CC BY
77
Современные биомаркеры рака предстательной железы Перспективы EN2 в диагностике рака предстательной
железы
А.С. Тарабаева, А.Б. Жубантурлиева, И.М. Охас
Казахский Национальный медицинский университет им. С.Д. Асфендиярова; Казахстан, 050000Алматы, Толе-би, 94 Контакты: Айнагуль Баубековна Жубантурлиева azhuban@mail.ru
Рак предстательной железы является одной из наиболее распространенных форм злокачественных новообразований у мужчин. В связи с этим актуальным является поиск диагностических маркеров, позволяющих создание недорогих, эффективных тестов для ранней диагностики заболевания, предикции риска развития рецидивов и оценки эффективности проводимой терапии. Су- ™ ществующие инвазивные методы диагностики рака предстательной железы представляют некоторые затруднения для пациен- Ц тов. В настоящей статье рассматриваются диагностические возможности тканевых биомаркеров рака предстательной железы, получаемые неинвазивными способами. ®
CD
Ключевые слова: рак предстательной железы, биомаркер, белок EN2, диагностика J^
со
Для цитирования: Тарабаева А.С., Жубантурлиева А.Б., Охас И.М. Современные биомаркеры рака предстательной железы. Пер- ж спективы EN2 в диагностике рака предстательной железы. Онкоурология 2020;16(3):165—73. о
DOI: 10.17650/1726-9776-2020-16-3-165-173
CS
U
е*
U
Modern prostate cancer biomarkers. Prospects for EN2 in the prostate cancer diagnosis A.S. Tarabayeva, A.B. Zhubanturliyeva, I.M. Okhas
Asfendiyarov Kazakh National Medical University; 94 Tole Bi St., Almaty 050000, Kazakhstan
Prostate cancer is one of the most common forms of malignant neoplasms in men. In this regard, it is relevant to search for diagnostic markers that allow the creation of inexpensive, effective tests for early diagnosis of the disease, predicting the risk of relapse and assessing the effectiveness of the therapy. Existing invasive methods for diagnosing prostate cancer present some difficulties for patients. This article discusses the diagnostic capabilities of tissue biomarkers of prostate cancer obtained by non-invasive methods.
Key words: prostate cancer, biomarker, EN2protein, diagnostics
For citation: Tarabayeva A.S., Zhubanturliyeva A.B., Okhas I.M. Modern prostate cancer biomarkers. Prospects for EN2 in the prostate cancer diagnosis. Onkourologiya = Cancer Urology 2020;16(3):165—73. (In Russ.).
Введение
Рак предстательной железы (РПЖ) занимает 2-е место после рака легкого среди злокачественных новообразований у мужчин и является 4-м по распространенности среди всех форм рака. Так, по оценкам Американского онкологического общества, в 2019 г. в США выявлено 174 650 новых случаев РПЖ, что на 6 % больше, чем в 2018 г. В 2018 г. в мире было зарегистрировано более 1,3 млн новых случаев РПЖ [1]. При этом высокие уровни заболеваемости зарегистрированы в Австралии, Северной и Западной Европе, а также в Северной Америке. По данным Казахского научно-исследовательского института онкологии и радиологии, РПЖ — наиболее распространенное онкологическое
заболевание у мужчин в Казахстане после рака легкого, желудка и кожи. При этом у мужчин отмечается самая низкая 5-летняя выживаемость при данной патологии.
Раннее выявление РПЖ основано на определении уровня сывороточного антигена РПЖ (простатического специфического антигена (ПСА), пальцевом ректальном исследовании предстательной железы (ПЖ) и гистологическом исследовании биопсийного материала ПЖ. Следует отметить, что рост заболеваемости РПЖ в последнее время связан как с увеличением продолжительности жизни, так и с улучшением диагностики за счет использования ПСА-теста в качестве метода выявления РПЖ. Например, в Казахстане после внедрения скрининговой программы по выявлению
ев
и
в* и
см а см
РПЖ заболеваемость увеличилась с 2011 г. по 2016 г. с 5,0 до 8,7 на 100 тыс. населения соответственно. При этом отношение смертности к заболеваемости снизилось за этот же период с 50 до 28,7 %, и ранг заболеваемости переместился с 12-го на 7-е место [2].
Простатический специфический антиген
Простатический специфический антиген является калликреин сериновой протеазой, кодируемой геном КЬКЗ, уровень которой может повышаться при РПЖ, а также при аденоме ПЖ или простатите.
В целом чувствительность общего ПСА (общПСА) в диагностике РПЖ, по данным различных источников, составляет 80—98 %. Однако специфичность этого белка крайне невысокая и разнится по данным различных исследований (5—35 %) [3].
Таким образом, низкая специфичность ПСА-теста приводит к гипердиагностике заболевания и диктует необходимость проведения повторных биопсий, что является основным недостатком теста. В связи с этим возникает необходимость в разработке более эффективного теста для выявления клинически значимого РПЖ.
Модификации простатического специфического антигена
Известны 2 основные формы ПСА: свободный ПСА (свПСА), т. е. не связанный с ингибиторами, и общПСА. Свободный ПСА имеет 3 ферментативно-неактивные формы: проэнзим свПСА (про-ПСА), доброкачественная фракция свПСА и интактный ПСА. Соотношение свПСА и общПСА способствует дифференцировке РПЖ и доброкачественных заболеваний ПЖ. Белки про-ПСА показали более высокую специфичность в диагностике РПЖ.
Это послужило основой для разработки индекса здоровья предстательной железы (ИЗП), который является интегральным расчетным показателем 3 модификаций ПСА (общПСА, про-ПСА2, свПСА) [4].
Было выявлено, что оценка общПСА в диапазоне между 2 и 10 нг/мл, %р2ПСА (соотношение р2ПСА (предшественник специфического антигена ПЖ) к свПСА х 100) и ИЗП более перспективна в прогнозировании РПЖ по сравнению с общПСА, %свПСА и плотностью ПСА [5].
