«Ульяновский медико-биологический журнал»

CLINICAL MEDICINE

Download article

DOI 10.34014/2227-1848-2022-3-73-85

EFFECTIVENESS OF EVALUATION OF APC, GSTP1 AND RASSF1A METHYLATION LEVEL AS A PROSTATE CANCER MARKER

I.A. Aboyan1, E.N. Fedotova1, A.Yu. Maksimov2, E.F. Komarova2

1 Clinical and Diagnostic Center “Health (Zdorov'e)”, Rostov-on-Don, Russia;

2 National Medical Research Center for Oncology, Rostov-on-Don, Russia

 

Prostate cancer (PC) is one of the most common oncological diseases, ranking fourth in the global mortality structure. Due to the absence of clinical manifestations in the early stages, and poor methods of differential laboratory diagnostics, the search for sensitive minimally invasive prostate cancer (PC) markers remains relevant.

The aim of the study was to analyze APC, GSTP1 and RASSF1A methylation levels in biological material in prostate pathologies and their effectiveness in PC detection.

Materials and Methods. For molecular genetic study of APC, GSTP1 and RASFF1A methylation levels by molecular-specific PCR test, the authors used genomic DNA isolated from samples of post-massage urine, blood plasma and biopsy material from patients with PC (n=34) and benign prostatic hyperplasia (BPH) (n=27). The control group consisted of 20 men without any identified pathology. Analysis of molecular-specific PCR products was carried out by 2 % agarose gel electrophoresis.

Results. The average APC, GSTP1, and RASFF1A methylation level was mainly noted in all types of biological material. There were statistically significant differences between groups with pancreatic pathologies, taking into account biological material. The evaluation of the odds ratio of PC detection showed that the hypermethylated APC in post-massage urine, GSTP1 in blood plasma, and RASFF1A in biopsy material increased the probability of PC detection by 2.5, 12.1, and 4.1 times, respectively. Low sensitivity (55.3 %) and high specificity (87 %) of PC diagnostics in terms of APC methylation in post-massage urine, GSTP1 in blood plasma, and RASFF1A in biopsy material were shown. With the combined use of the methylation gene status, the sensitivity was 65.2 %, and the specificity was 82.4 %. When the total prostate-specific antigen (PSA) value was added to the panel, the indices were 79.1 % and 82.9 %, respectively.

Conclusion. APC methylation levels in post-massage urine, GSTP1 in blood plasma, and RASSF1A in biopsy can be considered as highly specific diagnostic PC markers. The combined use of these indicators increases the specificity of diagnosis in comparison with the initial PSA level. When included in the panel, the latter also increases the panel sensitivity for PC detection.

Key words: prostate cancer, APC, GSTP1, RASSF1A, methylation, post-massage urine.

 

References

  1. Jain M.A., Sapra A. Cancer Prostate Screening. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021.

  2. Strand S.H., Orntoft T.F., Sorensen K.D. Prognostic DNA methylation markers for prostate cancer. Int. J. Mol. Sci. 2014; 15 (9): 16544–16576. DOI: 10.3390/ijms150916544.

  3. Tkac J., Gajdosova V., Hroncekova S., Bertok T., Hires M., Jane E., Lorencova L., Kasak P. Prostate-specific antigen glycoprofiling as diagnostic and prognostic biomarker of prostate cancer. Interface Focus. 2019; 9 (2): 20180077. DOI: 10.1098/rsfs.2018.0077.

  4. Hoogland A.M., Kweldam C.F., van Leenders G.J. Prognostic histopathological and molecular markers on prostate cancer needle-biopsies: a review. Biomed. Res. Int. 2014; 2014: 341324. DOI: 10.1155/2014/341324.

  5. Miyake H., Muramaki M., Kurahashi T., Takenaka A., Fujisawa M. Expression of potential molecular markers in prostate cancer: correlation with clinicopathological outcomes in patients undergoing radical prostatectomy. Urol. Oncol. 2010; 28 (2): 145–151. DOI: 10.1016/j.urolonc.2008.08.001.

  6. Fiano V., Zugna D., Grasso C., Trevisan M., Delsedime L., Molinaro L., Gillio-Tos A., Merletti F., Richiardi L. LINE-1 methylation status in prostate cancer and non-neoplastic tissue adjacent to tumor in association with mortality. Epigenetics. 2017; 12 (1): 11–18. DOI: 10.1080/15592294.2016.1261786.

