ethnicity from the Republic of Bashkortostan. The material for the study was DNA samples of women with sporadic forms of ovarian cancer (n=182), hereditary forms of ovarian cancer (n=65) and women without cancer at the time of blood sampling (n=292) of various ethnic origins. Genotyping was performed by polymerase chain reaction (PCR) followed by analysis of restriction fragment length polymorphism. As a result of the study, an association of the rs13181*C allele of the ERCC2 gene with the risk of developing hereditary and sporadic forms of ovarian cancer in women of Russian ethnicity was established. An association of the rs238406*GT genotype of the ERCC2 gene with the risk of developing sporadic forms of ovarian cancer was revealed. The data obtained indicate the involvement of the studied polymorphic variants in the pathogenesis of ovarian cancer in our region.
Key words: sporadic ovarian cancer, hereditary ovarian cancer, nucleotide excision repair, associative analysis.
Введение
Рак яичников (РЯ) является седьмым по распространенности и восьмой причиной смертности от рака у женщин во всем мире. Несмотря на то, что за последние годы в России наблюдается снижение заболеваемости данной формой онкопатологии, показатели смертности остаются высокими, что в первую очередь обусловлено низким процентом выявляемости заболевания на ранних стадиях [1].
РЯ является гетерогенным многофакторным заболеванием, в развитии которого ведущая роль отводится факторам наследственности. Высокий риск развития заболевания в первую очередь связан с нарушениями в генах ВН0Д1 и ВН0Д2. Однако многочисленные исследования генетической предрасположенности к РЯ показали, что не только мутации, приводящие к потере функции белка, но и однонуклеотидные полиморфизмы (SNP) в генах-кандидатах вносят существенный
вклад в патогенез злокачественных новообразований. Генетические вариации в генах системы репарации ДНК могут модулировать репаративную способность, тем самым повышая или понижая онкогенный риск [2].
Эксцизионная репарация нуклеотидов (NER) является одним из основных механизмов репарации ДНК, который осуществляет удаление различных объемных повреждений одноцепочечной ДНК, включая УФ-индуцированные пиримидиновые димеры, окислительные и алкильные повреждения, и замещает их вновь синтезированным сегментом [3]. NER представляет собой многоэтапный процесс с участием нескольких белков, таких как ERCC1, ERCC2, ERCC3, ERCC4, PCNA, RPA, XPA и др. Нарушение их репаративной функции может привести к геномной нестабильности и, как следствие, способствовать процессу канцерогенеза. Предыдущие исследования показали, что полиморфные варианты генов пути репарации ДНК NER
Таблица 1. Список используемых праймеров и рестриктаз
Полиморфный локус
Последовательности праймеров
Рестриктазы
rs13181
rs238406
F: TCAAACATCCTGTCCCTACT R: CTGCGATTAAAGGCTGTGGA
F: TGGAGTGCTATGGCACGATCTCT R: CCATGGGCATCAAATTCCTGGGA
HpyCH4V
5'-TGCA-3'
3'-ACGT-5'
Hinfl
5'-GANTC-3' 3'-CTNAG-5'
связаны с риском возникновения различных типов злокачественных опухолей, таких как рак легких [4], рак молочной железы [5], колоректальный рак [6], рак желудка [7], рак предстательной железы [8], а также РЯ [9].
Ген ЕЯСС2 кодирует высококонсервативный фермент, АТФ-зависимую геликазу, ответственную за раскручивание ДНК вокруг участка повреждения, что является решающим шагом для инициации процесса ЫБП [10]. Ранее сообщалось, что полиморфные варианты в гене ЕЯСС2 связаны с риском возникновения различных видов рака, в том числе рака молочной железы и яичников [9, 11, 12].
Целью данной работы стала оценка влияния полиморфных вариантов гена эксцизионной репарации ЕЯСС2 в развитии наследственных и спорадических форм РЯ у женщин различной этнической принадлежности из Республики Башкортостан.