В ряде клинических исследований проведен анализ эффективности ИЗП по сравнению с другими биомаркерами. Так, в европейской группе мужчин, подвергнутых начальной или повторной биопсии, сравнивали ИЗП с общПСА или свПСА. ИЗП увеличивал значения площади под кривой (АиС) до 0,70 по сравнению с 0,65 или 0,53 соответственно [6]. В другом исследовании установлено, что 30,1 % пациентов, которым была проведена биопсия, могли бы избежать этой болезненной процедуры на основании ИЗП [7].
Также отмечено, что р2ПСА и ИЗП обладают лучшими диагностическими характеристиками для выявления РПЖ в диапазоне ПСА 1,6—8,0 нг/мл по сравнению с общПСА и %свПСА при начальной и повторной биопсии, а также для прогнозирования развития РПЖ у мужчин в возрасте <65 лет [8].
Было показано, что при чувствительности 80 % уровень про-ПСА значительно выше, чем уровень ПСА. При этом показатели про-ПСА коррелируют с суммой баллов по шкале Глисона и существенно выше при агрессивных формах РПЖ [9].
Мочевые биомаркеры рака предстательной железы
Выявлено, что некоторые белки, продуцируемые опухолевыми клетками, поступают непосредственно в мочу через протоки предстательной железы в 2 формах: растворимой и мембраносвязанной [10].
РСА3 — ген, экспрессирующий некодирующую матричную РНК, на которой, тем не менее, могут синтезироваться небольшие белки, для последних даже имеются соответствующие иммуноферментные анализы (ИФА). При этом в отличие от ПСА на экспрессию РСА3 в меньшей степени влияют такие факторы, как возраст пациента, наличие сопутствующих воспалительных заболеваний, объем поражения предстательной железы, а также наличие предыдущих биопсий. В частности, была проанализирована эффективность РСА3 перед первой биопсией. Уровень РСА3 был выше у мужчин с положительными результатами биопсии (70 баллов против 31 балла), при этом показатель РСА3 (АиС 0,787) превышал показатели общПСА и свПСА (АиС 0,594 и 0,684 соответственно) для прогнозирования исхода биопсии [11].
В другом исследовании у мужчин, которым проводилась первичная биопсия, положительная прогностическая ценность оценки РСА3 составила 80 % (95 % доверительный интервал 72—86 %) [12]. Предполагается, что оценка РСА3 помогает избежать повторной биопсии у 72,2 % пациентов (АиС 0,80) [13].
Таким образом, внедрение в клиническую практику количественного метода оценки РСА3 позволит улучшить диагностику РПЖ и сократить число проводимых биопсий [14].
Маркеры на основе транскрипта трансмембранной сериновой протеазы 2
Слияния генов чаще всего вызваны геномной хромосомной перегруппировкой. Считается, что такие слияния генов играют определенную роль в развитии отдельных типов опухолей. В частности, изучено слияние генов трансмембранной сериновой протеазы 2 (TMPRSS2) с некоторыми транскрипционными факторами семейства ETS(TMPRSS2-ERG) [15]. Семейство генов ETS является самым большим семейством транскрипционных факторов, характерным только
животным, участвует в развитии различных тканей, а также играет роль в прогрессировании рака.
TMPRSS2-ERG является результатом перегруппировки генов и слияния андрогенрегулируемой TMPRSS2 и генов транскрипционного фактора ERG, что приводит к значительной избыточной экспрессии ERG, которая, как сообщается, способствует онкоге-незу РПЖ [16].
Также показано, что аберрация гена фосфатазы и гомолога тензина (PTEN) и TMPRSS2-ERG часто встречается при РПЖ. Так, в образцах ткани РПЖ отмечалась потеря экспрессии PTEN в сотрудничестве с TMPRSS2-ERG, в то время как нормальные ткани таких молекулярных аберраций не демонстрировали [17].
Изучение 4 биомаркеров (регулятора транскрипции ERG, PTEN, богатого цистеином секреторного белка 3 (CRISP3) и ингибитора сериновой протеазы Kazal тип I (SPINK1)) выявило, что сочетание низкого уровня PTEN с высокой экспрессией CRISP3 характерно для РПЖ группы плохого прогноза развития биохимического рецидива [18].
Более того, было показано, что использование тестирования PCA3 (порог биопсии 25) или TMPRSS2-ERG (порог биопсии 10) позволяет избежать соответственно 55,4 и 64,7 % повторных биопсий без существенного влияния на показатели 10-летней выживаемости [19].
На текущий момент определение уровней РСА3 и TMPRSS2-ERG в ткани ПЖ считается важным при необходимости уточнения патоморфологическо-го диагноза. Выявление гиперэкспрессии указанных генов в материале первичной биопсии с отрицательным результатом свидетельствует о высокой вероятности наличия РПЖ и является показанием для выполнения повторной биопсии. Этот метод позволяет уменьшить число биопсий и, соответственно, оптимизировать экономические затраты при диагностике РПЖ, в том числе в ходе программ массового скрининга [20].
Матриксные металлопротеиназы и их ингибиторы
Матриксные металлопротеиназы (ММР) представляют собой семейство протеаз, принимающих участие в росте, инвазии и метастазировании рака.
Соответственно, природные тканевые ингибиторы металлопротеиназ (ТИМП), регулируя активность ММР, могут способствовать росту опухоли и ее злокачественной трансформации. В связи с этим исследование ММР и ТИМП представляет интерес при ряде опухолей. В частности, при раке кожи было выявлено, что ТИМП могут стимулировать рост опухоли и злокачественную трансформацию, а также ингибировать апоптоз опухолевых клеток [21].
Было показано, что выявление низкого уровня ММР-2 и высокого уровня ММР-7 в плазме крови больных раком желудка является фактором низкой общей
выживаемости. При этом высокий уровень ММР-7 в плазме крови оказался независимым фактором неблагоприятного прогноза у больных раком желудка [22].