  7. Skorodumova L.O., Babalyan K.A., Sultanov R., Vasiliev A.O., Govorov A.V., Pushkar D.Y., Sharova E.I. The methylation status of GSTP1, APC, and RASSF1 genes in human prostate cancer samples: Comparative analysis of diagnostic informativeness of MS-HRM and hybridization on the Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChip. Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2017; 11 (2): 194–201.

  8. Cui J., Li G., Yin J., Li L., Tan Y., Wei H., Liu B., Deng L., Tang J., Chen Y., Yi L. GSTP1 and cancer: Expression, methylation, polymorphisms and signaling (Review). Int. J. Oncol. 2020; 56 (4): 867–878. DOI: 10.3892/ijo.2020.4979.

  9. Patel P.G., Wessel T., Kawashima A., Okello J.B.A., Jamaspishvili T., Guérard K.P., Lee L., Lee A.Y., How N.E., Dion D., Scarlata E., Jackson C.L., Boursalie S., Sack T., Dunn R., Moussa M. A three-gene DNA methylation biomarker accurately classifies early stage prostate cancer. Prostate. 2019; 79 (14): 1705–1714. DOI: 10.1002/pros.23895.

  10. Kamińska K., Białkowska A., Kowalewski J., Huang S., Lewandowska M.A. Differential gene methylation patterns in cancerous and non‑cancerous cells. Oncol. Rep. 2019; 42 (1): 43–54. DOI: 10.3892/or.2019.7159.

  11. Grigor'eva M.V., Mikhaylenko D.S., Efremov G.D., Sivkov A.V. Diagnosticheskaya znachimost' PCA3 v moche, v zavisimosti ot urovnya syvorotochnogo PSA u obsleduemykh patsientov [Diagnostic significance of PCA3 in urine, depending on PSA serum level in patients]. Vestnik sovremennykh issledovaniy. 2017; 12-1: 25–26 (in Russian).

  12. Nakai Y., Anai S., Kuwada M., Miyake M., Chihara Y., Tanaka N., Hirayama A., Yoshida K., Hirao Y., Fujimoto K. Photodynamic diagnosis of shed prostate cancer cells in voided urine treated with 5-aminolevulinic acid. BMC Urol. 2014; 14: 59. DOI: 10.1186/1471-2490-14-59.

  13. Malpeli G., Innamorati G., Decimo I., Bencivenga M., Nwabo Kamdje A.H., Perris R., Bassi C. Methylation Dynamics of RASSF1A and Its Impact on Cancer. Cancers (Basel). 2019; 11 (7): 959. DOI: 10.3390/cancers11070959.

  14. Li M., Wang C., Yu B., Zhang X., Shi F., Liu X. Diagnostic value of RASSF1A methylation for breast cancer: a meta-analysis. Biosci Rep. 2019; 39 (6): BSR20190923. DOI: 10.1042/BSR20190923.

  15. Litovkin K., Van Eynde A., Joniau S., Lerut E., Laenen A., Gevaert T., Gevaert O., Spahn M., Kneitz B., Gramme P., Helleputte T., Isebaert S., Haustermans K., Bollen M. DNA Methylation-Guided Prediction of Clinical Failure in High-Risk Prostate Cancer. PLoS One. 2015; 10 (6): e0130651. DOI: 10.1371/journal.pone.0130651.

  16. Li D., Xu Z., Liu J., Pu X., Luo Y., Zheng X. Restriction landmark genomic scanning for screening aberrant CpG methylations in prostate cancer. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2016; 36 (1): 103–108.

  17. Sivkov A.V., Keshishev N.G., Merinova O.V., Severin S.E., Savvateeva M.V., Kuznetsova E.M., Kaprin A.D., Sivkov A.V. Markery GSTnl, RARß2 i RASSF1A v diagnostike raka predstatel'noy zhelezy: rezul'taty issledovaniya [Markers for prostate cancer diagnostics: GSTnl, RARß2 and RASSF1A. Results of the study]. Eksperimental'naya i klinicheskaya urologiya. 2016; 4: 38–43 (in Russian).

  18. Bakavicius A., Daniunaite K., Zukauskaite K., Barisiene M., Jarmalaite S., Jankevicius F. Urinary DNA methylation biomarkers for prediction of prostate cancer upgrading and upstaging. Clinical Epigenetics. 2019; 11 (1): 1–10. DOI: 10.1186/s13148-019-0716-z.

