Экзосомальные микроРНК как возможные предикторы противоопухолевой эффективности ингибиторов контрольных точек иммунного ответа при светлоклеточной почечноклеточной карциноме

DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2023-04-06

И.Р. Гилязова(1–3), Д.Д. Асадуллина(1, 2), Е.А. Иванова(1), А.А. Измайлов(4), Д.А. Кудлай(5, 6),
Г.Р. Гилязова(2), Э.Ф. Галимова(2), И.Б. Ермаков(4), Р.Р. Рахимов(4), Е.В. Попова(4),
А.Ф. Насретдинов(4), А.В. Султанбаев(4), Э.К. Хуснутдинова(1, 2), В.Н. Павлов(2)
1-ФГБУН Институт биохимии генетики Уфимского научного центра Российской академии наук,
Российская Федерация, 450054, Уфа, пр-т Октября, д. 71;
2-ФГБОУ ВО «Башкирский государственный медицинский университет»
Министерства здравоохранения Российской Федерации,
Российская Федерация, 450008, Уфа, ул. Ленина, д. 3;
3-ГБОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет»,
Российская Федерация, 199034, Санкт-Петербург, Университетская наб., д. 7–9;
4-ГАУЗ Республиканский клинический онкологический диспансер МЗ РБ,
Российская Федерация, 450054, Уфа, пр-т Октября, д. 73/1;
5-ФГАОУ ВО Первый МГМУ им. И.М. Сеченова Минздрава России (Сеченовский Университет),
Российская Федерация, 119991, Москва, ул. Трубецкая, д. 8, стр. 2;
6-ФГБУ «ГНЦ Институт иммунологии» ФМБА России,
Российская Федерация, 115522, Москва, Каширское шоссе, д. 24

Несмотря на значительные успехи в лечении светлоклеточной почечноклеточной карциномы (скПКК), ингибиторы контрольных точек иммунитета (ИКТИ) по-прежнему обладают ограниченной терапевтической эффективностью. Учитывая резистентность к иммунотерапии, наблюдаемую при злокачественных новообразованиях, поиск маркеров прогноза ответа на терапию ИКТИ у пациентов со скПКК находится в стадии активного изучения. Научные исследования последних лет демонстрируют, что экзосомальные микроРНК являются ключевыми модуляторами опухолевой сигнализации и детерминантами микроокружения опухоли. Нарушение регуляции микроРНК может влиять на иммуногенность скПКК и ответ на терапию ИКТИ, что делает их привлекательными для использования в качестве прогностических молекулярно-генетических биомаркеров, а также мишеней для потенциальных терапевтических разработок. Цель исследования. Оценка уровня экспрессии экзосомальных микроРНК-424,-503, -885, -149 у пациентов с скПКК, получавших терапию ИКТИ. Материал и методы. В исследование были включены 42 пациента, у которых были взяты образцы венозной крови до и после терапии ИКТИ. Анализ экспрессии проводили с помощью количественной ПЦР в реальном времени. Результаты. Для микроРНК-424 были продемонстрированы статистически значимые различия в уровнях экспрессии в группах сравнения. Показано, что уровень экспрессии микроРНК-424 увеличивался после терапии (M±SM 1,202±0,15) по сравнению с уровнем экспрессии до проводимого лечения ниволумабом (M±SM 0,63±0,17; p-значение=0,03). Несмотря на то, что микроРНК-424 и микроРНК-503 кластеризованы, микроРНК-503, как и другие исследуемые микроРНК, не продемонстрировали каких-либо различий в уровнях экспрессии между сравниваемыми группами. Заключение. микроРНК-424 может быть использована для создания панели молекулярных маркеров в составе других обнаруженных ранее маркеров для оценки эффективности терапии ИКТИ. Несмотря на то, что данное исследование носит пилотный характер, требует валидации на расширенных выборках, оно подтверждает возможности использования микроРНК в качестве дополнительных маркеров прогноза к терапии препаратами.