При почечно-клеточном раке высокие уровни ММР-7 и ММР-8 в сыворотке крови первичных больных — факторы неблагоприятного прогноза. Также отмечена тенденция к снижению выживаемости при высоком уровне ТИМП-1 и низком уровне ММР-2 [23].
Также изучались мутации в экзоне 7 гена РРР6С и были выявлены различия в их биологическом эффекте на опухоли с разным РРР6С-статусом при мела-номе кожи [24].
Обнаружено, что ММР-1, ММР-7, ММР-11, ММР-24 и ММР-26 играют существенную роль в он-когенезе и развитии биохимического рецидива у пациентов с РПЖ [25].
Экзосомы
Экзосомы являются маленькими пузырьками, которые секретируются клетками, содержащими клеточный белок и РНК. Исследования биологии экзосом проводятся для определения механизмов экзосомно-клеточной регуляции и изучения возможностей их применения в диагностических и терапевтических целях. Представляется перспективным использование экзосом в качестве транспортного средства для доставки лекарств. Экзосомы имеют небольшой размер, нетоксичны, а также имеют направленный характер действия. Это дает им преимущество перед другими транспортными системами. Так, показана возможность использования экзосом в комбинации таргетной иммунотерапии с химиотерапией [26].
Опухолевые клетки в большинстве случаев характеризуются аномально активным метаболизмом или активацией процесса анаэробного гликолиза, что приводит к повышению концентрации специфических белков (например, TM9SF4) поверхностной мембраны и, следовательно, секретируемых этими клетками экзосом. Таким образом, анализ профиля микроРНК изолированной фракции экзосом будет иметь большую диагностическую ценность по сравнению с анализом профиля общей популяции экзосом плазмы. Такие методы являются перспективными для создания систем для диагностики и мониторинга злокачественных заболеваний [27].
Для диагностических целей определяют набор белков, необходимых для функционирования экзосом, а также экзосомные белки, специфичные для конкретного типа клеток, которые отражают специализированную функцию исходной, например опухолевой, клетки. Кроме этого, липиды, содержащиеся на экзосомах, также соответствуют происхождению клеток. В настоящее время исследованы липиды экзосом опухолевых клеток, тучных клеток, ретикулоцитов, клеточной линии В-лимфоцитов и дендритных клеток человека.
ев
u
в* U
N а N
CS
u
ex u
N а N
Рядом авторов продемонстрирована перспективность изучения экзосом при РПЖ. Выявлено, что при анализе экспрессии генов экзосом в моче можно отличить злокачественные формы РПЖ (сумма баллов по шкале Глисона >7) от менее агрессивных форм (сумма баллов по шкале Глисона 6), а также избежать проведения биопсии в 27 % случаев [28]. Более того, дихотомический показатель ЕХ0106 (сумма нормализованных уровней PCA3 и ERG RNA) продемонстрировал прогностическую ценность для диагностики злокачественных форм РПЖ для мужчин с уровнями ПСА, находящимися в «серой зоне» [29].
Белок EN2, его роль в патогенезе рака
Гены НОХ относятся к семейству гомеодоменсо-держащих транскрипционных факторов, которые были первоначально идентифицированы благодаря их ключевой роли в раннем развитии организма. Показано, что гены HOX могут определять идентичность клеток и тканей и, следовательно, помогают регулировать пролиферацию, дифференцировку и выживание этих клеток. Потенциальная роль генов HOX в развитии рака впервые стала очевидна из-за их частого включения в химерные, онкогенные слияния генов, которые приводили к образованию гематологических злокачественных новообразований. Впоследствии было выявлено, что нарушение регуляции генов HOX отмечается при злокачественных трансформациях в различных органах, что проявляется повышением их экспрессии. В настоящее время имеется огромное количество данных об экспрессии генов HOX при различных злокачественных новообразованиях. Данный факт создает предпосылки для разработки биомаркеров на основе повышенной продукции белков генов НОХ как для диагностики опухолевых заболеваний, так и для прогнозирования развития злокачественной трансформации, а также ответа на лечение. Одним из характерных примеров является Engrailed (EN) 2, ген, который тесно связан с генами HOX.
Гены EN являются одним из членов семейства генов гомеобокса (генов, вовлеченных в онтогенез и кодирующих факторы транскрипции). Существует 5 областей гомологии EN со схожими функциями. В частности, ген EN1 локализуется в хромосоме человека 2q13-q21, EN2 - в 7q36.3.
Повышенная экспрессия белка EN2 может быть связана с развитием опухоли у взрослых людей, особенно опухолей молочной и предстательной желез, меланомы и рака яичников. Была выявлена эктопическая экспрессия EN2 в ряде клеточных линий рака молочной железы (4 линии получены из аденокарцином (MDA-MB-435S, BT-20, MDA-MB-436, MCF-7), 1 - из протоковой карциномы (BT-474) и 2 - из ткани фиброзно-кистозной молочной железы (MCF-10A и MCF-12A)) [30]. При этом перестройка и амплификации гена
не выявлялись, поэтому эктопическая экспрессия скорее всего была результатом эпигенетической модификации. Неопухолевые клеточные линии молочной железы мыши начинали экспрессировать EN2 и в последующем проявляли злокачественные характеристики (сокращение времени клеточного цикла, потерю межклеточного контакта и неспособность дифференцироваться) в ответ на лактогенные гормоны. Клеточная линия индуцировала опухоли молочной железы при трансплантации в очищенные молочные железы сингенных хозяев. Также было показано, что подавление EN2 в клеточной линии рака молочной железы человека приводит к значительному снижению скорости пролиферации. При этом повышенная экспрессия белка EN2 наблюдалась как в клеточных линиях, так и в опухолевых клетках молочной железы человека при отсутствии его экспрессии нормальными клетками эпителия молочной железы.