 Received 6 April 2022; accepted 14 August 2022.

 

Information about the authors

Aboyan Igor' Artemovich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Chief Physician, Clinical and Diagnostic Center “Health (Zdorov’e)”, Rostov-on-Don. 344011, Russia, Rostov-on-Don, Dolomanovskiy LN, 70/3; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2798-368X

Fedotova Ekaterina Nikolaevna, Biologist of Clinical Laboratory Diagnostics, Clinical and Diagnostic Center “Health (Zdorov’e)”, Rostov-on-Don. 344011, Russia, Rostov-on-Don, Dolomanovskiy LN, 70/3; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0891-4806

Maksimov Aleksey Yur'evich, Doctor of Sciences (Medicine), Professor, Deputy General Director for Advanced Scientific Developments, National Medical Research Center for Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation. 344037, Russia, Rostov-on-Don, 14-ya liniya St., 63; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-1397-837X

Komarova Ekaterina Fedorovna, Doctor of Sciences (Biology), Professor of the Russian Academy of Sciences, Leading Researcher, National Medical Research Center for Oncology, Ministry of Health of the Russian Federation. 344037, Russia, Rostov-on-Don, 14-ya liniya St., 63; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7553-6550

 

For citation

Aboyan I.A., Fedotova E.N., Maksimov A.Yu., Komarova E.F. Effektivnost' otsenki stepeni metilirovaniya genov APC, GSTP1 i RASSF1A kak markera raka predstatel'noy zhelezy [Effectiveness of evaluation of APC, GSTP1 and RASSF1A methylation level as a prostate cancer marker]. Ul'yanovskiy mediko-biologicheskiy zhurnal. 2022; 3: 73–85. DOI: 10.34014/2227-1848-2022-3-73-85 (in Russian).

 

Скачать статью

УДК 616.65-006.6

DOI 10.34014/2227-1848-2022-3-73-85

ЭФФЕКТИВНОСТЬ ОЦЕНКИ СТЕПЕНИ МЕТИЛИРОВАНИЯ ГЕНОВ APC, GSTP1 И RASSF1A КАК МАРКЕРА РАКА ПРЕДСТАТЕЛЬНОЙ ЖЕЛЕЗЫ

И.А. Абоян1, Е.Н. Федотова1, А.Ю. Максимов2, Е.Ф. Комарова2

1 МБУЗ «Клинико-диагностический центр «Здоровье» г. Ростова-на-Дону», г. Ростов-на-Дону, Россия;

2 ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Минздрава России, г. Ростов-на-Дону, Россия

 

Рак предстательной железы (РПЖ) представляет собой одно из наиболее распространенных онкозаболеваний, занимающее четвертое место в мировой структуре смертности. В связи с отсутствием клинических проявлений на ранних стадиях, а также низкой специфичностью существующих методов дифференциальной лабораторной диагностики актуальным остается поиск чувствительных малоинвазивных маркеров рака предстательной железы.

Целью настоящего исследования стал анализ уровней метилирования генов APC, GSTP1
и RASSF1A в биологическом материале при патологиях предстательной железы и эффективности их применения для выявления РПЖ.

Материалы и методы. Для молекулярно-генетического исследования уровня метилирования APC, GSTP1 и RASFF1А методом МС-ПЦР использовали геномную ДНК, выделенную из образцов постмассажной мочи, плазмы крови и биопсийного материала пациентов с РПЖ (n=34) и доброкачественной гиперплазией предстательной железы (ДГПЖ) (n=27). Контрольную группу составили 20 мужчин без выявленной патологии. Анализ продуктов МС-ПЦР осуществляли путем проведения электрофореза в 2 % агарозном геле.

Результаты. Наиболее часто во всех изученных типах биологического материала отмечается средняя степень метилирования APC, GSTP1 и RASFF1А. Имеются статистически значимые различия между группами с патологиями ПЖ с учетом биологического материала. Оценка отношения шансов выявления РПЖ показала, что наличие гиперметилированного APC в постмассажной моче, гена GSTP1 в плазме крови и гена RASFF1А в биопсийном материале увеличивает вероятность обнаружения РПЖ в 2,5, 12,1 и 4,1 раза соответственно. Показана низкая чувствительность (55,3 %) и высокая специфичность (87 %) диагностики РПЖ по уровню метилирования гена APC в образцах постмассажной мочи, гена GSTP1 в плазме крови, а также гена RASFF1А в биопсийном материале. При сочетанном использовании статуса метилирования изученных генов чувствительность составила 65,2 %, а специфичность – 82,4 %, а при добавлении в панель значения общего простатспецифического антигена (ПСА) – 79,1 и 82, 9 % соответственно.