Ключевые слова: 
почечноклеточная карцинома, терапия ИКТИ, экзосомальные микоРНК, иммуноопосредованные реакции, PD-1/PD-L1, биомаркеры
Для цитирования: 
Гилязова И.Р., Асадуллина Д.Д., Иванова Е.А., Измайлов А.А., Кудлай Д.А., Гилязова Г.Р., Галимова Э.Ф., Ермаков И.Б., Рахимов Р.Р., Попова Е.В., Насретдинов А.Ф., Султанбаев А.В., Хуснутдинова Э.К., Павлов В.Н. Экзосомальные микроРНК как возможные предикторы противоопухолевой эффективности ингибиторов контрольных точек иммунного ответа при светлоклеточной почечноклеточной карциноме. Молекулярная медицина, 2023; (4): 40-48https://doi.org/10.29296/24999490-2023-04-06
Список литературы: 
  1. Kaprin АD. Malignant neoplasms in Russia in 2021. М: МNIOI PА Gerzena. 2022; 1–239.
  2. Brahmer J.R., Drake C.G., Wollner I., Powderly J.D., Picus J., Sharfman W.H. Phase I Study of Single-Agent Anti–Programmed Death-1 (MDX-1106) in Refractory Solid Tumors: Safety, Clinical Activity, Pharmacodynamics, and Immunologic Correlates. J. of Clinical Oncology. 2010; 28: 3167–75. https://doi.org/10.1200/JCO.2009.26.7609.
  3. Menzies A.M., Long G.V. New combinations and immunotherapies for melanoma: latest evidence and clinical utility. Ther Adv Med Oncol. 2013; 5: 278–85. https://doi.org/10.1177/1758834013499637.
  4. Tung I., Sahu A. Immune Checkpoint Inhibitor in First-Line Treatment of Metastatic Renal Cell Carcinoma: A Review of Current Evidence and Future Directions. Front Oncol. 2021; 11. https://doi.org/10.3389/fonc.2021.707214.
  5. Xu W., Atkins M.B., McDermott D.F. Checkpoint inhibitor immunotherapy in kidney cancer. Nat Rev Urol. 2020; 17: 137–50. https://doi.org/10.1038/s41585-020-0282-3.
  6. Yáñez-Mó M., Siljander P.R.-M., Andreu Z., Bedina Zavec A., Borràs F.E., Buzas E.I. Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. J. Extracell Vesicles. 2015; 4: 27066. https://doi.org/10.3402/jev.v4.27066.
  7. Robbins P.D., Morelli A.E. Regulation of immune responses by extracellular vesicles. Nat Rev Immunol. 2014; 14: 195–208. https://doi.org/10.1038/nri3622.
  8. Bartel D.P. MicroRNAs. Cell. 2004; 116: 281–97. https://doi.org/10.1016/S0092-8674(04)00045-5.
  9. Zhang J., Li S., Li L., Li M., Guo C., Yao J. Exosome and Exosomal MicroRNA: Trafficking, Sorting, and Function. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2015; 13: 17–24. https://doi.org/10.1016/j.gpb.2015.02.001.
  10. Suzuki H.I., Katsura A., Matsuyama H., Miyazono K. MicroRNA regulons in tumor microenvironment. Oncogene. 2015; 34: 3085–94. https://doi.org/10.1038/onc.2014.254.
  11. Ivanova E., Asadullina D., Gilyazova G., Rakhimov R., Izmailov A., Pavlov V. Exosomal MicroRNA Levels Associated with Immune Checkpoint Inhibitor Therapy in Clear Cell Renal Cell Carcinoma. Biomedicines. 2023; 11: 801. https://doi.org/10.3390/biomedicines11030801.
  12. Bhat P., Leggatt G., Waterhouse N., Frazer I.H. Interferon-γ derived from cytotoxic lymphocytes directly enhances their motility and cytotoxicity. Cell Death Dis. 2017; 8: 2836. https://doi.org/10.1038/cddis.2017.67.
  13. Burmeister A.R., Marriott I. The Interleukin-10 Family of Cytokines and Their Role in the CNS. Front Cell. Neurosci. 2018; 12. https://doi.org/10.3389/fncel.2018.00458.
