gnckКолопроктологияKoloproktologia2073-75562686-7303Russian Association of Coloproctology10.33878/2073-7556-2020-19-4-32-56gnck-1607Research ArticleОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИORIGINAL ARTICLESВОЗМОЖНОСТИ ДИАГНОСТИКИ КОЛОРЕКТАЛЬНОГО РАКА С ПОМОЩЬЮ ДЕТЕКЦИИ ТКАНЕ-СПЕЦИФИЧНЫХ ВНЕКЛЕТОЧНЫХ НАНО-ВАЗИКУЛCOLORECTAL CANCER DIAGNOSTICS VIA DETECTION OF TISSUE-SPECIFIC EXTRACELLULAR NANO-VESICLEShttps://orcid.org/0000-0002-6812-3088НазароваИ. В.NazarovaI. V.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

ул.Луговая, д.4, территория инновационного центра Сколково, г.Москва, 143026, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

Lugovaya str., 4, building 9, office 16, The innovation center “Skolkovo”, Moscow, 143026, Russia

polikarpova-e@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-7464-4237НикифороваН. С.NikiforovaN. S.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

ул.Луговая, д.4, территория инновационного центра Сколково, г.Москва, 143026, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

Lugovaya str., 4, building 9, office 16, The innovation center “Skolkovo”, Moscow, 143026, Russia

https://orcid.org/0000-0003-4174-2839СидинаЕ. И.SidinaE. I.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

ул.Луговая, д.4, территория инновационного центра Сколково, г.Москва, 143026, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

Lugovaya str., 4, building 9, office 16, The innovation center “Skolkovo”, Moscow, 143026, Russia

https://orcid.org/0000-0002-3677-1558СлюсаренкоМ. А.SlyusarenkoM. A.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

ул.Луговая, д.4, территория инновационного центра Сколково, г.Москва, 143026, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

Lugovaya str., 4, building 9, office 16, The innovation center “Skolkovo”, Moscow, 143026, Russia

КотоваЗ. С.KotovaZ. S.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

 

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

https://orcid.org/0000-0002-4305-6691СемиглазоваТ. Ю.SemiglazovaT. Yu.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

Кирочная улица, д.41, г.Санкт-Петербург, 191015, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

https://orcid.org/0000-0002-6346-1029СлужевМ. И.SluzhevM. I.

ул.Льва Толстого, д.6-8, г.СанктПетербург, 197022, Россия

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

СемиглазовВ. В.SemiglazovV. V.

ул.Льва Толстого, д.6-8, г.СанктПетербург, 197022, Россия

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

L.Tolstogo str., 6/8, St.-Petersburg, 197089, Russia

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

https://orcid.org/0000-0001-9885-1177ГоголевА. Б.GogolevA. B.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

https://orcid.org/0000-0002-2948-397XАртемьеваА. С.ArtemyevaA. S.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

РыбаковЕ. Г.RybakovE. G.

ул. Саляма Адиля, д.2, г.Москва, 123423, Россия

Salyama Adilya str., 2, Moscow, 123423, Russia

https://orcid.org/0000-0001-5334-7292МалекА. В.MalekA. V.

пос. Песочный, ул. Ленинградская, д.68, г.Санкт-Петербург, 197758, Россия

ул.Луговая, д.4, территория инновационного центра Сколково, г.Москва, 143026, Россия

Leningradskaya str., 68, Pesochny, St. Petersburg, 197758, Russia

Lugovaya str., 4, building 9, office 16, The innovation center “Skolkovo”, Moscow, 143026, Russia

