gnckКолопроктологияKoloproktologia2073-75562686-7303Russian Association of Coloproctology10.33878/2073-7556-2018-0-2-25-31gnck-1119Research ArticleСТАТЬЯ НОМЕРАLEADING ARTICLEДИАГНОСТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ ЭКЗОСОМАЛЬНЫХ МИКРОРНК ПРИ КОЛОРЕКТАЛЬНОМ РАКЕDIAGNOSTIC VALUE OF EXOSOMAL MIRNAS FOR COLORECTAL CANCERСамсоновР. Б.SamsonovR. B.rom_207@mail.ruТарасовМ. А.TarasovM. A.noemail@neicon.ruБурдаковВ. С.BurdakovV. S.noemail@neicon.ruШтамТ. А.ShtamT. A.noemail@neicon.ruГуляевА. М.GuljaevA. M.noemail@neicon.ruТкаченкоО. Б.TkachenkoO. B.noemail@neicon.ruРыбаковЕ. Г.RybakovE. G.noemail@neicon.ruФилатовМ. В.FilatovM. V.noemail@neicon.ruАйгнерА. .AignerA. .noemail@neicon.ruМалекА. В.MalekA. V.noemail@neicon.ru«НМИЦ онкологии им. Н.Н.Петрова» Минздрава РФ; ООО «Онко-система»Россия«N.N. Petrov NMRC of oncology», the Ministry of Health of the Russian Federation; Onco-System LLCRussian FederationФГБУ «ГНЦК им. А.Н. Рыжих» Минздрава РоссииРоссияState Scientific Centre of coloproctologyRussian FederationНИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФРоссияNational Research Center «Kurchatov Institute» - B.P. Konstantinov Petersburg Nuclear Physics InstituteRussian FederationНИЦ «Курчатовский институт» - ПИЯФРоссия«N.N. Petrov NMRC of oncology», the Ministry of Health of the Russian Federation; Onco-System LLC; National Research Center «Kurchatov Institute» - B.P. Konstantinov Petersburg Nuclear Physics InstituteRussian Federation«НМИЦ онкологии им. Н.Н.Петрова» Минздрава РФРоссия«N.N. Petrov NMRC of oncology», the Ministry of Health of the Russian FederationRussian FederationИнститут фармакологии и токсикологии им. Рудольфа БухгеймаРоссияRudolf-Boehm-Institut für Pharmakologie und ToxikologieRussian Federation201830062018022531Copyright © Самсонов Р.Б., Тарасов М.А., Бурдаков В.С., Штам Т.А., Гуляев А.М., Ткаченко О.Б., Рыбаков Е.Г., Филатов М.В., Айгнер А..., Малек А.В., 20182018Самсонов Р.Б., Тарасов М.А., Бурдаков В.С., Штам Т.А., Гуляев А.М., Ткаченко О.Б., Рыбаков Е.Г., Филатов М.В., Айгнер А..., Малек А.В.Samsonov R.B., Tarasov M.A., Burdakov V.S., Shtam T.A., Guljaev A.M., Tkachenko O.B., Rybakov E.G., Filatov M.V., Aigner A..., Malek A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.ruproctology.com/jour/article/view/1119

ЦЕЛЬ. Оценка диагностической значимости анализа экзосомальных микроРНК при колоректальном раке (КРР). МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ. В исследовании был использован материал (плазма) от 100 пациентов с опухолевыми заболеваниями толстой кишки и 20 здоровых доноров. Экзосомы1 были выделены методом дифференциального ультра-центрифугирования, анализ проведен методами лазерной корреляционной спектроскопии (ЛКС), криоэлектронной микроскопии (крио-ЭМ), проточной цитометрии. Количественный анализ экзосомальных микроРНК проведен методом ОТ-ПЦР. Для оценки полученных результатов использован статистический критерий Краскела-Уоллиса, ROC-анализ. РЕЗУЛЬТАТЫ. Показанo, что КРР выгзыюает характерные изменения концентрации ряда экзосомальных микроРНК. Для использования полученных результатов с целью персонализированной диагностики КРР, предложен алгоритм анализа «реципрокных микроРНК пар». Оптимальные результаты получены при анализе пары miR-223/miR-181a (чувствительность =0,93; специфичность =0,88). ЗАКЛЮЧЕНИЕ. Анализ экзосомальных микроРНК представляется перспективным методом ранней диагностики / скрининга колоректального рака.