Материал и методы
Материалом для исследования послужили образцы ДНК женщин со спорадическими формами рака яичников (СРЯ, п=182), наследственными формами рака яичников (НРЯ, п=65) и женщин без онкологических заболеваний на момент забора крови (п=292) различного этнического происхождения в возрасте 17-87 лет из Республики Башкортостан (РБ). Забор периферической венозной крови проводился сотрудниками Республиканского клинического онкологического диспансера МЗ РБ (Уфа) и онкологического отделения Городской клинической больницы № 1 (Стерлитамак). Все участники исследования подписали добровольное информированное согласие на проведение молеку-лярно-генетических исследований. Работа была одобрена биоэтическим комитетом Института биохимии и генетики Уфимского федерального исследовательского центра Российской академии наук (протокол № 14 от 15 сентября 2016 г.). Геномную ДНК выделяли из лимфоцитов периферической крови методом фенольно-хлороформной экстракции.
Группа пациенток была не однородна по этническому происхождению. В исследовании приняли участие больные СРЯ из славянской (русские — 52,7%, украинцы — 6,1%, белорусы — 0,7%) и тюркской (башкиры — 4,1%, татары — 31,8%, чуваши — 4,1%) языковых групп. Среди пациенток у 37,4% женщин диагноз был манифестирован в пременопаузе, у 62,6% — в постменопаузе. У 54,1% больных СРЯ диагноз был установлен на 1-11 стадиях, у 45,9% — на !!НУ стадиях.
По этническому составу группа больных НРЯ была распределена следующим образом: татары — 49,2%, русские — 37,7%, башкиры — 4,9%, украинцы — 3,27%, метисы — 3,27%. На момент постановки диагноза репродуктивная функция была сохранена у 31,9% пациенток, в состоянии менопаузы находилось 68,1 % больных. У 34,5% пациенток диагноз был установлен на 1-11 стадиях, у 65,5% — на !!НУ стадиях.
Группа контроля по этническому происхождению и возрасту соответствовала группе пациенток.
Анализ полиморфных вариантов rs13181 и rs238406 гена ERCC2 проводили методом поли-меразной цепной реакции с последующим анализом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов. Последовательности праймеров и названия рестриктаз представлены в табл. 1.
Статистический анализ
Статистическую обработку результатов исследования проводили c применением программного обеспечения MS Office Excel, а также с помощью унифицированной программы «Ген Эксперт». Распределение генотипов проверяли на соответствие равновесию Харди-Вайнберга с помощью критерия %2. Для попарного сравнения частоты встречаемости генотипов и аллелей у больных РЯ и в контрольной группе применен критерий %2 для таблиц сопряженности 2x2. При наличии статистически значимых отличий между сравниваемыми выборками проведена оценка показателя отношения шансов (Odds Ratio, OR) и границ 95% доверительного интервала (CI 95%).
Результаты и обсуждение
Нами был проведен анализ распределения частоты аллелей и генотипов полиморфных вариантов rs13181 и rs238406 гена ERCC2 в группах больных СРЯ, НРЯ и здоровых индивидов различной этнической принадлежности, проживающих в РБ. Распределение частот генотипов указанных полиморфных локусов соответствовало равновесию Харди-Вайнберга (р>0,05).
В результате сравнительного анализа распределения частот аллелей и генотипов полиморфного варианта rs13181 в гене ERCC2 было установлено, что аллель rs13181*C достоверно чаще встречался в группе больных СРЯ и НРЯ по сравнению с контрольной группой (OR=1,45; 95% Cl:(1,11-1,89), p=0,009; OR=1,64; 95% Cl:(1,12-2,41), p=0,015, соответственно), гомозиготный генотип ге13181*СС оказался маркером повышенного риска развития НРЯ (OR=2,12; 95% Cl:(1,19-3,81), p=0,017) (табл. 2).
Аллель rs13181*C и генотип rs13181*CC также достоверно чаще встречались у пациенток в постменопаузе, чем у здоровых женщин того же возраста (OR=1,69; 95% CI:(1,16-2,45), p=0,009; OR=2,53; 95% Cl:(1,37-4,69), p=0,005, соответственно), а также в группе больных с поздними стадиями развития заболевания (OR=1,73; 95% Cl:(1,26-2,39), p=0,0007; OR=2,21; 95% Cl:(1,36-3-61), p=0,001, соответственно) (табл. 3). При разделении выборки по этнической принадлежности ассоциация аллеля rs13181*C с развитием заболевания сохранилась в славянской популяции (OR=1,65; 95% Cl:(1,14-2,38); p=0,011) (табл. 4).