Аналогичная ситуация была продемонстрирована на клеточных линиях рака яичника (PEO1, PEO14, PEA1, PEO4, PEO23, PEA2) и в эпителиальной ткани рака яичника [31, 32]. EN2 с чувствительностью 78 % коррелировал с низкой выживаемостью при данном заболевании.
Результаты исследований клеточных линий рака мочевого пузыря человека и образцов опухолей больных также подтверждают эти данные [33]. У пациентов с мышечно-неинвазивным раком мочевого пузыря EN2 в моче был выявлен с чувствительностью 82 % и специфичностью 75 %. При этом чувствительность для опухолей стадий Та и Т1 составила 71 и 76 % соответственно, а при мышечно-инвазивной форме (стадия Т2) - 94 %.
Повышенная продукция EN2 также была обнаружена в клетках РПЖ человека по сравнению с нормальными эпителиальными клетками ПЖ.
Так, опосредованное малыми интерферирующими РНК подавление продукции EN2 клеточными линиями РПЖ (DU145, PC3, LNCaP) привело к снижению экспрессии PAX2 и вызывало резкое снижение пролиферации клеток РПЖ [34].
Параллельно с изучением экспрессии и продукции белков EN и их влияния на опухолевые клетки активно исследовалась роль гиперметилирования генов EN при раковых заболеваниях. Было показано, что все 4 кластера генов HOX (подмножество гомеобоксных генов, определяющих процессы роста и дифференци-ровки) являются основными точками метилирования ДНК в клеточных линиях рака легкого с дополнительным гиперметилированием EN1 и EN2 [35]. Предполагается, что такие маркеры метилирования ДНК могут быть полезны для ранней диагностики.
Также выявлен факт метилирования 3 островков CpG в хромосомной полосе 2q14.2, в которой локализуется ген EN1 при колоректальном раке [36].
В дальнейшем гиперметилирование EN1 было выявлено при колоректальных опухолях. R. Mayor и со-авт. обнаружили, что гиперметилирование по меньшей мере одного из проанализированных отрезков CpG (ENI, SCTR, INHBB) происходило при большинстве колоректальных карцином (90 %), причем метилирование EN1 отмечено в 73 и 40 % случаев карцином и аденом соответственно [37].
Гиперметилирование EN1 также было выявлено при астроцитоме. Так, X. Wu и соавт. показали, что гены, участвующие в развитии мозга и дифференциров-ке нейронов, такие как BMP4, POU4F3, GDNF, OTX2, NEFM, CNTN4, OTP, SIM1, FYN, ENI, CHAT, GSX2, NKX6—1, PAX6, RAXи DLX2 часто метилируются в опухолях. Причем 7 таких локусов находились вблизи генов гомеобокса, включая кластеры HOXC и HOXD, а также гены BARHL2, DLX1 и PITX2 [38].
Аналогичные результаты по EN1 были получены при РПЖ. Клетки РПЖ продемонстрировали локализованное гиперметилирование ДНК EN1, SCTR и INHBB. При этом метилирование EN1 и SCTR встречалось чаще (65 и 53 % соответственно) по сравнению с метилированием INHBB [39].
Гиперметилирование EN2 выявлено в клеточных линиях фолликулярной лимфомы. Метилирование ДНК было подтверждено в клеточной линии RL для HOXA11, HOXD10, HOXB7, HOXC12, PAX6, LHX9, SFMBT2, EN2 и PAX7, а также в первичных опухолях для HOXA11, HOXD10, PAX6 и EN2 при отсутствии такового при доброкачественной фолликулярной гиперплазии [40].
Изложенные факты побудили исследователей активнее изучать онкогенные механизмы секретируемо-го белка EN2. В частности, было обнаружено, что при воздействии на клеточные линии РПЖ LNCaP и PC3 экзогенным белком EN2 увеличивалась пролиферация клеток, усиливалась способность нормопо-добной клеточной линии ПЖ (RWPE1) и клеточной линии РПЖ (PC3) мигрировать, а также повышалась секреция ПСА из клеток LNCaP [41].
Поскольку хроническое воспаление играет важную роль в развитии РПЖ, изучалась ассоциация повышенной продукции провоспалительных цитокинов интерлейкина (IL) 8 и 6 с экспрессией EGR3 (Early Growth Response 3). Выявлено, что продукция EGR3 сильно коррелирует с экспрессией IL8 и IL6 при про-грессировании РПЖ [42, 43].
E. Gómez-Gómez и соавт. обнаружили сверхэкспрессию EN2 в 2 когортах тканей РПЖ и линиях опухолевых клеток. Уровни EN2 в моче больных РПЖ также были повышены. Более того, обработка клеток линий LNCaP/22Rv1/PC3 EN2 увеличивала их пролиферацию, усиливала миграцию в клетках RWPE1/PC3 и секрецию ПСА в клетках LNCaP. При этом обработка EN2 регулировала активность андрогеновых рецепторов
(полноразмерных и сплайсинговых вариантов) в чувствительных к андрогенам клетках 22Rv1. Таким образом, авторами сделан вывод о потенциальной полезности EN2 в качестве неинвазивного диагностического биомаркера РПЖ, а также о необходимости его дальнейшего изучения для разработки новых терапевтических средств при РПЖ [44].
Все эти данные легли в основу исследований возможностей использования EN2 в качестве биомаркера в диагностике РПЖ.
Е№ как диагностический маркер рака предстательной железы
В ряде исследований показано, что семейство генов гомеодоменных транскрипционных факторов может играть важную роль в патогенезе РПЖ и, таким образом, быть использовано для диагностики, прогноза и лечения этой патологии [45].
При этом данные по показателям чувствительности и специфичности теста крайне разнятся. E. Killick и соавт. изучили 413 образцов мочи от 413 носителей мутации BRCA1 и BRCA2 и 140 лиц контрольной группы при проведении скрининга. РПЖ был выявлен у 21 мужчины. EN2 в моче определялся ИФА-методом и продемонстрировал чувствительность 66,7 %, специфичность 89,3 %. Достоверных различий в уровнях EN2 в соответствии с генетическим статусом или со шкалой Глисона не отмечено [46].
