МОЛЕКУЛЯРНО-ГЕНЕТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПОЛИМОРФИЗМОВ ГЕНОВ, АССОЦИИРОВАННЫХ С РАКОМ ЯИЧНИКА

MOLECULAR GENETIC ANALYSIS OF POLYMORPHISMS OF GENES ASSOCIATED WITH OVARIAN CANCER

Khava Sakhabova

Master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University

Russia, Grozny

Yakhita Ibragimova

Master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University

Russia, Grozny

Madina Saidova

Master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University

Russia, Grozny

Kheda Yusupova

Master's student, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University

Russia, Grozny

Zura Bisultanova

scientific advisor, lecturer, Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University,

Russia, Grozny

Petimat Dzhambetova

scientific adviser, Dr. Biol. Sciences, associate professor, professor of the Department of Cell Biology, Morphology and Microbiology, Chechen State University,

Russia, Grozny

АННОТАЦИЯ

Изучена взаимосвязь между полиморфизмом генов репарации ДНК (XRCC3 (rs861539), XRCC2 (rs718282, rs3218536)) и предрасположенностью к раку яичников у пациенток с РЯ в чеченской популяции, которая позволит расширить диапазона молекулярных маркеров. Высокий риск развития рака яичника подтвердился у лиц с гомозиготным генотипом T/T: ОШ - 2,00 при 95% ДИ 1,50–2,66 (p < 0,0001). Показано, что сбой в системе репарации ДНК, в частности путем гомологичной рекомбинации, влияет на риск развития РЯ в популяционной группе женщин ЧР.

ABSTRACT

The relationship between the polymorphism of DNA repair genes (XRCC3 (rs861539), XRCC2 (rs718282, rs3218536)) and the predisposition to ovarian cancer in patients with OC in the Chechen population has been studied, which will expand the range of molecular markers. A high risk of developing ovarian cancer was confirmed in individuals with a homozygous T / T genotype: OR - 2.00, 95% CI 1.50–2.66 (p <0.0001). It has been shown that a failure in the DNA repair system, in particular through homologous recombination, affects the risk of developing ovarian cancer in the population group of women in the CR.

Ключевые слова: гены репарации ДНК, XRCC3 (rs861539), XRCC2 (rs718282, rs3218536), рак яичников, чеченская популяция.

Key words: DNA repair genes, XRCC3 (rs861539), XRCC2 (rs718282, rs3218536)), ovarian cancer, Chechen population

Репарация ДНК – это особая функция клеток, заключающаяся в устранении дефектов в молекулах нуклеиновых кислот, структура которых нарушается как спонтанно в ходе репликации в клетке, так и под воздействием физических или химических реагентов. Установлено, что сниженная способность к репарации ДНК, является основной причиной раковых заболеваний и изменчивость, обнаруживаемая в генах репарации ДНК, может иметь клиническое значение для оценки риска возникновения определенного типа рака, его профилактики и лечения [7].

Мы изучили взаимосвязь между полиморфизмом генов репарации ДНК посредством гомологичной рекомбинации и предрасположенностью к злокачественным новообразованиям в яичниках в однородной популяции Чеченской республики. На сегодняшний день единая модель прогнозирования генетического риска РЯ отсутствует. В связи с этим актуальным является оценка возможности расширения диапазона молекулярных маркеров, позволяющих более эффективно прогнозировать образование рака яичников.

На роль молекулярных маркеров нами были отобраны следующие гены: XRCC3 (rs861539), XRCC2 (rs718282, rs3218536) полиморфизмы которых, по данным исследований, были связаны с различными типами неопластических заболеваний.

Материал и методы исследования. Образцы венозной крови были получены от пациентов с раком яичников (n  = 60), находившихся на стационарном лечении и проходивших обследование в отделениях ГБУ "Республиканский Онкологический Диспансер" г. Грозный в 2016–2020 годах. Исследуемая группа пациентов была этнически однородной, относилась к чеченской популяции. Каждый пациент дал письменное информированное согласие. Для сравнения была сформирована группа контроля из 135 здоровых женщин с клинически подтвержденным отрицательным тестом на наличие злокачественных новообразований. Средний возраст пациенток с РЯ составил 61,8 ±5 лет.

Определение однонуклеотидных полиморфизмов в генах репарации ДНК проводили методом полиморфизма длин рестрикционных фрагментов полимеразной цепной реакции (ПЦР-ПДРФ). Для идентификации полиморфизмов использовали последовательности из открытых источников.

Для ПЦР использовали наборы GenPak Real-Time PCR core (Isogene Lab.Ltd, Москва). Амплификацию проводили в Applied Biosystems 2720 Thermal Cycler (США) в адаптированных условиях.

Таблица 1.