Таблица 2. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфных вариантов гэ13181 и гэ238406 гена ЕЯСС2 в группах больных СРЯ и НРЯ и индивидов контрольной группы
Генотип Больные СРЯ (п) Контроль (п) ОР (95% С1) р Больные НРЯ (п) Контроль (п) ОР (95% С1) р
гз13181
вв 50 61 1,55 (1,01-2,4) 0,06 23 61 2,12 (1,18-3,8) 0,017
тв 80 130 1,08 (0,74-1,58) 0,75 25 130 0,79 (0,45-1,39) 0,51
тт 42 101 0,61 (0,4-0,93) 0,03 16 101 0,63 (0,34-1,16) 0,18
в 199 252 1,45 (1,11-1,89) 0,01 58 252 1,64 (1,12-2,41) 0,015
т 183 332 0,69 (0,53-0,9) 0,01 40 332 0,61 (0,42-0,9) 0,015
гэ238406
вв 63 102 0,81 (0,54-1,2) 0,34 24 102 0,85 (0,48-1,49) 0,68
тв 101 112 1,62 (1,1-2,38) 0,02 31 112 1,12 (0,65-1,92) 0,77
тт 18 44 0,53 (0,3-0,96) 0,047 12 44 1,06 (0,52-2,14) 0,98
в 227 316 1,04 (0,79-1,38) 0,79 79 316 0,9 (0,61-1,33) 0,7
т 137 200 0,95 (0,72-1,35) 0,79 55 200 1,1 (0,74-1,62) 0,7
Таблица 3. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного локуса гэ13181 в гене ЕИСС2 в общей выборке больных РЯ и здоровых женщин с учетом менопаузального статуса и тяжести заболевания
Генотип Общая выборка больных РЯ в постменопаузе (п) Контроль в постменопаузе (п) ОР (95% С1) р Общая выборка Контроль больных РЯ (п) !!!-!У стадии (п) ОР (95% С!) р
вв 38 21 2,53 (1,37-4,69) 0,01 38 61 2,21 (1,36-3,61) 0,001
тв 40 55 0,68 (0,4-1,16) 0,21 41 130 0,82 (0,52-1,3) 0,41
тт 30 43 0,68 (0,39-1,19) 0,23 24 101 0,57 (0,34-0,96) 0,03
в 116 97 1,69 (1,16-2,45) 0,01 117 252 1,73 (1,26-2,39) 0,001
т 100 141 0,59 (0,41-0,86) 0,01 89 332 0,57 (0,42-0,8) 0,001
Таблица 4. Распределение частот аллелей и генотипов полиморфного варианта гв13181 гена ЕЯСС2 в общей группе больных и индивидов контрольной группы в зависимости от этнической принадлежности
Генотип Общая выборка больных РЯ славянская группа (п) Контроль славянская группа (п) ОР (95% С1) р Общая выборка больных РЯ тюркская группа (п) Контроль тюркская группа (п) ОР (95% С!) р
вв 33 23 1,89 (1,03-3,49) 0,06 30 21 1,45 (0,74-2,82) 0,35
тв 51 56 0,83 (0,38-1,78) 0,77 33 37 0,7 (0,38-1,3) 0,32
тт 24 43 0,53 (0,29-0,94) 0,04 26 23 1,04 (0,53-2,02) 0,96
в 40 102 1,65 (1,14-2,38) 0,01 93 79 1,25 (0,75-1,76) 0,59
т 28 142 0,61 (0,42-0,88) 0,01 85 83 0,87 (0,57-1,33) 0,59
Полиморфный локус rs13181 (p.Lys751Gln) локализован в АТФ-связывающем домене белка ERCC2 и влияет на его геликазную активность [13]. Предполагают, что лизин в 751 кодоне белка ERCC2 участвует в его взаимодействиях с субстратом, поэтому любая замена этого остатка может нарушить способность ERCC2 к репарации ДНК [14]. Данное предположение было позже подтверждено в работах E.J. Duell с соавт. (2000) и S.M. Hou с соавт. (2002), которые показали, что замена лизина на глутамин в 751 кодоне белка ERCC2 ассоциирована с более высокими уровнями аддуктов ДНК и меньшей эффективностью репарации ДНК [15, 16].