Была выявлена сильная статистическая связь уровня EN2 в моче с объемом злокачественной опухоли ПЖ с помощью линейной регрессии (p = 0,006). Более высокие уровни EN2 коррелировали также со стадией опухоли T1 по сравнению с T2 (p = 0,027). При этом такая корреляция отсутствовала при оценке уровня ПСА [47, 48].
J. Do Carmo Silva и соавт. не отменили преимуществ EN2 перед ПСА, причем проведение пальцевого ректального исследования также не повлияло на диагностическую и прогностическую ценность EN2 [49].
Метаанализ, проведенный M.I.D. Rosa и соавт. и включивший 17 публикаций, выявил совокупную чувствительность 66 % и специфичность 89 %, в связи с чем авторы не рекомендуют EN2 для диагностики или скрининга РПЖ [50].
До сих пор остается дискутабельным вопрос об обнаружении EN2 в моче при различных техниках ее сбора.
Имеется целый ряд исследований, посвященных различным способам сбора мочи. Показано заметное увеличение EN2 в моче после массажа ПЖ. Так, M.P. Marszall и соавт. изучили 66 образцов мочи (по 33 образца до и после массажа). Продемонстрировано отчетливое влияние массажа ПЖ на уровни EN2, связанное с суммой баллов по шкале Глисона и стадией опухоли [51]. В то же время R. Morgan и соавт. показали, что на образцах мочи 82 больных РПЖ и 102 здоровых лиц без предварительного
CS
U
в* u
N а N
es
u <
u
N o N
массажа ПЖ для Е№ чувствительность составляет 66 % и специфичность — 88,2 % [52].
Различия в данных по чувствительности теста также могут быть связаны с техникой сбора мочи. Выделяют несколько протоколов сбора мочи.
Так, для каждой техники сбора мочи имеются свои преимущества и недостатки (для 24-часовой, первой утренней мочи и точечного сбора мочи). В частности, 24-часовой сбор неудобен для пациента и может привести к деградации и загрязнению белка в моче, особенно в результате лизиса взвешенных клеток. Сбор одной пробы удобнее для пациентов, его легче стандартизировать, и он позволяет быстрее обрабатывать и хранить образцы. При этом первая утренняя моча обеспечивает наименьшую вариабельность концентрации белка. При втором утреннем и случайном точечном сборе мочи наблюдается несколько более высокая вариабельность, но такой сбор сводит к минимуму время, проведенное в мочевом пузыре, в котором может произойти усиленный протеолиз [53].
Нестабильность белковых биомаркеров и их низкая концентрация в жидкостях организма, а также подверженность влиянию факторов среды диктуют необходимость поиска высокочувствительного биосенсора. За последние несколько десятилетий был разработан ряд многообещающих биосенсоров, основанных на специфическом распознавании белковых биомаркеров, направленных на повышение эффективности диагностики РПЖ.
Также используются разные иммунологические методы выявления белка Е№. В основном применяют
ИФА с коммерческими и некоммерческими наборами. К более чувствительным тестам можно отнести биосенсоры на основе графеновых наноматериалов [54]. S. Lee и соавт. предложили использовать электробиохимический биосенсор. Ими был определен расчетный предел обнаружения (5,62 фМ). Применимость биосенсора была проверена с использованием нескольких белков и искусственной мочи. Причем сигналы импеданса увеличивались в только случае EN2, что свидетельствует о высокой селективности системы к EN2 [55].
В то же время современные методы иммунохрома-тографического анализа также являются перспективными для разработки методов экспресс-диагностики.
Заключение
Несмотря на продолжающуюся дискуссию, появляется все больше доказательств потенциальной полезности идентификации EN2 в моче в качестве диагностического биомаркера и точного индикатора объема опухоли при РПЖ. EN2 может повышаться в моче при РПЖ и раке мочевого пузыря, однако эти заболевания можно дифференцировать по положительному анамнезу и повышению уровня ПСА. Существенный разброс в показателях чувствительности различных тестов обусловлен нестабильностью белков в биологических жидкостях и влиянием на них множества факторов. В связи с этим проводится активный поиск как оптимальных техник сбора биоматериала, так и высокочувствительных сенсорных систем.
ЛИТЕРАТУРА / REFERENCES
1. https://www.wcrf.org/dietandcancer/ cancer-trends/prostate-cancer-statistics.
2. Ишкинин Е.И., Нургалиев Н.С., Жыл-кайдарова А.Ж. и др. Молекулярно-ге-нетические способы диагностики агрессивных форм рака предстательной железы. Медицина (Алматы) 2018;9(195):37-40. DOI: 10.31082/1728-452X-2018-195-9-37-40. [Ishkinin E.I., Nurgaliev N.S., Zhylkaidarova A.Zh. et al. Molecular genetic methods for the diagnosis of aggressive forms prostate cancer. Meditsina (Almaty) = Medicine (Almaty) 2018;9(195):37-40. (In Russ.)].
3. Стрыгина Е.А., Медведев В.Л., Курза-нов А.Н. Диагностические и прогностические маркеры рака предстательной железы. Современные проблемы науки и образования 2016;2. Доступно по: http://www.science-education.ru/ru/ article/view?id=24439. [Strygina E.A., Medvedev V.L., Kurzanov A.N. Diagnostic
and prognostic markers in prostate cancer. Sovremennyye problemy nauki i obrazovaniya = Modern Problems of Science and Education 2016;2. Available at: http://www.science-education.ru/ru/ article/view?id=24439. (In Russ.)].
4. Loeb S., Catalona W.J. The Prostate Health Index: a new test for
the detection of prostate cancer. Ther Adv Urol 2014;6(2):74-7. DOI: 10.1177/1756287213513488.