Условия термоциклера для ПЦР и длины фрагментов для полиморфных вариантов исследуемых генов репарации ДНК

Для выявления аллелей генов амплификаты инкубировали с соответствующими эндонуклеазами в течение 16 ч (табл. 1). Для анализа полученных рестриктов проводили горизонтальный электрофорез в 2% агарозном геле с добавленным красителем бромидом этидия.

Для оценки соответствия выборки равновесию Харди-Вайнберга использовали точный тест Фишера.

Потенциальные маркеры РЯ отбирали путем сравнения частоты аллелей и генотипов больных и с контрольной группой. Статистически значимыми различия в частоте полиморфных вариантов и соответствующих им генотипов признавались при p ≤ 0.05. Критерием, определяющим наличие связи аллельного варианта с риском РЯ, считали отношение шансов (ОШ) с его доверительным интервалом (ДИ) при уровне значимости 95%. Результаты с p <0,05 считались значимыми.

Проведенный анализ результатов молекулярно-генетического тестирования полиморфизма Thr241Met гена XRCC3 выявил в исследуемых выборках замену 241Met с частотой 50,3% в выборке пациентов и 56,1% в здоровой группе (таблица 2). Чаще всего у пациентов полиморфный вариант 241Met обнаруживался в гетерозиготе (51,7%).

В группе здоровых женщин полиморфизм 241Met выявлялся чаще по сравнению с группой больных: 56,01% против 50,8%. Интересно, что для пациентов наиболее характерным вариантом было гетерозиготное носительство минорного аллеля в отличие от контрольной группы: 51,7% против 29,3%. Для здоровых женщин наиболее характерен гомозиготный вариант генотипа Met/Met, частота которого составила в контроле 41,4%, тогда как у пациенток его частота была значительно ниже - 25,0%. Ассоциативный анализ показал, что гомозигота Met/Met статистически достоверно снижает риск развития рака (ОШ 0,70; 95% ДИ 0,50–0,97, p = 0,041).

Таблица 2.

Распределение генотипа Thr241Met гена XRCC3 у пациентов и контрольной группы

Нами была проанализирована последовательность гена XRCC2, на наличие замен 501A/G и 41657C/Т. Анализ показал, что обе замены в гене XRCC2 широко представлены в обеих выборках (таблица 3 и 4).

Поиск ассоциаций между частотой аллелей и генотипов полиморфного варианта Arg188His гена XRCC2 в изучаемых группах не обнаружил статистически значимых различий в частоте генотипов полиморфизма XRCC2 Arg188His между контрольной группой и пациентами с раком яичников (табл. 3). Вместе с тем, корреляционный анализ между частотой аллеля T полиморфизма 41657C/Т в группе больных РЯ и частотой этого аллеля в группе здоровых лиц показал, что аллель T достоверно связан со злокачественными новообразованиями яичника. Отношение шансов составило 1,67 при 95% доверительном интервале 1,42–1,96, p <0,0001.

Таблица 3.

Распределение генотипа Arg188His гена XRCC2 у пациенток и контрольной группы

Таблица 4.

Распределение генотипа 41657C/Т гена XRCC2 у пациенток и контрольной группы

Высокий риск развития рака яичника подтвердился у лиц с гомозиготным генотипом T/T: ОШ для носителей генотипа T/T составило 2,00 при 95% ДИ 1,50–2,66 (p < 0,0001).

Заключение. Рак яичников - один из наиболее распространенных видов рака у женщин, занимающий третье место после рака шейки матки и матки. Он отличается наихудшим прогнозом и самым высоким уровнем смертности, связанный в основном с бессимптомным ростом опухоли [6]. По оценке GLOBOCAN к 2040 году ожидается значительный рост этого заболевания [1]. Ключевым фактором риска рака яичников является семейный анамнез рака груди или яичников [9], свидетельствующих о роли генетических факторов в риске развития опухоли яичников. Установлено, что более одной пятой случаев РЯ обусловлены мутациями в генах-супрессорах опухолей, а 65–85% наследственных форм рака яичников являются результатом герминальных мутаций в генах BRCA [10]. Предрасположенность к развитию опухоли во многом может определяться индивидуальными способностями к репарации повреждений ДНК. Восстанавливаются двухцепочечные разрывы системой репарации путем гомологичной рекомбинации. Гены, которые кодируют белки, восстанавливающие двухцепочечные разрывы, являются высокополиморфными, и, принимая во внимание, что однонуклеотидные полиморфизмы (ОНП) могут изменять риск развития рака и тогда его можно рассматривать как потенциальный маркер канцерогенеза [2, 4].

В связи с этим в настоящем исследовании были сделан сравнительный анализ частоты аллелей и генотипов полиморфных вариантов генов, кодирующих белки, участвующих в репарации путем гомологичной рекомбинации, у женщин с установленным диагнозом РЯ и здоровых лиц. Оценке подверглись наиболее распространенные полиморфизмы генов XRCC2 (Arg188His и 41657C/T) и XRCC3 (Thr241Met), входящих в систему репарации ДНК посредством гомологичной рекомбинации, которая устраняет ряд серьезных дефектов ДНК, в том числе двухцепочечные разрывы [3].

По данным современных исследований полиморфизмы данных генов могут повышать риск возникновения различных новообразований, в том числе рака поджелудочной железы, груди, головы и шеи. В ряде отчетов также было продемонстрировано, что полиморфизм 41657C/T гена XRCC2 играет важную роль в развитии неопластических заболеваний, включая рак яичников [5]. Замена Thr241Met является наиболее тщательно проанализированным полиморфизмом в гене XRCC3 (c. 722C/T; rs861539). Ряд исследований показали влияния полиморфизма на образование рака трижды негативного рака груди, в то время как других исследователи не обнаружили его участия в генезе РМЖ [8]. Польские исследователи пришли к выводу, что никакой корреляции между полиморфизмами генов XRCC2 и XRCC3 и факторами риска рака яичников не наблюдается [5]. Представленное исследование продемонстрировало значительную связь изученного полиморфизмов гена XRCC2 41657C/T и Thr241Met гена XRCC3 с возникновением рака яичников. В то время как полиморфизм Arg188His XRCC2 не обнаружил ассоциацию с раком яичников.

Таким образом, результаты исследования показывают, что сбой в системе репарации ДНК, в частности путем гомологичной рекомбинации, влияют на риск развития рака яичников в популяционной группе женщин ЧР.

Необходимо отметить, что исследование проводилось на этнически однородной популяции, что может помочь понять, в какой степени связь генотипа с фенотипом зависит от популяционной принадлежности. Тем не менее, выборка составляет лишь очень небольшую часть от всей популяции женщин с карциномой яичников в Чеченской республике, и полученные результаты не могут считаться окончательными и требуют дальнейших, более обширных оценок, проводимых на более крупных группах пациентов.

Список литературы:

1. Bray F. Global cancer statistics 2018: GLOBOCAN estimates of incidence and mortality worldwide for 36 cancers in 185 countries. /F. Bray, J. Ferlay , I. Soerjomataram, R.L. Siegel, L. A. Torre. A. Jemal //Сancer J Clin. 2018. - №68 (6). - Р.394-424
2. Erichsen HC. SNPs in cancer research and treatment. /Erichsen HC, Chanock SJ. //Br J Cancer 2004;90. - Р.747-751
3. Helleday T. (). DNA double-strand break repair: from mechanistic understanding to cancer treatment. / Helleday T, Lo J, van Gent DC, Engelward BP. //DNA Repair (Amst)., 2007. - №6. - Р.923–935.
4. Hemminki K. Single nucleotide polymorphisms (SNPs) are inherited from parents and they measure heritable events. /Hemminki K, Forsti A, Lorenzo Bermejo J. //J Carcinog, 2005. - №4. - Р.2-8
5. Michalska M. Association between single nucleotide polymorphisms (SNPs) of XRCC2 and XRCC3 homologous recombination repair genes and ovarian cancer in Polish women /M.M. Michalska, D. Samulak, H. Romanowicz, F.Jabłoński, B. Smolarz //Experimental and Molecular Pathology, 2016. - V.100. - №2. - P. 243-247
6. Momenimovahed Zohre et al. “Ovarian cancer in the world: epidemiology and risk factors. / Momenimovahed Zohre et al. //International journal of women's health, 2019. - №11. - Р.287-299.
7. Romero-Laorden N. Inherited mutations in DNA repair genes and cancer risk. /Romero-Laorden N, Castro E. //Curr Probl Cancer., 2017. - №41(4). - P. 251-264
8. Smolarz, B. Association between single nucleotide polymorphisms (SNPs) of XRCC2 and XRCC3 homologous recombination repair genes and triple-negative breast cancer in Polish women. / Smolarz, B., Makowska, M., Samulak, D. et al.  //Clin Exp Med., 2015. - №15. – Р.151–157
9. Torre LA. Ovarian cancer statistics. /Torre LA, Trabert B, DeSantis CE, Miller KD, Samimi G, Runowicz CD, Gaudet MM, Jemal A, Siegel RL //CA Cancer J Clin. 2018. - №68(4). – Р.284-296
10. Toss A. Hereditary ovarian cancer: not only BRCA 1 and 2 genes. / Toss A, Tomasello C, Razzaboni E, Contu G, Grandi G, Cagnacci A, Schilder RJ, Cortesi L. //Biomed Res Int. 2015. – Р. 1-11.