OBJECTIVE. Assessment of diagnostic significance of exosomal microRNAs analysis in colorectal cancer (CRC). MATERIALS AND METHODS. Plasma samples from 100 patients with colon tumors and 20 healthy donors. Exosomes were isolated by differential ultracentrif ugation the analysis was performed by dynamic light scattering (DLS), cryo-EM, flow cytometry. Quantitative analysis of exosomal microRNAs was performed by RT-PCR. To evaluate the results obtained, the Kraskel-Wallis statistical test and ROC analysis were used. RESULTS. It is shown that CRC causes characteristic changes in the concentration of a number of exosomal microRNAs. Analysis of «reciprocal miRNAs pairs» was proposed as algorithmfor personalized diagnostic of CRC. The optimal parameters of diagnostic values were obtained for miRNA pair«miR-223 / miR-181a» (sensitivity =0.93, specificity =0.88). CONCLUSION. The analysis of exosomal microRNAs presents a promising method for early diagnostics / screening of colorectal cancer.

колоректальный ракэкзосомымикроРНКдиагностикаскринингcolorectal cancerexosomesmicroRNAdiagnosticsscreeningReferencesКаприн, А.Д. Состояние онкологической помощи населению России в 2016 году. / А.Д.Каприн, В.В.Старинский, Г.В.Петрова // МНИОИ им. П.А.Герцена, Москва. - 2017.Каприн, А.Д. Состояние онкологической помощи населению России в 2016 году. / А.Д.Каприн, В.В.Старинский, Г.В.Петрова // МНИОИ им. П.А.Герцена, Москва. - 2017.Соколова, Е.А. Биомаркеры для своевременной диагностики колоректального рака. / Е.А.Соколова, У.А.Боярских, А.Н.Ширшова и соавт.// Клиническая лабораторная диагностика. - 2015. - № 60 (12). - с. 15-23.Соколова, Е.А. Биомаркеры для своевременной диагностики колоректального рака. / Е.А.Соколова, У.А.Боярских, А.Н.Ширшова и соавт.// Клиническая лабораторная диагностика. - 2015. - № 60 (12). - с. 15-23.Hauptman, N. Colorectal Cancer Blood-Based Biomarkers. / N.Hauptman, D.Glavac // Gastroenterology research and practice. - 2017. -р. 2195361.Hauptman, N. Colorectal Cancer Blood-Based Biomarkers. / N.Hauptman, D.Glavac // Gastroenterology research and practice. - 2017. -р. 2195361.Warren, J.D. Septin 9 methylated DNA is a sensitive and specific blood test for colorectal cancer. / J.D.Warren, W.Xiong, A.M.Bunker et al. // BMC medicine. - 2011. - № 9. - р. 133.Warren, J.D. Septin 9 methylated DNA is a sensitive and specific blood test for colorectal cancer. / J.D.Warren, W.Xiong, A.M.Bunker et al. // BMC medicine. - 2011. - № 9. - р. 133.Herbst, A. Methylation of NEUROG1 in serum is a sensitive marker for the detection of early colorectal КОЛОПРОКТОЛОГИЯ, 2018, №2 (64) cancer. / A.Herbst, K.Rahmig, P.Stieber et al. // The American journal of gastroenterology. - 2011. -№ 106 (6). - р. 1110-1118.Herbst, A. Methylation of NEUROG1 in serum is a sensitive marker for the detection of early colorectal КОЛОПРОКТОЛОГИЯ, 2018, №2 (64) cancer. / A.Herbst, K.Rahmig, P.Stieber et al. // The American journal of gastroenterology. - 2011. -№ 106 (6). - р. 1110-1118.Suzuki, H. Biological significance of the CpG island methylator phenotype. / H.Suzuki, E.Yamamoto, R.Maruyama et al. // Biochemical and biophysical research communications. - 2014. - № 455 (1-2). -p. 35-42.Suzuki, H. Biological significance of the CpG island methylator phenotype. / H.Suzuki, E.Yamamoto, R.Maruyama et al. // Biochemical and biophysical research communications. - 2014. - № 455 (1-2). -p. 35-42.Tan, S.H. Detection of promoter hypermethylation in serum samples of cancer patients by methylation-specific polymerase chain reaction for tumour suppressor genes including RUNX3. / S.H.Tan, H.Ida, Q.C.Lau et al. // Oncology reports. - 2007. -№ 18 (5). - p. 1225-1230.Tan, S.H. Detection of promoter hypermethylation in serum samples of cancer patients by methylation-specific polymerase chain reaction for tumour suppressor genes including RUNX3. / S.H.Tan, H.Ida, Q.C.Lau