5. Guazzoni G., Nava L., Lazzeri M. et al. Prostate-specific antigen (PSA) isoform p2PSA significantly improves the prediction of prostate cancer at initial extended prostate biopsies in patients with total PSA between 2.0 and 10 ng/ml: results of a prospective study in a clinical setting. Eur Urol 2011;60:214-22. DOI: 10.1016/j.eururo.2011.03.052.
6. Scattoni V., Lazzeri M., Lughezzani G. et al. Head-to-head comparison of prostate
health index and urinary PCA3 for predicting cancer at initial or repeat biopsy. J Urol 2013;190(2):496-501. DOI: 10.1016/j.juro.2013.02.3184.
7. Loeb S., Sanda M.G., Broyles D.L. et al. The prostate health index selectively identifies clinically significant prostate cancer. J Urol 2015;193(4):1163-9. DOI: 10.1016/j.juro.2014.10.121.
8. Boegemann M., Stephan C., Cammann H. et al. The percentage
of prostate-specific antigen (PSA) isoform [-2]proPSA and the Prostate Health Index improve the diagnostic accuracy for clinically relevant prostate cancer at initial and repeat biopsy compared with total PSA and percentage free PSA in men aged <65 years. BJU Int 2016;117(1):72-9. DOI: 10.1111/bju.13139.
9. Sokoll L.J., Sanda M.G., Feng Z. et al. A prospective, multicenter, National Cancer Institute Early Detection Research
Network study of [—2]proPSA: improving prostate cancer detection and correlating with cancer aggressiveness. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2010;19(5):1193-200. DOI: 10.1158/1055-9965.EPI-10-0007.
10. Truong M., Yang B., Jarrard D.F. Toward the detection of prostate cancer in urine: a critical analysis. J Urol 2013;189:422-9. DOI: 10.1016/jjuro.2012.04.143.
11. de la Taille A., Irani J., Graefen M. et al. Clinical evaluation of the PCA3 assay
in guiding initial biopsy decisions. J Urol 2011;185:2119-25. DOI: 10.1016/j. juro.2011.01.075.
12. Wei J.T., Feng Z., Partin A.W. et al. Can urinary PCA3 supplement PSA in the early detection of prostate cancer? J Clin Oncol 2014;32:4066-7. DOI: 10.1200/ JCO.2013.52.8505.
13. Auprich M., Augustin H., Budaus L. et al. A comparative performance analysis of total prostate-specific antigen, percentage free prostate-specific antigen, prostate-specific antigen velocity and urinary prostate cancer gene 3 in the first, second and third repeat prostate biopsy. BJU Int 2012;109:1627-35. DOI: 10.1111/j.1464-410X.2011.10584.x.
14. Тороповский А.Н., Никитин А.Г., Павлова О.Н. и др. Перспективы совершенствования диагностики рака предстательной железы на основе анализа экспрессии гена РСА3. Урология 2019;(2):82-6. DOI: 10.18565/ urology.2019.2.82-86. [Toropovskiy A.N., Nikitin A.G., Pavlova O.N. et al. Perspectives of improvement of the diagnosis of prostate cancer based on analysis of PCA3 gene expression. Urologiya = Urology 2019;(2):82-6.
(In Russ.)].
15. Kar A., Gutierrez-Hartmann A. Molecular mechanisms of ETS transcription factor-mediated tumorigenesis. Critical Rev Biochem Mol Biol 2013;48(6):522-43.
DOI: 10.3109/10409238.2013.838202.
16. Sanguedolce F., Cormio A., Brunelly M. et al. Urine TMPRSS2:ERG fusion transcript as a biomarker for prostate cancer: literature review. Clin Genitourinary Cancer 2016;14(2):117-21. DOI: 10.1016/j.clgc.2015.12.001.
17. Fallahabadi Z.R., Daloii M., Mahdian R. et al. Frequency of PTEN alterations, TMPRSS2-ERG fusion and their association in prostate cancer. Gene 2016;575(2):755-60. DOI: 10.1016/ j.gene.2015.09.068.
18. Noh B.J., Sung J.Y., Kim Y.W. et al. Prognostic value of ERG, PTEN, CRISP3 and SPINK1 in predicting biochemical recurrence in prostate cancer. Oncol Lett 2016;11(6):3621-30. DOI: 10.3892/ ol.2016.4459.
19. Merdan S., Tomlins S.A., Barnett C. et al. Assessment of long term outcomes
associated with urinary prostate cancer antigen 3 and TMPRSS2:ERG gene fusion at repeat biopsy. Cancer 2015;121(22):4071-9. DOI: 10.1002/ cncr.29611.
20. Аполихин О.И., Сивков А.В., Ефремов ГД и др. PCA3 и TMPRSS2-ERG в диагностике рака предстательной железы: первый опыт применения комбинации маркеров в России. Экспериментальная и клиническая урология 2015;(2):30-6. [Apolikhin O.I., Sivkov A.V., Efremov G.D. et al. The first Russian experience of using PCA3 and TMPRSS2-ERG for prostate cancer diagnosis. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya = Experimental and Clinical Urology 2015;(2):30-6. (In Russ.)].
21. Масляков В.В., Гребнев Д.Ю., Прохоренко И.О. Динамика металлопротеи-наз и их тканевых ингибиторов при ба-зальноклеточном раке кожи в процессе оперативного лечения. Вестник медицинского института «Реавиз» 2018;(4):101-5. [Maslyakov V.V., Grebnev D.Yu., Prokhorenko I.O. Changes in the levels of matrix metalloproteinases and tissue inhibitors
of metalloproteinases in patients with basal cell skin carcinoma in response to surgical treatment. Vestnik meditsinskogo instituta "Reaviz" = Bulletin of Medical Institute "Reaviz" 2018;(4):101-5. (In Russ.)].