В целом, данные, полученные в нашем исследовании, согласуются с результатами, опубликованными в зарубежной литературе. В метаанализе, проведенном J.N. Li с соавт. (2017), гомозиготный генотип rs13181*CC оказался ассоциирован с повышенным риском развития РЯ в общей выборке больных, не стратифицированных по этническому признаку [17]. При этом в ряде исследований, включенных в метаа-нализ, не было установлено взаимосвязи изучаемого полиморфного локуса с развитием заболевания, что подтверждает важность размера выборки в ассоциативных исследованиях.
Анализ полиморфного локуса rs238406 гена ERCC2 показал, что гетерозиготный генотип rs238406*GT достоверно чаще встречался в группе больных РЯ по сравнению с группой контроля (OR=1,62; 95% CI:(1,1-2,38); p=0,016) (табл. 2). Однако ассоциаций данного полиморфного локуса с развитием НРЯ обнаружено не было. При дальнейшем разделении групп с учетом менопаузального статуса, тяжести заболевания и по этнической принадлежности (славянские популяции: русские, украинцы и тюркские популяции: башкиры, татары, чуваши) статистически значимые различия выявлены не было (p>0,05).
Полиморфный локус rs238406 гена ERCC2 представляет собой синонимичную замену (Arg156Arg), которая может влиять на уровень белка ERCC2 посредством аберрантного сплайсинга мРНК [18]. Эпидемиологические исследования, опубликованные
ЛИТЕРАТУРА [REFERENCES]:
1. Каприн А.Д., Старинский В.В., Шахзадова А.О., ред. Состояние онкологической помощи населению России в 2019 году. Москва: МНИОИ им. П.А. Герцена — филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России; 2020 [Kaprin A.D., Starinsky V.V., Shahzadova A.O., editors. The state of cancer care for the population of Russia in 2019. Мoscow: P.A. Herzen Moscow Cancer Research Institute — branch of the National Medical Research Center for Radiology of the Ministry of Health of Russia; 2020].
2. Goode E.L., Ulrich C.M., Potter J.D. Polymorphisms in DNA repair genes and associations with cancer risk. Cancer Epidemiol. Biomarkers Prev. 2002; 11: 1513-30.
3. Spivak G. Nucleotide excision repair in humans. DNA repair 2015; 36: 13-8.
4. Zienolddiny S., Campa D., Lind H. et al. Polymorphisms of DNA repair genes and risk of non-small cell lung cancer. Carcinogenesis 2006; 27: 560-7.
5. He B.S., Xu T., Pan Y.Q. et al. Nucleotide excision repair pathway gene polymorphisms are linked to breast cancer risk in a Chinese population. Oncotarget 2016; 7: 84872-82.
6. Salimzadeh H., Lindskog E.B., Gustavsson B. et al. Association of DNA repair gene variants with colorectal cancer: risk, toxicity, and survival. BMC cancer 2020; 20: 1-10.
7. He J., Zhuo Z.J., Zhang A. et al. Genetic variants in the nucleotide excision repair pathway genes and gastric cancer susceptibility in a southern Chinese population. Cancer Manag. Res. 2018; 10: 765-74.
8. Wang M., Li Q., Gu C. et al. Polymorphisms in nucleotide excision repair genes and risk of primary prostate cancer in Chinese Han populations. Oncotarget 2017; 8: 24362-71.
9. Romanowicz H., Michalska M.M., Samulak D. et al. Association of R1 56R single nucleotide polymorphism of the ERCC2 gene with the susceptibility to ovarian cancer. Eur. J. Obstet. Gynecol. Reprod. Biol. 2017; 208: 36-40.