  14. Zhou Y., Yamamoto Y., Takeshita F., Yamamoto T., Xiao Z., Ochiya T. Delivery of miR-424-5p via Extracellular Vesicles Promotes the Apoptosis of MDA-MB-231 TNBC Cells in the Tumor Microenvironment. Int. J. Mol. Sci. 2021; 22: 844. https://doi.org/10.3390/ijms22020844.
  15. Zheng H., Zhan Y., Liu S., Lu J., Luo J., Feng J. The roles of tumor-derived exosomes in non-small cell lung cancer and their clinical implications. J. of Experimental & Clinical Cancer Research. 2018; 37: 226. https://doi.org/10.1186/s13046-018-0901-5.
  16. Xu K., Zhang C., Du T., Gabriel A.N.A., Wang X., Li X. Progress of exosomes in the diagnosis and treatment of lung cancer. Biomedicine & Pharmacotherapy. 2021; 134: 111111. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.111111.
  17. Taverna S., Giallombardo M., Gil-Bazo I., Carreca A.P., Castiglia M., Chacártegui J. Exosomes isolation and characterization in serum is feasible in non-small cell lung cancer patients: critical analysis of evidence and potential role in clinical practice. Oncotarget. 2016; 7: 28748–60. https://doi.org/10.18632/oncotarget.7638.
  18. Zhang J., Li S., Li L., Li M., Guo C., Yao J. Exosome and Exosomal MicroRNA: Trafficking, Sorting, and Function. Genomics Proteomics Bioinformatics. 2015; 13: 17–24. https://doi.org/10.1016/j.gpb.2015.02.001.
  19. Forrest A.R.R., Kanamori-Katayama M., Tomaru Y., Lassmann T., Ninomiya N., Takahashi Y. Induction of microRNAs, mir-155, mir-222, mir-424 and mir-503, promotes monocytic differentiation through combinatorial regulation. Leukemia. 2010; 24: 460–6. https://doi.org/10.1038/leu.2009.246.
  20. Finnerty J.R., Wang W.-X., Hébert S.S., Wilfred B.R., Mao G., Nelson P.T. The miR-15/107 Group of MicroRNA Genes: Evolutionary Biology, Cellular Functions, and Roles in Human Diseases. J. Mol. Biol. 2010; 402: 491–509. https://doi.org/10.1016/j.jmb.2010.07.051.
  21. Wang F., Liang R., Tandon N., Matthews E.R., Shrestha S., Yang J. H19X-encoded miR-424(322)/-503 cluster: emerging roles in cell differentiation, proliferation, plasticity and metabolism. Cellular and Molecular Life Sciences. 2019; 76: 903–20. https://doi.org/10.1007/s00018-018-2971-0.
  22. Xuan J., Liu Y., Zeng X., Wang H. Sequence Requirements for miR-424-5p Regulating and Function in Cancers. Int J. Mol. Sci. 2022; 23 (7): 4037. DOI: 10.3390/ijms23074037.
  23. Xu S., Tao Z., Hai B., Liang H., Shi Y., Wang T. miR-424(322) reverses chemoresistance via T-cell immune response activation by blocking the PD-L1 immune checkpoint. Nat Commun. 2016; 7: 11406. https://doi.org/10.1038/ncomms11406.
  24. Zhao X., Yuan C., Wangmo D., Subramanian S. Tumor-Secreted Extracellular Vesicles Regulate T-Cell Costimulation and Can Be Manipulated To Induce Tumor-Specific T-Cell Responses. Gastroenterology. 2021; 161: 560–74. e11. https://doi.org/10.1053/j.gastro.2021.04.036.
  25. Zhou Y., Yamamoto Y., Takeshita F., Yamamoto T., Xiao Z., Ochiya T. Delivery of miR-424-5p via Extracellular Vesicles Promotes the Apoptosis of MDA-MB-231 TNBC Cells in the Tumor Microenvironment. Int J. Mol. Sci. 2021; 22: 844. https://doi.org/10.3390/ijms22020844.