22. Кушлинский Н.Е., Герштейн Е.С., Иванников А.А. и др. Клиническое значение матриксных металлопротеи-наз в плазме крови больных раком желудка. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2018;(9):347—51. DOI: 10.1007/s10517-019-04353-y. [Kushlinskii N.E., Gershtein E.S., Ivannikov A.A. et al. Clinical significance of matrix metalloproteinases in blood plasma of patients with gastric cancer. Byulleten' eksperimental'noy biologii
i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine 2018;(9):347-51. (In Russ.)].
23. Кушлинский Н.Е., Герштейн Е.С., Алферов А.А. и др. Прогностическое значение матриксных металлопротеиназ 2, 7, 8, 9 и их тканевого ингибитора 1-го типа в сыворотке крови больных раком почки. Бюллетень экспериментальной биологии и медицины 2020;168:673-6. DOI: 10.1007/s10517-020-04778-w. [Kushlinskii N.E., Gershtein E.S., Alferov A.A. et al. Prognostic role
of matrix metalloproteinases 2, 7, 8, 9 and their type 1 tissue inhibitor in blood serum of patients with kidney cancer. Byulleten' eksperimental'noy biologii i meditsiny = Bulletin of Experimental Biology and Medicine 2020;168:673-6. (In Russ.)].
24. Аксененко М.Б., Рукша Т.Г. Внутриклеточная экспрессия матриксной ме-таллопротеиназы 2 и ее зависимость от РРР6С-мутационного статуса при
меланоме кожи. Российский журнал кожных и венерических болезней 2018;(1):4-9. DOI: 10.18821/1560-95882018-21-1-4-9. [Aksenenko M.B., Ruksha T.G. Expression of nuclear matrix metalloproteinase 2 in patients with cutaneous melanoma depending on the availability of mutations in the PPP6C genes. Rossiyskiy zhurnal kozhnykh i venericheskikh bolezney = Russian Journal of Skin and Venereal Diseases 2018;(1):4-9. (In Russ.)].
25. Geng X., Chen C., Huang Y. et al. The prognostic value and potential mechanism of matrix metalloproteinases among prostate cancer. Int J Med Sci 2020;17(11):1550-60. DOI: 10.7150/ ijms.46780.
26. Тихонова М.В., Карачунский А.И., Поспелов В.И. и др. Перспективы использования экзосом опухолевых клеток в диагностике, мониторинге и терапии злокачественных заболеваний. Российский журнал детской гематологии и онкологии 2017;(2):40-5.
DOI: 10.17650/2311-1267-2017-4-2-40-45. [Tikhonova M.V., Karachunskiy A.I., Pospelov V.I. et al. Prospects of exosomes use of tumor cells in the diagnosis, monitoring and therapy of malignant diseases. Rossiyskiy zhurnal detskoy gematologii i onkologi = Russian Journal of Pediatric Hematology and Oncology 2017;(2):40-5. (In Russ.)].
27. Малек А.В., Самсонов Р.Б., Кьези А. Перспективы разработки методов диагностики и мониторинга онкологических заболеваний на основе анализа экзосом, секретируемых опухолевыми клетками. Российский биотерапевтический журнал 2015;4(14):9-18. [Malek A.V., Samsonov R.B., Chiesi A. Development of cancer diagnostics and monitoring methods based on analysis
of tumor-derived exosomes. Rossiyskiy bioterapevticheskiy zhurnal = Russian Journal of Biotherapy 2015;4(14):9-18. (In Russ.)].
28. McKiernan J., Donovan M.J., O'Neill V. et al. A novel urine exosome gene expression assay to predict high-grade prostate cancer at initial biopsy. JAMA Oncology 2016;2:882-9. DOI: 10.1001/ jamaoncol.2016.0097.
29. Donovan M.J., Noerholm M., Bentink S. et al. A molecular signature of PCA3 and ERG exosomal RNA from non-DRE urine is predictive of initial prostate biopsy result. Prostate Cancer Prostatic Dis 2015;18:370-5. DOI: 10.1038/ pcan.2015.40.
30. Martin N.L., Saba-El-Leil M.K., Sadekova S. et al. EN2 is a candidate oncogene in human breast cancer. Oncogene 2005;24(46):6890-901. DOI: 10.1038/sj.onc.1208840.
31. Michael A., Riley C., Boakee S. et al. EN2: a candidate antigen for
ев
u <
u
N a N
CS
u <
u
N a N
the development of targeted therapies in ovarian cancer. J Clin Oncol 2011;29. DOI: 10.1200/jco.2011.29.15_suppl. e15528.
32. McGrath S.E., Annels N., Madhuri T.K. et al. Engrailed-2 (EN2) - a novel biomarker in epithelial ovarian cancer. BMC Cancer 2018;18:943. DOI: 10.1186/ s12885-018-4816-5.
33. Morgan R., Bryan R.T., Javed S. et al. Expression of Engrailed-2 (EN2) protein in bladder cancer and its potential utility as a urinary diagnostic biomarker.
Eur J Cancer 2013;49(9):2214-22. DOI: 10.1016/j.ejca.2013.01.019.
34. Bose S.K., Bullard R.S., Donald C.D. Oncogenic role of engrailed-2 (EN-2)
in prostate cancer cell growth and survival. Transl Oncogenomics 2008;3:37-43. DOI: 10.4137/TOG.S369.
35. Rauch T., Wang Z., Zhang X. et al. Homeobox gene methylation in lung cancer studied by genome-wide analysis with a microarray-based methylated CpG island recovery assay. Proc Natl Acad Sci USA 2007;104(13):5527-32.
DOI: 10.1073/pnas.0701059104.
36. Karpinski P., Ramsey D., Grzebieniak Z. et al. The CpG island methylator phenotype correlates with long-range epigenetic silencing in colorectal cancer. Mol Cancer Res 2008;6(4):585-91. DOI: 10.1158/1541-7786.MCR-07-2158.