Anastasia@malek.comФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России; ООО «Онко-система»РоссияN.N. Petrov National Medical Research Center of Oncology; Onco-System Co Ltd.Russian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава РоссииРоссияN.N. Petrov National Medical Research Center of Oncology of Ministry of Health of RussiaRussian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России; ФГБОУ ВО «СЗГМУ им. И.И. Мечникова» Минздрава РоссииРоссияN.N. Petrov National Medical Research Center of Oncology of Ministry of Health of RussiaRussian FederationФГБУ «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова»; ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава РоссииРоссияN.N. Petrov National Medical Research Center of Oncology of Ministry of Health of RussiaRussian FederationФГБУ «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова»; ФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава РоссииРоссияPavlov First Saint Petersburg State Medical University; N.N. Petrov National Medical Research Center of Oncology of Ministry of Health of RussiaRussian FederationФГБУ «НМИЦ колопроктологии имени А.Н. Рыжих» Минздрава РоссииРоссияRyzhikh National Medical Research Center of ColoproctologyRussian FederationФГБУ «НМИЦ онкологии им. Н.Н. Петрова» Минздрава России; ООО «Онко-система»РоссияN.N. Petrov National Medical Research Center of Oncology of Ministry of Health of Russia; Onco-System Co Ltd.Russian Federation2020211220201943256Copyright © Назарова И.В., Никифорова Н.С., Сидина Е.И., Слюсаренко М.А., Котова З.С., Семиглазова Т.Ю., Служев М.И., Семиглазов В.В., Гоголев А.Б., Артемьева А.С., Рыбаков Е.Г., Малек А.В., 20202020Назарова И.В., Никифорова Н.С., Сидина Е.И., Слюсаренко М.А., Котова З.С., Семиглазова Т.Ю., Служев М.И., Семиглазов В.В., Гоголев А.Б., Артемьева А.С., Рыбаков Е.Г., Малек А.В.Nazarova I.V., Nikiforova N.S., Sidina E.I., Slyusarenko M.A., Kotova Z.S., Semiglazova T.Y., Sluzhev M.I., Semiglazov V.V., Gogolev A.B., Artemyeva A.S., Rybakov E.G., 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/1607

Разработка методов эффективной диагностики и мониторинга терапии колоректального рака (КРР) является актуальной научной задачей. В состав циркулирующей плазмы входят внеклеточные нано-везикулы (ВНВ), секретируемые преимущественно клетками крови и эндотелия. Минорная фракция ВНВ плазмы продуцируется клетками различных тканей, включая клетки кишечного эпителия. Биохимический состав таких везикул должен иметь ткане-специфические особенности. Целью представленной работы являлся поиск поверхностных маркеров везикул, секретируемых клетками кишечного эпителия, и оценка возможности выделения и количественного анализа таких везикул с целью диагностики КРР. В исследовании были использованы клеточные линии (HCT-116, HT-29, COLO-320, HuТu-80, SW837), плазма пациентов с КРР и здоровых доноров. Методы анализа траекторий нано-частиц, атомно-силовой микроскопии, дот-блотинга и проточной цитометрии применялись для исследования ВНВ. С помощью оригинальной технологии иммуно-сорбции было показано, что концентрация ВНВ, на поверхности которых экспрессируются белки CLRN3, GAL4 и Meprin A, в плазме пациентов с КРР выше, чем в плазме здоровых доноров. На основе количественного анализа таких ВНВ могут быть разработаны новые методы диагностики и мониторинга терапии КРР.

The development of methods for effective diagnosis and monitoring of colorectal cancer (CRC) treatment is one of the basic scientific problem. The circulating plasma contains extracellular nanovesicles (EVs) secreted mainly by blood and endothelial cells. The minor fraction of plasma EVs is produced by cells of various tissues, including cells of the intestinal epithelium. The biochemical composition of such vesicles should have tissue-specific features. Presented study was aimed to identify surface markers of EVs secreted by intestinal epithelium cells and to assess the possibility of isolating and quantification of such vesicles for the diagnosis of CRC. The cell cultures (HCT-116, HT-29, COLO-320, HuTu-80, SW837), plasma of CRC patients and healthy donors were used in the study. The methods of nanoparticle tracking analysis (NTA), atomic force microscopy (AFM), dot-blotting and flow cytometry were applied for EVs characterization. With the original technology of immunosorption we have demonstrated an increased amount of CLRN3, GAL4 and Meprin A, i.e. positive EVs in plasma of CRC patients  comparing to healthy donors. Based on the quantitative analysis of such EVs, new methods of diagnostics and monitoring of CRC therapy can be developed.