Выводы. Уровни метилирования APC в образцах постмассажной мочи, GSTP1 в плазме крови и RASSF1A в биопсийном материале могут быть рассмотрены в качестве высокоспецифичных диагностических маркеров РПЖ. Совместное применение данных показателей увеличивает специфичность диагностики в сравнении с определением уровня инициального ПСА, а при включении в панель последнего увеличивает также чувствительность панели для выявления РПЖ.

Ключевые слова: рак предстательной железы, APC, GSTP1, RASSF1A, метилирование, постмассажная моча.

 

Литература

  1. Jain M.A., Sapra A. Cancer Prostate Screening. In: StatPearls. Treasure Island (FL): StatPearls Publishing; 2021.

  2. Strand S.H., Orntoft T.F., Sorensen K.D. Prognostic DNA methylation markers for prostate cancer. Int. J. Mol. Sci. 2014; 15 (9): 16544–16576. DOI: 10.3390/ijms150916544.

  3. Tkac J., Gajdosova V., Hroncekova S., Bertok T., Hires M., Jane E., Lorencova L., Kasak P. Prostate-specific antigen glycoprofiling as diagnostic and prognostic biomarker of prostate cancer. Interface Focus. 2019; 9 (2): 20180077. DOI: 10.1098/rsfs.2018.0077.

  4. Hoogland A.M., Kweldam C.F., van Leenders G.J. Prognostic histopathological and molecular markers on prostate cancer needle-biopsies: a review. Biomed. Res. Int. 2014; 2014: 341324. DOI: 10.1155/2014/341324.

  5. Miyake H., Muramaki M., Kurahashi T., Takenaka A., Fujisawa M. Expression of potential molecular markers in prostate cancer: correlation with clinicopathological outcomes in patients undergoing radical prostatectomy. Urol. Oncol. 2010; 28 (2): 145–151. DOI: 10.1016/j.urolonc.2008.08.001.

  6. Fiano V., Zugna D., Grasso C., Trevisan M., Delsedime L., Molinaro L., Gillio-Tos A., Merletti F., Richiardi L. LINE-1 methylation status in prostate cancer and non-neoplastic tissue adjacent to tumor in association with mortality. Epigenetics. 2017; 12 (1): 11–18. DOI: 10.1080/15592294.2016.1261786.

  7. Skorodumova L.O., Babalyan K.A., Sultanov R., Vasiliev A.O., Govorov A.V., Pushkar D.Y., Sharova E.I. The methylation status of GSTP1, APC, and RASSF1 genes in human prostate cancer samples: Comparative analysis of diagnostic informativeness of MS-HRM and hybridization on the Illumina Infinium HumanMethylation450 BeadChip. Biochemistry (Moscow), Supplement Series B: Biomedical Chemistry. 2017; 11 (2): 194–201.

  8. Cui J., Li G., Yin J., Li L., Tan Y., Wei H., Liu B., Deng L., Tang J., Chen Y., Yi L. GSTP1 and cancer: Expression, methylation, polymorphisms and signaling (Review). Int. J. Oncol. 2020; 56 (4): 867–878. DOI: 10.3892/ijo.2020.4979.

  9. Patel P.G., Wessel T., Kawashima A., Okello J.B.A., Jamaspishvili T., Guérard K.P., Lee L., Lee A.Y., How N.E., Dion D., Scarlata E., Jackson C.L., Boursalie S., Sack T., Dunn R., Moussa M. A three-gene DNA methylation biomarker accurately classifies early stage prostate cancer. Prostate. 2019; 79 (14): 1705–1714. DOI: 10.1002/pros.23895.

  10. Kamińska K., Białkowska A., Kowalewski J., Huang S., Lewandowska M.A. Differential gene methylation patterns in cancerous and non‑cancerous cells. Oncol. Rep. 2019; 42 (1): 43–54. DOI: 10.3892/or.2019.7159.