37. Mayor R., Casadome L., Azuara D. et al. Long-range epigenetic silencing at 2q14.2 affects most human colorectal cancers and may have application as a non-invasive biomarker of disease. Br J Cancer 2009;100(10):1534-9. DOI: 10.1038/sj. bjc.6605045.
38. Wu X., Rauch T.A., Zhong X. et al. CpG island hypermethylation in human astrocytomas. Cancer Res 2010;70(7):2718-27. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-09-3631.
39. Devaney J., Stirzaker C., Qu W. et al. Epigenetic deregulation across chromosome 2q14.2 differentiates normal from prostate cancer and provides
a regional panel of novel DNA methylation cancer biomarkers. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2011;20(1):148—59. DOI: 10.1158/1055-9965.EPI-10-0719.
40. Bennett L.B., Schnabel J.L., Kelchen J.M. et al. DNA hypermethylation accompanied by transcriptional repression in follicular lymphoma. Genes Chromosomes Cancer 2009;48(9):828-41. DOI: 10.1002/gcc.20687.
41. Cunningham D., You Z. In vitro and in vivo model systems used in prostate cancer research. J Biol Methods 2015;2(1):e17. DOI: 10.14440/jbm.2015.63.
42. Baron V.T., Pio R., Jia Z. et al. Early Growth Response 3 regulates genes of inflammation and directly activates IL6 and IL8 expression in prostate cancer. Br J Cancer 2015;112:755-64.
DOI: 10.1038/bjc.2014.622.
43. Pio R., Jia Z., Baron V.T. et al. Early growth response 3 (Egr3) is highly over-expressed in non-relapsing prostate cancer but not in relapsing prostate cancer. PLoS One 2013;8:e54096. DOI: 10.1371/ journal.pone.0054096.
44. Gomez-Gomez E., Jimenez-Vacas J.M., Pedraza-Arevalo S. et al. Oncogenic role of secreted Engrailed Homeobox 2 (EN2) in prostate cancer. J Clin Med 2019;8(9):1400. DOI: 10.3390/ jcm8091400.
45. Cantile M., Franco R., Schiavo G. et al. The HOX genes network in uro-genital cancers: mechanisms and potential therapeutic implications. Curr Med Chem 2011;18:4872-84.
DOI: 10.2174/092986711797535182.
46. Killick E., Morgan R., Launchbury F. et al. Role of Engrailed-2 (EN2) as
a prostate cancer detection biomarker in genetically high risk men. Scic Rep 2013;3:1-5. DOI: 10.1038/srep02059.
47. Pandha H., Sorensen K.D., Orntoft T.F. et al. Urinary engrailed-2 (EN2) levels predict tumour volume in men undergoing radical prostatectomy for prostate cancer. BJU Int 2012;110:E287-92.
DOI: 10.1111/j.1464-410X.2012.11208.x.
48. Pandha H., Javed S., Sooriakumaran P. et al. Correlation of urinary engrailed-2 levels to tumour volume and pathological stage in men undergoing radical prostatectomy. J Cancer Ther 2013;24:726-33. DOI: 10.4236/ jct.2013.43089.
49. Do Carmo Silva J., Vesely S., Novak V. et al. Is Engrailed-2 (EN2) a truly promising biomarker in prostate cancer detection? Biomarkers 2020;25(1):34-9. DOI: 10.1080/1354750X.2019.1690047.
50. Rosa M.I.D., Dondossola E.R., Alexandre M.C.M. et al. Urinary EN-2 to predict prostate cancer: systematic review and meta-analysis. Rev Assoc Med Bras (1992) 2017;63(7):656-61. DOI: 10.1590/1806-9282.63.07.656.
51. Marszall M.P., Sroka W., Adamowski M. et al. Engrailed-2 protein as a potential urinary prostate cancer biomarker:
a comparison study before and after digital rectal examination. Eur J Cancer Prev 2015;24:51-6. DOI: 10.1097/ CEJ.0000000000000046.
52. Morgan R., Boxall A., Bhatt A. et al. Engrailed-2 (EN2): a tumor specific urinary biomarker for the early diagnosis of prostate cancer. Clin Cancer Res 2011;17:1090-8. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-10-2410.
53. Thomas C.E., Sexton W., Benson K. et al. Urine collection and processing for protein biomarker discovery and quantification. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2010;19:953-9. DOI: 10.1158/1055-9965. EPI-10-0069.
54. Xu L., Wen Y., Pandit S. et al. Graphene-based biosensors for the detection of prostate cancer protein biomarkers:
a review. BMC Chem 2019;13(1):112. DOI: 10.1186/s13065-019-0611-x.
55. Lee S., Jo H., Her J. et al. Ultrasensitive electrochemical detection of engrailed-2 based on homeodomain-specific DNA probe recognition for the diagnosis of prostate cancer. Biosens Bioelectron 2015;66:32-8. DOI: 10.1016/j. bios.2014.11.003.
Вклад авторов
А.С. Тарабаева: написание текста рукописи;
А.Б. Жубантурлиева, И.М. Охас: сбор, анализ и систематизация публикаций по теме статьи.
Authors' contributions
A.S. Tarabayeva: article writing;
A.B. Zhubanturliyeva, I.M. Okhas: collection, analysis and systematization of publications on the topic of the article. ORCID авторов / ORCID of authors
А.С. Тарабаева / A.S. Tarabayeva: https://orcid.org/0000-0002-2851-2396
А.Б. Жубантурлиева / A.B. Zhubanturliyeva: https://orcid.org/0000-0002-3841-938X
И.М. Охас / I.M. Okhas: https://orcid.org/0000-0002-8290-5318
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. -j
о
Финансирование. Работа выполнена без спонсорской поддержки.
Financing. Работа выполнена без спонсорской поддержки. а
СМ со
ев
u
в* U
см а см
Статья поступила: 14.05.2020. Принята к публикации: 09.08.2020. Article submitted: 14.05.2020. Accepted for publication: 09.08.2020.