  26. Nowak M., Klink M., Glowacka E., Sulowska Z., Kulig A., Szpakowski M. Production of Cytokines During Interaction of Peripheral Blood Mononuclear Cells with Autologous Ovarian Cancer Cells or Benign Ovarian Tumour Cells. Scand J. Immunol. 2010; 71: 91–8. https://doi.org/10.1111/j.1365-3083.2009.02350.x.
  27. Chen B., Duan L., Yin G., Tan J., Jiang X. Simultaneously expressed miR-424 and miR-381 synergistically suppress the proliferation and survival of renal cancer cells-Cdc2 activity is up-regulated by targeting WEE1. Clinics. 2013; 68: 825–33. https://doi.org/10.6061/clinics/2013(06)17.
  28. Liu J., Gu Z., Tang Y., Hao J., Zhang C., Yang X. Tumour-suppressive microRNA-424-5p directly targets CCNE1 as potential prognostic markers in epithelial ovarian cancer. Cell Cycle. 2018; 17: 309–18. https://doi.org/10.1080/15384101.2017.1407894.
  29. Zhao C., Zhao F., Chen H., Liu Y., Su J. MicroRNA-424-5p inhibits the proliferation, migration, and invasion of nasopharyngeal carcinoma cells by decreasing AKT3 expression. Brazilian J. of Medical and Biological Research. 2020; 53. https://doi.org/10.1590/1414-431x20209029.
  30. Wu J., Yang B., Zhang Y., Feng X., He B., Xie H. miR-424-5p represses the metastasis and invasion of intrahepatic cholangiocarcinoma by targeting ARK5. Int. J. Biol. Sci. 2019; 15: 1591–9. https://doi.org/10.7150/ijbs.34113.
  31. Dong J., Wang Q., Li L., Xiao-jin Z. Upregulation of Long Non-Coding RNA Small Nucleolar RNA Host Gene 12 Contributes to Cell Growth and Invasion in Cervical Cancer by Acting as a Sponge for MiR-424-5p. Cellular Physiology and Biochemistry. 2018; 45: 2086–94. https://doi.org/10.1159/000488045.
  32. Jin C., Li M., Ouyang Y., Tan Z., Jiang Y. MiR-424 functions as a tumor suppressor in glioma cells and is down-regulated by DNA methylation. J. Neurooncol. 2017; 133: 247–55. https://doi.org/10.1007/s11060-017-2438-4.
  33. Li T., Li Y., Gan Y., Tian R., Wu Q., Shu G. Methylation-mediated repression of MiR-424/503 cluster promotes proliferation and migration of ovarian cancer cells through targeting the hub gene KIF23. Cell Cycle. 2019; 18: 1601–18. https://doi.org/10.1080/15384101.2019.1624112.
  34. Ghonbalani Z.N., Shahmohamadnejad S., Pasalar P., Khalili E. Hypermethylated miR-424 in Colorectal Cancer Subsequently Upregulates VEGF. J. Gastrointest Cancer. 2022; 53: 380–6. https://doi.org/10.1007/s12029-021-00614-0.
  35. Gowrishankar B., Ibragimova I., Zhou Y., Slifker M.J., Devarajan K., Al-Saleem T. MicroRNA expression signatures of stage, grade, and progression in clear cell RCC. Cancer Biol Ther. 2014; 15: 329–41. https://doi.org/10.4161/cbt.27314.
  36. Li Y., Liu J., Hu W., Zhang Y., Sang J., Li H. <p>miR-424-5p Promotes Proliferation, Migration and Invasion of Laryngeal Squamous Cell Carcinoma. Onco Targets Ther. 2019; 12: 10441–53. https://doi.org/10.2147/OTT.S224325.
  37. Dai W., Zhou J., Wang H., Zhang M., Yang X., Song W. miR-424-5p promotes the proliferation and metastasis of colorectal cancer by directly targeting SCN4B. Pathol Res Pract. 2020; 216: 152731. https://doi.org/10.1016/j.prp.2019.152731.
  38. Moynihan M.J., Sullivan T.B., Burks E., Schober J., Calabrese M., Fredrick A. MicroRNA profile in stage I clear cell renal cell carcinoma predicts progression to metastatic disease. Urologic Oncology: Seminars and Original Investigations. 2020; 38: 799. https://doi.org/10.1016/j.urolonc.2020.05.006.