  11. Григорьева М.В., Михайленко Д.С., Ефремов Г.Д., Сивков А.В. Диагностическая значимость PCA3 в моче, в зависимости от уровня сывороточного ПСА у обследуемых пациентов. Вестник современных исследований. 2017; 12-1: 25–26.

  12. Nakai Y., Anai S., Kuwada M., Miyake M., Chihara Y., Tanaka N., Hirayama A., Yoshida K., Hirao Y., Fujimoto K. Photodynamic diagnosis of shed prostate cancer cells in voided urine treated with 5-aminolevulinic acid. BMC Urol. 2014; 14: 59. DOI: 10.1186/1471-2490-14-59.

  13. Malpeli G., Innamorati G., Decimo I., Bencivenga M., Nwabo Kamdje A.H., Perris R., Bassi C. Methylation Dynamics of RASSF1A and Its Impact on Cancer. Cancers (Basel). 2019; 11 (7): 959. DOI: 10.3390/cancers11070959.

  14. Li M., Wang C., Yu B., Zhang X., Shi F., Liu X. Diagnostic value of RASSF1A methylation for breast cancer: a meta-analysis. Biosci Rep. 2019; 39 (6): BSR20190923. DOI: 10.1042/BSR20190923.

  15. Litovkin K., Van Eynde A., Joniau S., Lerut E., Laenen A., Gevaert T., Gevaert O., Spahn M., Kneitz B., Gramme P., Helleputte T., Isebaert S., Haustermans K., Bollen M. DNA Methylation-Guided Prediction of Clinical Failure in High-Risk Prostate Cancer. PLoS One. 2015; 10 (6): e0130651. DOI: 10.1371/journal.pone.0130651.

  16. Li D., Xu Z., Liu J., Pu X., Luo Y., Zheng X. Restriction landmark genomic scanning for screening aberrant CpG methylations in prostate cancer. Nan Fang Yi Ke Da Xue Xue Bao. 2016; 36 (1): 103–108.

  17. Сивков А.В., Кешишев Н.Г., Меринова О.В., Северин С.Е., Савватеева М.В., Кузнецова Е.М., Каприн А.Д., Сивков А.В. Маркеры GSTnl, RARß2 и RASSF1A в диагностике рака предстательной железы: результаты исследования. Экспериментальная и клиническая урология. 2016; 4: 38–43.

  18. Bakavicius A., Daniunaite K., Zukauskaite K., Barisiene M., Jarmalaite S., Jankevicius F. Urinary DNA methylation biomarkers for prediction of prostate cancer upgrading and upstaging. Clinical Epigenetics. 2019; 11 (1): 1–10. DOI: 10.1186/s13148-019-0716-z.

 Поступила в редакцию 06.04.2022; принята 14.08.2022.

 

Авторский коллектив

Абоян Игорь Артемович – доктор медицинских наук, профессор, главный врач, МБУЗ «Клинико-диагностический центр «Здоровье» г. Ростова-на-Дону». 344011, Россия, г. Ростов-на-Дону, пер. Доломановский,70/3; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-2798-368X

Федотова Екатерина Николаевна – биолог клинической лабораторной диагностики, МБУЗ «Клинико-диагностический центр «Здоровье» г. Ростова-на-Дону». 344011, Россия, г. Ростов-на-Дону, пер. Доломановский,70/3; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-0891-4806

Максимов Алексей Юрьевич – доктор медицинских наук, профессор, заместитель генерального директора по перспективным научным разработкам, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Минздрава России. 344037, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, 63; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: http://orcid.org/0000-0002-1397-837X

Комарова Екатерина Федоровна – доктор биологических наук, профессор РАН, ведущий научный сотрудник, ФГБУ «Национальный медицинский исследовательский центр онкологии» Минздрава России. 344037, Россия, г. Ростов-на-Дону, ул. 14-я линия, 63; e-mail: Этот адрес электронной почты защищён от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра., ORCID ID: https://orcid.org/0000-0002-7553-6550

 

Образец цитирования

Абоян И.А., Федотова Е.Н., Максимов А.Ю., Комарова Е.Ф. Эффективность оценки степени метилирования генов APC, GSTP1 и RASSF1A как маркера рака предстательной железы. Ульяновский медико-биологический журнал. 2022; 3: 73–85. DOI: 10.34014/2227-1848-2022-3-73-85.