Продукция цитокинов клетками крови и образцами опухоли, и ее сопряженность с экспрессией микроРНК у пациентов с раком молочной железы

Опухоли молочной железы имеют сложную структуру и отличаются высокой гетерогенностью. Исследование цитокинов, оказывающих большое влияние на опухолевые клетки и микроРНК, которые, помимо собственного влияния на пролиферацию и миграцию неопластических клеток, могут воздействовать на работу цитокинов, способствует углублению понимания патологических процессов, происходящих при раке молочной железы. Цель работы – анализ взаимосвязи продукции цитокинов с экспрессией miR-181a и miR-25 у пациентов с инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа (ИКНТ) при различных молекулярных подтипах.

Пациентов с ИКНТ разделили на пять подгрупп согласно молекулярно-генетическому подтипу опухоли, определенному с помощью иммуногистохимического анализа рецептора эстрогена (ER), прогестерона (PR), эпидермального фактора роста 2 (HER2) и маркера пролиферации Ki-67. С помощью иммуноферментного анализа определили концентрацию 14 цитокинов в супернатантах иммунокомпетентных клеток крови и опухоли. Экспрессию miR-181а и miR-25 микроРНК, выделенных    из сыворотки крови пациентов, оценивали с помощью цифровой капельной полимеразной цепной реакции (цкПЦР).

При люминальном А подтипе концентрации цитокинов и экспрессия miR-181а и miR-25 значительно ниже по сравнению с другими подтипами. Для пациентов с люминальным B HER2-отрицательным подтипом было характерно значительное повышение экспрессии обеих изучаемых микроРНК, особенно по сравнению с люминальным А подтипом. В то же время пациенты с тройным негативным молекулярным подтипом, наоборот, выделялись высокими концентрациями цитокинов в супернатанте образцов опухолей и клеток крови по сравнению с остальными подтипами. В общей группе пациентов с ИКНТ были выявлены прямые корреляционные связи между экспрессией обеих изучаемых микроРНК и концентрацией фактора роста эндотелия сосудов (VEGF) в супернатанте образцов опухоли, что, вероятно, свидетельствует о взаимном влиянии miR-181а и miR-25 и процессе ангиогенеза в опухоли.

Уровень цитокинов в супернатантах крови и опухолях при инвазивной карциноме молочной железы не только изменяется в зависимости от молекулярного подтипа опухоли, но также имеет непосредственные связи с уровнем miR-181а и miR-25 в сыворотке крови. Особо примечательны оказались результаты измерения концентраций цитокинов и микроРНК при люминальном А, люминальном B HER2-отрицательном и тройном негативном молекулярных подтипах.

1. Аутеншлюс А.И., Давлетова К.И., Студеникина А.А., Михайлова Е.С., Вараксин Н.А., Жураковский И.П., Проскура А.В., Сидоров С.В., Ляхович В.В. Продукция цитокинов иммунокомпетентными клетками крови, опухолью и ее микроокружением, особенности состояния внеклеточного матрикса у больных инвазивной карциномой молочной железы неспецифического типа // Биомедицинская химия, 2019. Т. 65, № 5. С. 424-431.

2. Al-Khalaf H.H., Al-Harbi B., Al-Sayed A., Arafah M., Tulbah A., Jarman A., Al-Mohanna F., Aboussekhra A. Interleukin-8 activates breast cancer-associated adipocytes and promotes their angiogenesis- and tumorigenesis-promoting effects. Molecular and cellular biology. Mol. Cell. Biol., 2019, Vol. 39, no. 2, e00332-18. doi: 10.1128/MCB.00332-18.

3. Bakr N.M., Mahmoud M.S., Nabil R., Boushnak H., Swellam M. Impact of circulating miRNA-373 on breast cancer diagnosis through targeting VEGF and cyclin D1 genes. J. Genet. Eng. Biotechnol., 2021, Vol. 19, no. 1, 84. doi: 10.1186/s43141-021-00174-7.

4. Benedetti R., Papulino C., Sgueglia G., Chianese U., De Marchi T., Iovino F., Rotili D., Mai A., Nimeus E., Dell’ Aversana C., Altucci L. Regulatory Interplay between miR-181a-5p and Estrogen Receptor Signaling Cascade in Breast Cancer. Cancers (Basel), 2021, Vol. 13, no. 3, 543. doi: 10.3390/cancers13030543.

5. Bianchini G., De Angelis C., Licata L., Gianni L. Treatment landscape of triple-negative breast cancer – expanded options, evolving needs. Nat. Rev. Clin. Oncol,, 2022, Vol. 19, no. 2, pp. 91-113.

