Юридический и почтовый адрес организации-издателя: САФУ, редакция «Журнала медико-биологических исследований», наб. Северной Двины, 17, г. Архангельск, Россия, 163002
Местонахождение: редакция «Журнала медико-биологических исследований», наб. Северной Двины, 17, ауд. 1336, г. Архангельск

Тел: (818-2) 21-61-21 
Сайт: https://vestnikmed.ru
e-mail: vestnik_med@narfu.ru
            vestnik@narfu.ru

о журнале

Потенциальные диагностические биомаркеры глиом в жидких средах организма. С. 52-63

Версия для печати

Рубрика: Научные обзоры

УДК

616.831-006+616.832-006.484

DOI

10.37482/2687-1491-Z090

Сведения об авторах

О.В. Красникова* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4425-1819
А.Р. Кондратьева* ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8450-4537
С.К. Баду* ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9514-3810
И.А. Медяник* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-7519-0959
А.С. Гордецов* ORCID: https://orcid.org/0000-0002-4767-9108

*Приволжский исследовательский медицинский университет (г. Нижний Новгород)

Аннотация

Современная диагностика различных форм злокачественных опухолей мозга (глиом) проводится преимущественно методами визуализации, такими как магнитно-резонансная томография, электроэнцефалография, позитронно-эмиссионная томография, также применяется биопсия головного мозга. Недостатками данных методов являются их неточность и инвазивность, влекущие за собой определенные риски для здоровья пациента, поэтому в современной науке актуален поиск более достоверных и безопасных способов диагностики глиом, в т. ч. поиск биомаркеров данного вида рака в крови и спинномозговой жидкости. Целью обзора являлся сбор данных об обнаруженных в настоящее время и имеющих диагностическую значимость потенциальных биомаркерах злокачественных опухолей головного мозга в жидких средах организма, в частности в спинномозговой жидкости и крови. Поиск информации производился в базах данных UpToDate, eLibrary, PubMed, Medline, Scopus, поисковых системах Google Scholar, Web of Science, также были использованы материалы сайта Всемирной организации здравоохранения. В обзор преимущественно включались статьи, написанные за последние 5 лет. Найдена информация о таких биомаркерах, как микроРНК-15b и микроРНК-125b, пролин, гликопротеин YKL-40, циркДНК (циркулирующая ДНК) и циркРНК (циркулирующая РНК), внеклеточные везикулы, жирные кислоты, синтазы жирных кислот. Авторами сделан вывод, что следующие биомаркеры: YKL-40, циркДНК и циркРНК, внеклеточные везикулы – имеют крупную доказательную базу и могут уже использоваться в клинической практике. Остальные биомаркеры требуют более подробных и обширных исследований.

Ответственный за переписку: Красникова Ольга Владимировна, адрес: 603126, г. Нижний Новгород, ул. Родионова, д. 190а; e-mail: lala-g@yandex.ru

Для цитирования: Красникова О.В., Кондратьева А.Р., Баду С.К., Медяник И.А., Гордецов А.С. Потенциальные диагностические биомаркеры глиом в жидких средах организма (обзор) // Журн. мед.-биол. исследований. 2022. Т. 10, № 1. С. 52–63. DOI: 10.37482/2687-1491-Z090

Ключевые слова

диагностика рака головного мозга, биомаркеры глиом, кровь, спинномозговая жидкость, жидкая биопсия, YKL-40, внеклеточные нуклеиновые кислоты, внеклеточные везикулы
Скачать статью (pdf, 0.5MB )