в зарубежной литературе, носят противоречивый характер относительно роли полиморфного локуса rs238406 в развитии РЯ. Z. Zhao с соавт. (201 8) установили, что исследуемый вариант гена ERCC2 связан с повышенным риском развития РЯ в условиях доминантной генетической модели (GT+TT vs GG) [19]. Похожие результаты были получены H. Romanowicz с соавт. (2017), где аллель rs238406*T и гомозиготный генотип rs238406*TT оказались ассоциированы, соответственно, с 3- и 2-кратным увеличением риска развития РЯ в польскойx популяции [9], однако недавно проведенный метаанализ не подтвердил такой взаимосвязи [20]. Данные противоречия можно объяснить небольшим количеством исследований, включенных в метаанализ, а также значительной этнической гетерогенностью объединенной выборки.
Заключение
Таким образом, в результате проведенного исследования установлена ассоциация аллеля rs13181*C гена ERCC2 с риском развития наследственных и спорадических форм РЯ у женщин русской этнической принадлежности. Выявлена ассоциация генотипа rs238406*GT гена ERCC2 с риском развития спорадических форм РЯ. Полученные данные указывают на вовлеченность изученных полиморфных локусов в патогенез РЯ в Республике Башкортостан.
Благодарности
Работа выполнена при поддержке программы развития коллекций биоресурсов ФАНО. Работа выполнена при поддержке гранта РФФИ № 20-3490003; гранта РБ (соглашение № 1 от 06.06.2022 г.); гранта Президента Российской Федерации № МК-3208.2022.1.4; стипендии Президента РФ (приказ Министерства науки и высшего образования РФ № 38 от 20.01.22 г.); Государственное задание Министерства науки и высшего образования Российской Федерации № 075-03-2021 193/5.
10. Egly J.M. TFIIH: from transcription to clinic. FEBS Lett. 2001; 498: 124-8.
11. Bernard-Gallon D., Bosviel R., Delort L. et al. DNA repair gene ERCC2 polymorphisms and associations with breast and ovarian cancer risk. Mol. Cancer 2008; 7: 1-7.
12. Li J.N., Pan L., Qin X. et al. Association between ERCC2 rs13181 polymorphism and ovarian cancer risk: an updated meta-analysis with 4024 subjects. Arch. Obstet. Gynaecol. 2017; 296: 551-8.
13. Sung P., Bailly V., Weber C. et al. Human xeroderma pigmentosum group D gene encodes a DNA helicase. Nature 1993; 365: 852-5.
14. Coin F., Marinoni J.C., Rodolfo C. et al. Mutations in the XPD helicase gene result in XP and TTD phenotypes, preventing interaction between XPD and the p44 subunit of TFIIH. Nat. Genet. 1998; 20: 184-8.
15. Hou S.M., Falt S., Angelini S. et al. The XPD variant alleles are associated with increased aromatic DNA adduct level and lung cancer risk. Carcinogenesis 2002; 23: 599-603.
16. Duell E.J., Wiencke J.K., Cheng T.J. et al. Polymorphisms in the DNA repair genes XRCC1 and ERCC2 and biomarkers of DNA damage in human blood mononuclear cells. Carcinogenesis 2000; 21: 965-71.
17. Li J., Pan L., Qin X. et al. Association between ERCC2 rs13181 polymorphism and ovarian cancer risk: an updated meta-analysis with 4024 subjects. Arch. Obstet. Gynaecol. 2017; 296: 551-8.
18. Zhu M.L., He J., Wang M. et al. Potentially functional polymorphisms in the ERCC2 gene and risk of esophageal squamous cell carcinoma in Chinese populations. Sci. Rep. 2014; 11: 6281.
19. Zhao Z., Zhang A., Zhao Y. et al. The association of polymorphisms in nucleotide excision repair genes with ovarian cancer susceptibility. Biosci. Rep. 2018; 38: 114.
20. Tian Y., Lin X., Yang F. et al. Contribution of xeroderma pigmentosum complementation group D gene polymorphisms in breast and ovarian cancer susceptibility: A protocol for systematic review and meta analysis. Medicine 2020; 99: e20299.