6. Costa A., Kieffer Y., Scholer-Dahirel A., Pelon F., Bourachot B., Cardon M., Sirven P., Magagna I., Fuhrmann L., Bernard C., Bonneau C., Kondratova M., Kuperstein I., Zinovyev A., Givel A.M., Parrini M.C., Soumelis V., Vincent-Salomon A., Mechta-Grigoriou F. Fibroblast heterogeneity and immunosuppressive environment in human breast cancer. Cancer Cell, 2018, Vol. 33, no. 3, pp. 463-479.e10.

7. Davey M.G., Hynes S.O., Kerin M.J., Miller N., Lowery A.J. Ki-67 as a prognostic biomarker in invasive breast cancer. Cancers, 2021, Vol. 13, no. 17, 4455. doi: 10.3390/cancers13174455.

8. Deepak K.G.K., Vempati R., Nagaraju G.P., Dasari V.R., Rao D.N., Malla R.R. Tumor microenvironment: Challenges and opportunities in targeting metastasis of triple negative breast cancer. Pharmacol. Res., 2020, Vol. 153, 104683. doi: 10.1016/j.phrs.2020.104683.

9. Derakhshan F., Reis-Filho J.S. Pathogenesis of triple-negative breast cancer. Ann. Rev. Pathol., 2022, Vol. 17, pp. 181-204.

10. Dougan M., Dranoff G., Dougan S.K. GM-CSF, IL-3, and IL-5 family of cytokines: regulators of inflammation. Immunity, 2019, Vol. 50, no. 4, pp. 796-811.

11. Fan Y., He S. The Characteristics of tumor microenvironment in triple negative breast cancer. Cancer Manag. Res., 2022, Vol. 14, pp. 1-17.

12. Goldhirsch A., Winer E.P., Coates A.S., Gelber R.D., Piccart-Gebhart M., Thürlimann B., Senn H.J. Personalizing the treatment of women with early breast cancer: highlights of the St Gallen International Expert Consensus on the Primary Therapy of Early Breast Cancer 2013. Ann. Oncol., 2013, Vol. 24, no. 9, pp. 2206-2223.

13. Horne H.N., Oh H., Sherman M.E., Palakal M., Hewitt S.M., Schmidt M.K., Milne R.L. E-cadherin breast tumor expression, risk factors and survival: Pooled analysis of 5,933 cases from 12 studies in the Breast Cancer Association Consortium. Sci. Rep., 2018, Vol. 8, no. 1, 6574. doi: 10.1038/s41598-018-23733-4.

14. Jiang M., Zhang W., Zhang R., Liu P., Ye Y., Yu W., Guo X., Yu J. Cancer exosome-derived miR-9 and miR-181a promote the development of early-stage MDSCs via interfering with SOCS3 and PIAS3 respectively in breast cancer. Oncogene, 2020, Vol. 39, no. 24, pp. 4681-4694.

15. Kiso M., Tanaka S., Saji S., Toi M., Sato F. Long isoform of VEGF stimulates cell migration of breast cancer by filopodia formation via NRP1/ARHGAP17/Cdc42 regulatory network. Int. J. Cancer, 2018, Vol. 143, no. 11, pp. 2905-2918.

16. Loo S.W., Pui T.S. Cytokine and cancer biomarkers detection: the dawn of electrochemical paper-based biosensor. Sensors (Basel), 2020, Vol. 20, no. 7, 1854. doi: 10.3390/s20071854.

17. Lotfinejad P., Asghari M., Shadbad M., Kazemi T., Pashazadeh F., Sandoghchian S., Jadidi F., Baghbanzadeh A., Vahed N., Silvestris N., Baradaran B. Prognostic role and clinical significance of Tumor-Infiltrating Lymphocyte (TIL) and Programmed Death Ligand 1 (PD-L1) Expression in Triple-Negative Breast Cancer (TNBC): A systematic review and meta-analysis study. Diagnostics (Basel), 2020, Vol. 10, no. 9, 704. doi: 10.3390/diagnostics10090704.

18. Luo C., Wang P., He S., Zhu J., Shi Y., Wang J. Progress and prospect of immunotherapy for triple-negative breast cancer. Front. Oncol., 2022, Vol. 12, 919072. doi: 10.3389/fonc.2022.919072.

19. Manzano-Moreno F.J., Costela-Ruiz V.J., García-Recio E., Olmedo-Gaya M.V., Ruiz C., Reyes-Botella C. Role of Salivary MicroRNA and cytokines in the diagnosis and prognosis of oral squamous cell carcinoma. Int. J. Mol. Sci., 2021, Vol. 22, no. 22, 12215. doi: 10.3390/ijms22221221.

20. Milovanović J., Todorović-Raković N., Radulovic M. Interleukin-6 and interleukin-8 serum levels in prognosis of hormone-dependent breast cancer. Cytokine, 2019, Vol. 118, pp. 93-98.