  39. Kalantzakos T.J., Sullivan T.B., Gloria T., Canes D., Moinzadeh A., Rieger-Christ K.M. MiRNA-424-5p Suppresses Proliferation, Migration, and Invasion of Clear Cell Renal Cell Carcinoma and Attenuates Expression of O-GlcNAc-Transferase. Cancers (Basel). 2021; 13: 5160. https://doi.org/10.3390/cancers13205160.
  40. Peng X.-X., Yu R., Wu X., Wu S.-Y., Pi C., Chen Z.-H. Correlation of plasma exosomal microRNAs with the efficacy of immunotherapy in EGFR/ALK wild-type advanced non-small cell lung cancer. J. Immunother Cancer. 2020; 8: 000376. https://doi.org/10.1136/jitc-2019-000376.
  41. Halvorsen A.R., Sandhu V., Sprauten M., Flote V.G., Kure E.H., Brustugun O.T. Circulating microRNAs associated with prolonged overall survival in lung cancer patients treated with nivolumab. Acta Oncol (Madr). 2018; 57: 1225–31. https://doi.org/10.1080/0284186X.2018.1465585.
  42. Boeri M., Milione M., Proto C., Signorelli D., Lo Russo G., Galeone C. Circulating miRNAs and PD-L1 Tumor Expression Are Associated with Survival in Advanced NSCLC Patients Treated with Immunotherapy: a Prospective Study. Clinical Cancer Research. 2019; 25: 2166–73. https://doi.org/10.1158/1078-0432.CCR-18-1981.
  43. Pantano F., Zalfa F., Iuliani M., Simonetti S., Manca P., Napolitano A. Large-Scale Profiling of Extracellular Vesicles Identified miR-625-5p as a Novel Biomarker of Immunotherapy Response in Advanced Non-Small-Cell Lung Cancer Patients. Cancers (Basel). 2022; 14: 2435. https://doi.org/10.3390/cancers14102435.
  44. Xiao Q.-Z., Zhu L.-J., Fu Z.-Y., Guo X.-R., Chi X. Obesity related microRNA424 is regulated by TNF&amp;alpha; in adipocytes. Mol. Med Rep. 2020; 23: 1. https://doi.org/10.3892/mmr.2020.11659.
  45. Gramantieri L., Giovannini C., Piscaglia F., Fornari F. MicroRNAs as Modulators of Tumor Metabolism, Microenvironment, and Immune Response in Hepatocellular Carcinoma. J. Hepatocell Carcinoma. 2021; 8: 369–85. https://doi.org/10.2147/JHC.S268292.
  46. Gui J., Tian Y., Wen X., Zhang W., Zhang P., Gao J. Serum microRNA characterization identifies miR – 885 – 5p as a potential marker for detecting liver pathologies. Clin Sci. 2011; 120: 183–93. https://doi.org/10.1042/CS20100297.
  47. Raitoharju E., Seppälä I., Lyytikäinen L.-P., Viikari J., Ala-Korpela M., Soininen P. Blood hsa-miR-122-5p and hsa-miR-885-5p levels associate with fatty liver and related lipoprotein metabolism. The Young Finns Study. Sci Rep. 2016; 6: 38262. https://doi.org/10.1038/srep38262.
  48. Liu Y., Bao Z., Tian W., Huang G. miR8855p suppresses osteosarcoma proliferation, migration and invasion through regulation of βcatenin. Oncol Lett. 2018. https://doi.org/10.3892/ol.2018.9768.
  49. Jin X., Wang Z., Pang W., Zhou J., Liang Y., Yang J. Upregulated hsa_circ_0004458 Contributes to Progression of Papillary Thyroid Carcinoma by Inhibition of miR-885-5p and Activation of RAC1. Medical Science Monitor. 2018; 24: 5488–500. https://doi.org/10.12659/MSM.911095.