Список литературы

1. Louis D.N., Schiff D., Batchelor T. Classification and Pathologic Diagnosis of Gliomas. URL: https://www.uptodate.com/contents/classification-and-pathologic-diagnosis-of-gliomas/ (дата обращения: 13.05.2021).
2. Weller M., van den Bent M., Preusser M., Le Rhun E., Tonn J.C., Minniti G., Bendszus M., Balana C., Chinot O., Dirven L., French P., Hegi M.E., Jakola A.S., Platten M., Roth P., Rudà R., Short S., Smits M., Taphoorn M.J.B., von Deimling A., Westphal M., Soffietti R., Reifenberger G., Wick W. EANO Guidelines on the Diagnosis and Treatment of Diffuse Gliomas of Adulthood // Nat. Rev. Clin. Oncol. 2021. Vol. 18, № 3. P. 170–186. DOI: 10.1038/s41571-020-00447-z
3. Gupta A., Dwivedi T. A Simplified Overview of World Health Organization Classification Update of Central Nervous System Tumors 2016 // J. Neurosci. Rural Pract. 2017. Vol. 8, № 4. P. 629–641. DOI: 10.4103/jnrp.jnrp_168_17
4. Batchelor T. Initial Treatment and Prognosis of Newly Diagnosed Glioblastoma in Adults. URL: https://www.uptodate.com/contents/initial-treatment-and-prognosis-of-newly-diagnosed-glioblastoma-in-adults#:~:text=Most%20patients%20are%20managed%20with,two%20years%20in%20most%20patients/ (дата обращения: 13.05.2021).
5. Promoting Cancer Early Diagnosis. URL: www.who.int/activities/promoting=cancer-early-diagnosis#:~:text=Early%20diagnosis%20of%20cancer%20focuses,and%20higher%20costs%20of%20care/ (дата обращения: 13.05.2021).
6. Drappatz J., Avila E.K. Seizures in Patients with Primary and Metastatic Brain Tumors. URL: https://www.uptodate.com/contents/seizures-in-patients-with-primary-and-metastatic-brain-tumors#:~:text=Seizures%20are%20a%20common%20and,disorder%20is%20usually%20made%20clinically/ (дата обращения: 13.05.2021).
7. Albert N.L., Weller M., Suchorska B., Galldiks N., Soffietti R., Kim M.M., la Fougère C., Pope W., Law I., Arbizu J., Chamberlain M.C., Vogelbaum M., Ellingson B.M., Tonn J.C. Response Assessment in Neuro-Oncology Working Group and European Association for Neuro-Oncology Recommendations for the Clinical Use of PET Imaging in Gliomas // Neuro Oncol. 2016. Vol. 18, № 9. P. 1199–1208. DOI: 10.1093/neuonc/now058
8. Shankar G.M., Balaj L., Stott S.L., Nahed B., Carter B.S. Liquid Biopsy for Brain Tumors // Expert Rev. Mol. Diagn. 2017. Vol. 17, № 10. P. 943–947. DOI: 10.1080/14737159.2017.1374854
9. Wang J., Bettegowda C. Applications of DNA-Based Liquid Biopsy for Central Nervous System Neoplasms // J. Mol. Diagn. 2017. Vol. 19, № 1. P. 24–34. DOI: 10.1016/j.jmoldx.2016.08.007
10. Дон Е.С., Тарасов А.В., Эпштейн О.И., Тарасов С.А. Биомаркеры в медицине: поиск, выбор, изучение и валидация // Клин. лаб. диагностика. 2017. Т. 62, № 1. С. 52–59.
11. Califf R.M. Biomarker Definitions and Their Applications // Exp. Biol. Med. (Maywood). 2018. Vol. 243, № 3. P. 213–221. DOI: 10.1177/1535370217750088
12. Müller Bark J., Kulasinghe A., Chua B., Day B.W., Punyadeera C. Circulating Biomarkers in Patients with Glioblastoma // Br. J. Cancer. 2020. Vol. 122, № 3. P. 295–305. DOI: 10.1038/s41416-019-0603-6
13. Pandey R., Caflisch L., Lodi A., Brenner A.J., Tiziani S. Metabolomic Signature of Brain Cancer // Mol. Carcinog. 2017. Vol. 56, № 11. P. 2355–2371. DOI: 10.1002/mc.22694
14. Vettore L., Westbrook R.L., Tennant D.A. New Aspects of Amino Acid Metabolism in Cancer // Br. J. Cancer. 2020. Vol. 122, № 2. P. 150–156. DOI: 10.1038/s41416-019-0620-5
15. Waitkus M.S., Diplas B.H., Yan H. Biological Role and Therapeutic Potential of IDH Mutations in Cancer // Cancer Cell. 2018. Vol. 34, № 2. P. 186–195. DOI: 10.1016/j.ccell.2018.04.011
16. Batchelor T., Louis D.N. Molecular Pathogenesis of Diffuse Gliomas. URL: https://www.uptodate.com/contents/molecular-pathogenesis-of-diffuse-gliomas (дата обращения: 13.05.2021).
17. Zhao S., Lin Y., Xu W., Jiang W., Zha Z., Wang P., Yu W., Li Z., Gong L., Peng Y., Ding J., Lei Q., Guan K.L., Xiong Y. Glioma-Derived Mutations in IDH1 Dominantly Inhibit IDH1 Catalytic Activity and Induce HIF-1α // Science.2009. Vol. 324, № 5924. P. 261–265. DOI: 10.1126/science.1170944
18. Mereiter S., Balmaña M., Campos D., