Диагностическая и прогностическая значимость аминокислотного профиля слюны при раке молочной железы

КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ

Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Номер проекта 23-15-00188

НазваниеДиагностическая и прогностическая значимость аминокислотного профиля слюны при раке молочной железы

Руководитель Бельская Людмила Владимировна, Кандидат химических наук

Организация финансирования, регион Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный педагогический университет" , Омская обл

Конкурс №80 - Конкурс 2023 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований отдельными научными группами»

Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-109 - Клиническая лабораторная диагностика и нанотехнологии в медицине

Ключевые слова Слюна, метаболомика, аминокислоты, биомаркеры, рак молочной железы, персонализированная медицина, диагностика, прогноз

Код ГРНТИ76.03.31, 76.29.49, 76.35.33

ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ

Аннотация
Современный уровень знаний о молекулярных механизмах возникновения и развития РМЖ, его чувствительности или резистентности к различным препаратам, воздействиям позволяет осуществить переход от усредненных стандартных схем терапии к так называемой «персонализированной медицине», т. е. назначению лечения в соответствии с индивидуальными особенностями больного и биологическими характеристиками опухоли. В последнее время накапливаются данные, продемонстрировавшие диагностическую и прогностическую ценность слюны как многообещающей альтернативы жидкой биопсии. Достаточно большое количество исследований подтвердили высокую информативность слюны, в том числе ряда аминокислот в ее составе для диагностики РМЖ. При этом практически отсутствуют исследования, в которых была бы проведена комплексная оценка аминокислотного профиля в зависимости от фенотипа опухоли и клинико-патологических характеристик РМЖ, а также при неопухолевых заболеваниях молочных желез, что может быть впоследствии использовано для ранней и дифференциальной диагностики РМЖ. Нами ранее показана прогностическая значимость ряда метаболитов слюны при РМЖ, а также выявлены показатели, которые могут использоваться для контроля возникновения рецидива. Данных о прогностическом значении аминокислот слюны при РМЖ в литературе в настоящее время нет. Анализ аминокислотного профиля слюны планируется проводить в динамике в процессе лечения, а также для контроля возникновения рецидива. Предлагаемый подход является принципиально новым, т.к. несмотря на многочисленные исследования, посвященные изучению отдельных компонентов слюны, их комплексная оценка с использованием многомерных статистических методов не проводилась, а также не исследовались корреляционные взаимосвязи с молекулярными характеристиками опухолей. В рамках данного проекта предполагается провести исследование аминокислотного состава слюны у пациентов параллельно со стандартной клинико-лабораторной диагностической процедурой и оценить потенциальную применимость слюны для неинвазивной диагностики РМЖ с учетом гетерогенности данной группы заболеваний.

ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ

Публикации

1. Бельская Л.В., Гундырев И.А., Соломатин Д.В. The Role of Amino Acids in the Diagnosis, Risk Assessment, and Treatment of Breast Cancer: A Review. Current Issues in Molecular Biology, 2023; 45 (9): 7513-7537. (год публикации - 2023)
10.3390/cimb45090474

2. Бельская Л.В., Сарф Е.А, Логинова А.И. Diagnostic Value of Salivary Amino Acid Levels in Cancer. Metabolites, 13(8): 950 (год публикации - 2023)
10.3390/metabo13080950

3. Бельская Л.В., Сарф Е.А., Князев С.Ю., Бабий К.А., Соломатин Д.В. Определение суммарного содержания α-аминокислот в слюне при раке молочной железы. Материалы конференции с международным участием, посвященной 100-летию "Пермского медицинского журнала", С.33-36. (год публикации - 2023)

4. Бельская Л.В., Сарф Е.А., Солоненко А.П., Коршунов А.С. Построение дерева классификации для диагностики рака молочной железы по биохимическим параметрам слюны. Сборник научных трудов 4-й международной конференции «Современные достижения химико-биологических наук в профилактической и клинической медицине», посвященной 135-летию со дня рождения профессора В.В. Лебединского, Ч.2. С.9-16. (год публикации - 2023)

5. Бельская Л.В., Дьяченко Е.И. Salivary Biomarkers in Breast Cancer: From Salivaomics to Salivaoncoomics FRONTIERS IN BIOSCIENCE-LANDMARK, Front. Biosci. (Landmark Ed) 2024; 29 (7): 253 (год публикации - 2024)
10.31083/j.fbl2907253

6. Бельская Л.В., Дьяченко Е.И. Oxidative Stress in Breast Cancer: A Biochemical Map of Reactive Oxygen Species Production Current Issues in Molecular Biology, Current Issues in Molecular Biology. 2024; 46 (5): 4646–4687 (год публикации - 2024)
10.3390/cimb46050282

7. Бельская Л.В., Сарф Е.А. Применение метода капиллярного электрофореза для количественного определения триптофана в слюне больных раком молочной железы Клиническая лабораторная диагностика, Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69 (4): 117-120 (год публикации - 2024)
10.51620/0869-2084-2024-69-4-117-122

8. Сарф Е.А., Дьяченко Е.И., Бельская Л.В. The Role of Salivary Vascular Endothelial Growth Factor A, Cytokines, and Amino Acids in Immunomodulation and Angiogenesis in Breast Cancer Biomedicines, Biomedicines. 2024; 12: 1329. (год публикации - 2024)
10.3390/biomedicines12061329

9. Дьяченко Е.И., Бельская Л.В. Salivary Transmembrane Mucins of the MUC1 Family (CA 15-3, CA 27.29, MCA) in Breast Cancer: The Effect of Human Epidermal Growth Factor Receptor 2 (HER2) Cancers, Cancers. 2024; 16 (20): 3461 (год публикации - 2024)
10.3390/cancers16203461

10. Дьяченко Е.И., Бельская Л.В. The Role of Amino Acids in Non-Enzymatic Antioxidant Mechanisms in Cancer: A Review Metabolites, Metabolites 2024, 14, 28. (год публикации - 2024)
10.3390/metabo14010028

11. Сарф Е.А., Дьяченко Е.И., Бельская Л.В. Свободный транс-4-гидроксипролин в слюне при разных молекулярно-биологических подтипах рака молочной железы Клиническая лабораторная диагностика, Клиническая лабораторная диагностика. 2024; 69 (9): 431-438 (год публикации - 2024)

12. Сарф Е.А., Дьяченко Е.И., Бельская Л.В. Salivary Tryptophan as a Metabolic Marker of HER2-Negative Molecular Subtypes of Breast Cancer Metabolites, Metabolites. 2024; 14(5): 247 (год публикации - 2024)
10.3390/metabo14050247

13. Дьяченко Е.И., Бельская Л.В. Salivary Metabolites in Breast Cancer and Fibroadenomas: Focus on Menopausal Status and BMI Metabolites, Metabolites. 2024; 14 (10): 531 (год публикации - 2024)
10.3390/metabo14100531

14. Бельская Л.В., Сарф Е.А., Соломатин Д.В. Free Salivary Amino Acid Profile in Breast Cancer: Clinicopathological and Molecular Biological Features Current Issues in Molecular Biology, Current Issues in Molecular Biology. 2024; 46 (6): 5614-5631 (год публикации - 2024)
10.3390/cimb46060336

Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Продолжено формирование коллекции образцов слюны пациентов с раком молочной железы различных молекулярно-биологических подтипов (n=897). Создана база данных, которая включает следующую информацию о пациентах: возраст, рост, вес, ИМТ, размер опухоли, стадирование по TNM, поражение периферических лимфатических узлов, гистологический тип (протоковый, дольковый, смешанный), степень злокачественности (низко-, умеренно- и высокодифференцированный рак), определение биологических маркеров опухоли (статус рецепторов эстрогена, прогестерона, оценка экспрессии рецептора эпидермального фактора роста HER2, маркеров пролиферации и апоптоза), перечень сопутствующих заболеваний, гинекологический анамнез. База данных дополнена следующей информацией: статус пациентки (лечение завершено/ запланированный перерыв/ рецидив), тип лечение (хирургическое, комбинированное (химио- и лучевая терапия), гормональная терапия), схема химиотерапии (АПХТ, НАПХТ), данные контрольного визита к онкологу на конец ноября 2024 г. Обосновано введение нового направления исследований с использованием слюны -"Саливаонкоомика" (https://doi.org/10.31083/j.fbl2907253). Подготовлен обзор по роли окислительного стресса в развитии РМЖ (https://doi.org/10.3390/cimb46050282). Проведено определение аминокислотного профиля слюны при РМЖ, доброкачественных патологиях груди и здоровом контроле (https://doi.org/10.3390/cimb46060336). Установлено, что содержание всех аминокислот в слюне при РМЖ растет, за исключением Gln, Sar and Thr. Показано, что изменение аминокислотного профиля зависит от молекулярно-биологических характеристик опухоли, в наибольшей степени от экспрессии HER2. Наиболее существенные отличия выявлены для люминального В HER2(+) и ТНРМЖ. Предложено построение дерева решений для классификации образцов рака груди, незлокачественных патологий груди и здорового контроля с чувствительностью 85.3%, что показывает потенциал применения аминокислотного профиля слюны для диагностики РМЖ, в том числе на ранних стадиях. По разработанной методике проведено определение Trp в слюне при РМЖ (https://doi.org/10.3390/metabo14050247). Была обнаружена прямая корреляция между повышением уровня Trp со степенью малигнизации и агрессивными молекулярными подтипами РМЖ, а именно: ТНРМЖ и люминальном В (HER2-). Выделены факторы, при которых наблюдается повышение концентрации Trp в слюне: распространённая стадия рака груди, наличие регионарного метастазирования, низкая дифференцировка опухоли, отсутствие экспрессии рецепторов HER2, эстрогена и прогестерона, высокая пролиферативная активность опухоли. Установлена корреляционная зависимость между экспрессией VEGF и содержанием аминокислот Asp, Cit, Trp в слюне (https://doi.org/10.3390/biomedicines12061329). Asp и Cit принимают участие в синтезе сигнальной молекулы NO, которая влияет на активность VEGF. Увеличение концентрации Trp при корреляционном росте с VEGF отражает повышенную потребность в данной аминокислоте по IDO пути для обеспечения толерантности иммунной системы к опухолевым клеткам. Показано изменение широкого спектра биохимических показателей слюны в зависимости от наличия как доброкачественных новообразований, таких как ФА, так и РМЖ (https://doi.org/10.3390/metabo14100531). Для ФА метаболические процессы отражают активно протекающие процессы воспаления. При РМЖ наблюдается менее «острая» иммунная реакция и более выраженные пролиферативные процессы за счет высоких концентраций α-амилазы и перераспределения аминокислот. Показано, что уменьшение концентрации 8-OHdG в слюне в группе пациентов с HER2(+) экспрессией тесно коррелирует со снижением дифференцировки клеток и высоким уровнем Ki-67 и отражает агрессивный характер опухолевого заболевания и плохие прогнозы по выживаемости (https://doi.org/10.18097/bmcrm00236). Уменьшение концентрации 8-OHdG в слюне, по-видимому, связано с одновременной дисфункцией или истощением фермента hOGG1 и активацией антиоксидантной защиты раковых клеток, за счёт повышенной активности антиоксидантных путей, регуляторных факторов и изменения метаболизма аминокислот, проявляющих антиоксидантные свойства (Asp, Gln, Gly, Pro, Tyr) (https://doi.org/10.3390/metabo14010028). Семейство трансмембранных гликопротеинов MUC1 (CA 15-3, CA 27.29, MCA) аберрантно экспрессируется у пациентов с РМЖ (https://doi.org/10.3390/cancers16203461). Показано, что концентрация MUC1 в слюне при HER2(+) РМЖ была значительно ниже по сравнению с контрольной группой. На экспрессию MUC1 влияли концентрация провоспалительных цитокинов и уровень свободного эстрадиола. В группе пациентов HER2(+) РМЖ происходит статистически значимое повышение: Leu+Ile, Orn, Pro, Tyr Asp, Gly, Phe, His по сравнению с HER2(-) группой и контролем. Изменение аминокислотного состава в слюне отражает системные и локальные изменения метаболической активности организма, происходящие при РМЖ, в частности при HER2(+) подтипе. Получено характерное распределение онкомаркеров в слюне среди пациентов с РМЖ в зависимости от положительной или отрицательной экспрессии HER2. Так, семейство антигенов MUC1 (СА15-3, СА27.29 и MCA) снижаются в группе HER2(+). В группе пациентов HER2(-) показано статистически значимое повышение уровня CРБ и Cyfra 21-1. При этом содержание СА125 достоверно повышается вне зависимости от молекулярно-биологического подтипа РМЖ. Установлено, что комбинация маркеров СА125, CA15-3, СА27.29 и MCA в слюне обладает диагностической чувствительностью 92.73%. Эта же комбинация позволяет выявить группу с положительной экспрессией рецептора HER2: чувствительность 83.33%, специфичность 90.91%. Сформирован перечень наиболее часто встречающихся сопутствующих заболеваний: сердечно-сосудистые патологии (64.7%), сахарный диабет (17.3%), заболевания ЖКТ (10.6%), патологии щитовидной железы (10.3%). У 24.0% пациенток с диагнозом РМЖ выявлены сопутствующие доброкачественные патологии молочных желез. Выявлено, что 49.0% пациенток с РМЖ имеют ИМТ более 30 (ожирение). Наиболее значимыми являются патологии, связанные с метаболическими нарушениями (сахарный диабет, ожирение), а также сопутствующие патологии молочных желез. Было проверено влияние ожирения на аминокислотный профиль слюны. Установлено, что концентрация Met и Trp аминокислот с ростом ИМТ растет. Разработаны методики капиллярного электрофореза для количественного определения свободного Trp в слюне без предварительного щелочного гидролиза образца и получения ФТК производных, свободных Glu и Asp с переводом в ФТК производные. Ведется апробация методики определения 14 свободных аминокислот в слюне методом капиллярного электрофореза с переводом в ФТК-производные. По результатам работ подготовлено 13 статей (9 опубликовано, 4 поданы на рассмотрение). Результаты исследований доложены на 5 конференциях, в том числе на двух - в виде устных выступлений.

Публикации