  50. Zhang Z., Yin J., Yang J., Shen W., Zhang C., Mou W. miR-885-5p suppresses hepatocellular carcinoma metastasis and inhibits Wnt/β-catenin signaling pathway. Oncotarget. 2016; 7: 75038–51. https://doi.org/10.18632/oncotarget.12602.
  51. Yao D., Xia S., Jin C., Zhao W., Lan W., Liu Z. Feedback activation of GATA1/miR-885-5p/PLIN3 pathway decreases sunitinib sensitivity in clear cell renal cell carcinoma. Cell Cycle. 2020; 19: 2195–206. https://doi.org/10.1080/15384101.2020.1801189.
  52. Lu X., Jing L., Liu S., Wang H., Chen B. miR-149-3p Is a Potential Prognosis Biomarker and Correlated with Immune Infiltrates in Uterine Corpus Endometrial Carcinoma. Int. J. Endocrinol. 2022; 2022: 1–15. https://doi.org/10.1155/2022/5006123.
  53. Zhang M., Gao D., Shi Y., Wang Y., Joshi R., Yu Q. miR-149-3p reverses CD8 + T-cell exhaustion by reducing inhibitory receptors and promoting cytokine secretion in breast cancer cells. Open Biol. 2019; 9: 190061. https://doi.org/10.1098/rsob.190061.
  54. Jin L., li Y., Liu J., Yang S., Gui Y., Mao X. Tumor suppressor miR-149-5p is associated with cellular migration, proliferation and apoptosis in renal cell carcinoma. Mol Med Rep. 2016; 13: 5386–92. https://doi.org/10.3892/mmr.2016.5205.
  55. Okato A., Arai T., Yamada Y., Sugawara S., Koshizuka K., Fujimura L. Dual Strands of Pre-miR-149 Inhibit Cancer Cell Migration and Invasion through Targeting FOXM1 in Renal Cell Carcinoma. Int. J. Mol. Sci. 2017; 18: 1969. https://doi.org/10.3390/ijms18091969.
  56. Ke Y., Zhao W., Xiong J., Cao R. miR-149 Inhibits Non-Small-Cell Lung Cancer Cells EMT by Targeting FOXM1. Biochem Res Int. 2013; 2013: 1–8. https://doi.org/10.1155/2013/506731.
  57. She X., Yu Z., Cui Y., Lei Q., Wang Z., Xu G. miR-128 and miR-149 enhance the chemosensitivity of temozolomide by Rap1B-mediated cytoskeletal remodeling in glioblastoma. Oncol Rep. 2014; 32: 957–64. https://doi.org/10.3892/or.2014.3318.
  58. Min S., Liang X., Zhang M., Zhang Y., Mei S., Liu J. Multiple Tumor-Associated MicroRNAs Modulate the Survival and Longevity of Dendritic Cells by Targeting YWHAZ and Bcl2 Signaling Pathways. The J. of Immunology. 2013; 190: 2437–46. https://doi.org/10.4049/jimmunol.1202282.
  59. Xiao F., Zhang W., Chen L., Chen F., Xie H., Xing C. MicroRNA-503 inhibits the G1/S transition by downregulating cyclin D3 and E2F3 in hepatocellular carcinoma. J. Transl. Med. 2013; 11: 195. https://doi.org/10.1186/1479-5876-11-195.
  60. Li B., Liu L., Li X., Wu L. miR-503 suppresses metastasis of hepatocellular carcinoma cell by targeting PRMT1. Biochem Biophys Res Commun. 2015; 464: 982–7. https://doi.org/10.1016/j.bbrc.2015.06.169.
  61. Yang Y., Liu L., Zhang Y., Guan H., Wu J., Zhu X. MiR-503 targets PI3K p85 and IKK-β and suppresses progression of non-small cell lung cancer. Int. J. Cancer. 2014; 135: 1531–42. https://doi.org/10.1002/ijc.28799.
  62. Qiu T., Zhou L., Wang T., Xu J., Wang J., Chen W. miR-503 regulates the resistance of non-small cell lung cancer cells to cisplatin by targeting Bcl-2. Int. J. Mol. Med. 2013; 32: 593–8. https://doi.org/10.3892/ijmm.2013.1439.