et al. // Oncology reports. - 2007. -№ 18 (5). - p. 1225-1230.Marshall, K.W. A blood-based biomarker panel for stratifying current risk for colorectal cancer. / K.W.Marshall, S.Mohr, F.E.Khettabi et al. // International journal of cancer. - 2010. - № 126 (5). -p. 1177-1186.Marshall, K.W. A blood-based biomarker panel for stratifying current risk for colorectal cancer. / K.W.Marshall, S.Mohr, F.E.Khettabi et al. // International journal of cancer. - 2010. - № 126 (5). -p. 1177-1186.Yip, K.T. A case-controlled validation study of a blood-based seven-gene biomarker panel for colorectal cancer in Malaysia. / K.T.Yip, P.K.Das, D.Suria et al. // Journal of experimental & clinical cancer research. - 2010. - CR 29. - p. 128.Yip, K.T. A case-controlled validation study of a blood-based seven-gene biomarker panel for colorectal cancer in Malaysia. / K.T.Yip, P.K.Das, D.Suria et al. // Journal of experimental & clinical cancer research. - 2010. - CR 29. - p. 128.Giraldez, M.D. Circulating microRNAs as biomarkers of colorectal cancer: results from a genome-wide profiling and validation study. / M.D.Giraldez, J.J.Lozano, G.Ramirez et al.// Clinical gastroenterology and hepatology: the official clinical practice journal of the American Gastroenterological Association. - 2013. - № 11 (6). - p. 681-688 e683.Giraldez, M.D. Circulating microRNAs as biomarkers of colorectal cancer: results from a genome-wide profiling and validation study. / M.D.Giraldez, J.J.Lozano, G.Ramirez et al.// Clinical gastroenterology and hepatology: the official clinical practice journal of the American Gastroenterological Association. - 2013. - № 11 (6). - p. 681-688 e683.Yong, F.L. Potentiality of a triple microRNA classifier: miR-193a-3p, miR-23a and miR-338-5p for early detection of colorectal cancer. / Yong F.L., Law C.W., Wang C.W. // BMC cancer. - 2013. - № 13. -p. 280.Yong, F.L. Potentiality of a triple microRNA classifier: miR-193a-3p, miR-23a and miR-338-5p for early detection of colorectal cancer. / Yong F.L., Law C.W., Wang C.W. // BMC cancer. - 2013. - № 13. -p. 280.Colombo, M. Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles. / M.Colombo, G.Raposo, C.Thery // Annual review of cell and developmental biology. - 2014. - № 30. - p. 255-289.Colombo, M. Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles. / M.Colombo, G.Raposo, C.Thery // Annual review of cell and developmental biology. - 2014. - № 30. - p. 255-289.Pap, E. Highlights of a new type of intercellular communication: microvesicle-based information transfer. / E.Pap, E.Pallinger, M.Pasztoi et al. // Inflammation research : official journal of the European Histamine Research Society. - 2009. -№ 58 (1). - p. 1-8.Pap, E. Highlights of a new type of intercellular communication: microvesicle-based information transfer. / E.Pap, E.Pallinger, M.Pasztoi et al. // Inflammation research : official journal of the European Histamine Research Society. - 2009. -№ 58 (1). - p. 1-8.Whiteside, T.L. The potential of tumor-derived exosomes for noninvasive cancer monitoring. / T.L.Whiteside // Expert review of molecular diagnostics. - 2015. - № 15 (10). - p. 1293-1310.Whiteside, T.L. The potential of tumor-derived exosomes for noninvasive cancer monitoring. / T.L.Whiteside // Expert review of molecular diagnostics. - 2015. - № 15 (10). - p. 1293-1310.Lotvall, J. Minimal experimental requirements for definition of extracellular vesicles and their functions: a position statement from the International Society for Extracellular Vesicles. / J.Lotvall, A.F.Hill, F.Hochberg et al.// Journal of extracellular vesicles. -2014. - № 3. - p. 26913.Lotvall, J. Minimal experimental requirements for definition of extracellular vesicles and their functions: a position statement from the International Society for Extracellular Vesicles. / J.Lotvall, A.F.Hill, F.Hochberg et al.// Journal of extracellular vesicles. -2014. - № 3. - p. 26913.Samsonov, R. Plasma exosomal miR-21 and miR-181a differentiates follicular from papillary thyroid cancer. / R.Samsonov, V.Burdakov, T.Shtam et al.// Tumour biology : the journal of the International Society for Oncodevelopmental Biology and Medicine. - 2016. - № 37 (9). - p. 12011-12021.Samsonov, R. Plasma exosomal miR-21 and miR-181a differentiates follicular from papillary thyroid cancer. / R.Samsonov, V.Burdakov, T.Shtam et al.// Tumour biology : the journal of the International Society for Oncodevelopmental Biology and Medicine. - 2016. - № 37 (9). - p. 12011-12021.Архангельская, П.А. Оценка экспрессии 4 микроРНК в цитологических препаратах в качестве дополнительного метода диагностики рака шейки матки. / П.А.Архангельская, Р.Б.Самсонов, Т.А.Штам и соавт. // Опухоли женской репродуктивной системы. - 2017. - № 13 (13). - р. 63-72.Архангельская, П.А. Оценка экспрессии 4 микроРНК в цитологических препаратах в качестве дополнительного метода диагностики рака шейки матки. / П.А.Архангельская, Р.Б.Самсонов, Т.А.Штам и соавт. // Опухоли женской репродуктивной системы. - 2017. - № 13 (13). - р. 63-72.Latham, G.J. Normalization of microRNA quantitative RT-PCR data in reduced scale experimental designs. / G.J.Latham // Methods in molecular biology. - 2010. - № 667. - р. 19-31.Latham, G.J. Normalization of microRNA quantitative RT-PCR data in reduced scale experimental designs. / G.J.Latham // Methods in molecular biology. - 2010. - № 667. - р. 19-31.Ogata-Kawata, H. Circulating exosomal microRNAs as biomarkers of colon cancer. / H.Ogata-Kawata, M.Izumiya, D.Kurioka et al. // PloS one. -2014. - № 9 (4). - e92921.Ogata-Kawata, H. Circulating exosomal microRNAs as biomarkers of colon cancer. / H.Ogata-Kawata, M.Izumiya, D.Kurioka et al. // PloS one. -2014. - № 9 (4). - e92921.Hosseini, M. Exosome-Encapsulated microRNAs as Potential Circulating Biomarkers in Colon Cancer. / M.Hosseini, S.Khatamianfar, S.M.Hassanian et al. // Current pharmaceutical design. - 2017. - № 23 (11). -p. 1705-1709.Hosseini, M. Exosome-Encapsulated microRNAs as Potential Circulating Biomarkers in Colon Cancer. / M.Hosseini, S.Khatamianfar, S.M.Hassanian et al. // Current pharmaceutical design. - 2017. - № 23 (11). -p. 1705-1709.Wang, J. Circulating exosomal miR-125a-3p as a novel biomarker for early-stage colon cancer. / J.Wang, F.Yan, Q.Zhao et al. // Scientific reports. - 2017. - № 7 (1). - p. 4150.Wang, J. Circulating exosomal miR-125a-3p as a novel biomarker for early-stage colon cancer. / J.Wang, F.Yan, Q.Zhao et al. // Scientific reports. - 2017. - № 7 (1). - p. 4150.Yan, S. Downregulation of circulating exosomal miR-638 predicts poor prognosis in colon cancer patients. / S.Yan, G.Dang, X.Zhang et al. // Oncotarget. - 2017. - № 8 (42). - p. 72220-72226.Yan, S. Downregulation of circulating exosomal miR-638 predicts poor prognosis in colon cancer patients. / S.Yan, G.Dang, X.Zhang et al. // Oncotarget. - 2017. - № 8 (42). - p. 72220-72226.Chevillet, J.R. Quantitative and stoichiometric analysis of the microRNA content of exosomes. / J.R.Chevillet, Q.Kang, I.K.Ruf et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2014. - № 111 (41). - p. 14888-14893.Chevillet, J.R. Quantitative and stoichiometric analysis of the microRNA content of exosomes. / J.R.Chevillet, Q.Kang, I.K.Ruf et al. // Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. - 2014. - № 111 (41). - p. 14888-14893.Yoshioka, Y. Ultra-sensitive liquid biopsy of circulating extracellular vesicles using ExoScreen. / Y.Yoshioka, N.Kosaka, Y.Konishi et al. // Nature communications. - 2014. - № 5. - р. 3591.Yoshioka, Y. Ultra-sensitive liquid biopsy of circulating extracellular vesicles using ExoScreen. / Y.Yoshioka, N.Kosaka, Y.Konishi et al. // Nature communications. - 2014. - № 5. - р. 3591.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.