21. Mueller C., Haymond A., Davis J.B., Williams A., Espina. V. Protein biomarkers for subtyping breast cancer and implications for future research. Expert Rev Proteomics., 2018, Vol. 15, no. 2, pp. 131-152.

22. Papadimitropoulou A., Vellon L., Atlas E., Steen T. V., Cuyàs E., Verdura S., Espinoza I., Menendez J.A., Lupu R. Heregulin drives endocrine resistance by altering IL-8 expression in er-positive breast cancer. Int. J. Mol. Sci., 2020, Vol. 21, no. 20, 7737. doi: 10.3390/ijms21207737.

23. Rady M., Watzl C., Claus M., Khorshid O., Mahran L., Abou-Aisha K. Altered expression of miR-181a and miR-146a does not change the expression of surface NCRs in human NK cells. Sci Rep., 2017, Vol. 7, 41381. doi: 10.1038/srep41381.

24. Sahin Ozkan H., Ugurlu M.U., Yumuk P.F., Kaya H. Prognostic role of immune markers in triple negative breast carcinoma. Pathol. Oncol. Res., 2020, Vol. 26, no. 4, pp. 2733-2745.

25. Sárközy M., Kahán Z., Csont T. A myriad of roles of miR-25 in health and disease. Oncotarget, 2018, Vol. 9, no. 30, pp. 21580-21612.

26. Strotbek M., Schmid S., Sanchez-Gonzalez I., Boerries M., Busch H., Olayioye M. A. MiR-181 elevates Akt signaling by co-targeting PHLPP2 and INPP4B phosphatases in luminal breast cancer. Int. J. Cancer, 2017, Vol. 140, no. 10, pp. 2310-2320.

27. Vasconcelos I., Hussainzada A., Berger S., Fietze E., Linke J., Siedentopf F., Schoenegg W. The St. Gallen surrogate classification for breast cancer subtypes successfully predicts tumor presenting features, nodal involvement, recurrence patterns and disease free survival. Breast, 2016, Vol. 29, pp. 181-185.

28. Waldmann T.A. Cytokines in cancer immunotherapy. Cold Spring Harbor Perspect. Biol., 2018, Vol. 10, no. 12, a028472. doi: 10.1101/cshperspect.a028472.

29. Welti J., Loges S., Dimmeler S., Recent molecular discoveries in angiogenesis and antiangiogenic therapies in cancer. J. Clin. Invest., 2013, Vol. 123, no. 8, pp. 3190-3200.

30. Wu B., Xiong X., Jia J., Zhang W. MicroRNAs: New actors in the oral cancer scene. Oral Oncol., 2011, Vol. 47, no. 5, pp. 314-319.

31. Wu L., Saxena S., Awaji M., Singh R.K. Tumor-associated neutrophils in cancer: Going Pro. Cancers (Basel), 2019, Vol. 11, no. 4, 564. doi: 10.3390/cancers11040564.

32. Wu Q., Li B., Li Z., Li J., Sun S., Sun S. Cancer-associated adipocytes: key players in breast cancer progression. J. Hematol. Oncol., 2019, Vol. 12, no. 1, 95. doi: 10.1186/s13045-019-0778-6.

33. Yang C., Tabatabaei S. N., Ruan X., Hardy P. The Dual Regulatory Role of MiR-181a in Breast Cancer. Cell Physiol Biochem., 2017, Vol. 44, no. 3, pp. 843-856.

34. Yin H.L., Wu C.C., Lin C.H., Chai C.Y., Hou M.F., Chang S.J., Tsai H.P., Hung W.C., Pan M.R., Luo C.W. β1 integrin as a prognostic and predictive marker in triple-negative breast cancer. Int. J. Mol. Sci., 2016, Vol. 17, no. 9, 1432. doi: 10.3390/ijms17091432.

35. Yu T., Di G. Role of tumor microenvironment in triple-negative breast cancer and its prognostic significance. Chin. J. Cancer Res., 2017, Vol. 29, no. 9, pp. 237-252.

36. Zhai Z., Mu T., Zhao L., Li Y., Zhu D., Pan Y. MiR-181a-5p facilitates proliferation, invasion, and glycolysis of breast cancer through NDRG2-mediated activation of PTEN/AKT pathway. Bioengineered, 2022, Vol. 13, no. 1, pp. 83-95.

37. Zhang X., Zeng Y., Qu Q. PD-L1 induced by IFN-γ from tumor-associated macrophages via the JAK/STAT3 and PI3K/AKT signaling pathways promoted progression of lung cancer. Int. J. Clin. Oncol., 2017, Vol. 22, no. 6, pp. 1026-1033.