колоректальный раквнеклеточные нано-везикулыткане-специфичные маркерыэкзосомыдиагностикаcolorectal cancerextracellular nanovesiclestissue-specific markersexosomesdiagnosticsReferencesПузанов Д.П., Половинкин В.В., Пузанова И.А. Скрининг колоректального рака. Обзор существующих меодов и рекомендаций. Инновационная медицина Кубани. 2018; №1, с.58–64.Puzanov D.P., Polovinkin V.V., Puzanova I.A. Colorectal cancer screening. current techniques and recommendations review. Innovative medicine of Kuban. 2018; no.1, pp.58-64. (in Russ.).Bénard F, Barkun AN, Martel F, von Renteln D. Systematic review of colorectal cancer screening guidelines for average-risk adults: Summarizing the current global recommendations. World J Gastroenterol. 2018; 7:124–138.Bénard F, Barkun AN, Martel F, von Renteln D. Systematic review of colorectal cancer screening guidelines for average-risk adults: Summarizing the current global recommendations. World J Gastroenterol. 2018; 7:124–138.Stanciu J, Tariman J. Liquid Biopsy: A Tool for the Diagnostic and Prognostic Evaluation of Cancers. Clin J Oncol Nurs. 2020; 24:19-21.Stanciu J, Tariman J. Liquid Biopsy: A Tool for the Diagnostic and Prognostic Evaluation of Cancers. Clin J Oncol Nurs. 2020; 24:19-21.Brahmer A. et al. Platelets, endothelial cells and leukocytes contribute to the exercise-triggered release of extracellular vesicles into the circulation. J Extracell Vesicles. 2019 May 28; 8(1):1615820. DOI: 10.1080/20013078.2019.1615820Brahmer A. et al. Platelets, endothelial cells and leukocytes contribute to the exercise-triggered release of extracellular vesicles into the circulation. J Extracell Vesicles. 2019 May 28; 8(1):1615820. DOI: 10.1080/20013078.2019.1615820Larssen P. et al. Tracing Cellular Origin of Human Exosomes Using Multiplex Proximity Extension Assays. Mol Cell Proteomics. 2017; 16:1547–1547.Larssen P. et al. Tracing Cellular Origin of Human Exosomes Using Multiplex Proximity Extension Assays. Mol Cell Proteomics. 2017; 16:1547–1547.Kobayashi M. et al. A Pilot Trial to Quantify Plasma Exosomes in Colorectal Cancer Screening from the International Collaborative Study between Chile and Japan. Digestion. 2018; 98:270–274.Kobayashi M. et al. A Pilot Trial to Quantify Plasma Exosomes in Colorectal Cancer Screening from the International Collaborative Study between Chile and Japan. Digestion. 2018; 98:270–274.Wang L, Duan W, Yan S, Xie Y. et al. Circulating long non-coding RNA colon cancer-associated transcript 2 protected by exosome as a potential biomarker for colorectal cancer. Biomed Pharmac other. 2019 May 14; 113:108758. DOI: 10.1016/j.biopha.2019.108758Wang L, Duan W, Yan S, Xie Y. et al. Circulating long non-coding RNA colon cancer-associated transcript 2 protected by exosome as a potential biomarker for colorectal cancer. Biomed Pharmac other. 2019 May 14; 113:108758. DOI: 10.1016/j.biopha.2019.108758Ogata-Kawata H. et al. Circulating Exosomal microRNAs as Biomarkers of Colon Cancer. PLoS One. 9, 2014; e92921.Ogata-Kawata H. et al. Circulating Exosomal microRNAs as Biomarkers of Colon Cancer. PLoS One. 9, 2014; e92921.Замбалова Е.А. et al. Экзосомальные протеиназы при колоректальном раке. Успехи молекулярной онкологии. 2018; №5, с.117–126.Zambalova E.A. et al. Exosomal proteases in colorectal cancer. Advances in Molecular Oncology. 2018; no.5(4), pp.117-126. (In Russ.).Lewis JM. et al. Integrated Analysis of Exosomal Protein Biomarkers on Alternating Current Electrokinetic Chips Enables Rapid Detection of Pancreatic Cancer in Patient Blood. ACS Nano. 2018; 12:3311–3320.Lewis JM. et al. Integrated Analysis of Exosomal Protein Biomarkers on Alternating Current Electrokinetic Chips Enables Rapid Detection of Pancreatic Cancer in Patient Blood. ACS Nano. 2018; 12:3311–3320.Zhang Y, Mi X, Tan X. et al. Recent Progress on Liquid Biopsy Analysis using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Theranostics. 2019; 9:491–525.Zhang Y, Mi X, Tan X. et al. Recent Progress on Liquid Biopsy Analysis using Surface-Enhanced Raman Spectroscopy. Theranostics. 2019; 9:491–525.Santasusagna S. et al. Proteomic Analysis of Liquid Biopsy from Tumor-Draining Vein Indicates that High Expression of Exosomal ECM1 Is Associated with Relapse in Stage I-III Colon Cancer. Transl. Oncol. 2018; 11:715–721.Santasusagna S. et al. Proteomic Analysis of Liquid Biopsy from Tumor-Draining Vein Indicates that High Expression of Exosomal ECM1 Is Associated with Relapse in Stage I-III Colon Cancer. Transl. Oncol. 2018; 11:715–721.Theodoraki M-N, Matsumoto A, Beccard I, et al. CD44v3 protein-carrying tumor-derived exosomes in HNSCC patients’ plasma as potential noninvasive biomarkers of disease activity. Oncoimmunology. 2020; 9:1747732.Theodoraki M-N, Matsumoto A, Beccard I, et al. CD44v3 protein-carrying tumor-derived exosomes in HNSCC patients’ plasma as potential noninvasive biomarkers of disease activity. Oncoimmunology. 2020; 9:1747732.Ferrone S, Whiteside TL. Targeting CSPG4 for isolation of melanoma cell-derived exosomes from body fluids. HNO. 2020; 68:100-105.Ferrone S, Whiteside TL. Targeting CSPG4 for isolation of melanoma cell-derived exosomes from body fluids. HNO. 2020; 68:100-105.Théry C, Amigorena S, Raposo G. et al. Isolation and Characterization of Exosomes from Cell Culture Supernatants and Biological Fluids. Curr Protoc Cell Biol. 2006; 30, 3.22.1-3.22.29.Théry C, Amigorena S, Raposo G. et al. Isolation and Characterization of Exosomes from Cell Culture Supernatants and Biological Fluids. Curr Protoc Cell Biol. 2006; 30, 3.22.1-3.22.29.www.proteinatlas.org. The Human Protein Athlas.www.proteinatlas.org. The Human Protein Athlas.www.uniprot.org. UniProt Consortium.www.uniprot.org. UniProt Consortium.www.exocarta.org. ExoCarta.www.exocarta.org. ExoCarta.Linnekamp JF. et al. Consensus molecular subtypes of colorectal cancer are recapitulated in in vitro and in vivo models. Cell Death Differ. 2018; 25:616–633.Linnekamp JF. et al. Consensus molecular subtypes of colorectal cancer are recapitulated in in vitro and in vivo models. Cell Death Differ. 2018; 25:616–633.Théry C. et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles. 2018; 23(7):1535750. DOI:10.1080/20013078.2018.1535750Théry C. et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. J Extracell Vesicles. 2018; 23(7):1535750. DOI:10.1080/20013078.2018.1535750Mannavola F. et al. Revisiting the Role of Exosomes in Colorectal Cancer: Where Are We Now? Front Oncol. 2019 Jun 19; 9:521. DOI: 10.3389/fonc.2019.00521. eCollection 2019.Mannavola F. et al. Revisiting the Role of Exosomes in Colorectal Cancer: Where Are We Now? Front Oncol. 2019 Jun 19; 9:521. DOI: 10.3389/fonc.2019.00521. eCollection 2019.Takano Y. et al. Circulating exosomal microRNA-203 is associated with metastasis possibly via inducing tumor-associated macrophages in colorectal cancer. Oncotarget. 2017; 8:78598–78613.Takano Y. et al. Circulating exosomal microRNA-203 is associated with metastasis possibly via inducing tumor-associated macrophages in colorectal cancer. Oncotarget. 2017; 8:78598–78613.WANG X. et al. Investigation of the roles of exosomes in colorectal cancer liver metastasis. Oncol Rep. 2015; 33:2445–2453.WANG X. et al. Investigation of the roles of exosomes in colorectal cancer liver metastasis. Oncol Rep. 2015; 33:2445–2453.Самсонов Р.Б. et al. Диагностическое значение экзосомальных МикроРНК при колоректальном раке. Колопроктология. 2018; №2 (64), с.25-31.Samsonov R.B. et al. Diagnostic value of exosomal miRNAs for colorectal cancer. Koloproktologia. 2018; no.2(64), pp.25-31. (In Russ.).Lee C-H, Im E-J, Moon P-G еt al. Discovery of a diagnostic biomarker for colon cancer through proteomic profiling of small extracellular vesicles. BMC Cancer. 2018; 18:1058.Lee C-H, Im E-J, Moon P-G еt al. Discovery of a diagnostic biomarker for colon cancer through proteomic profiling of small extracellular vesicles. BMC Cancer. 2018; 18:1058.

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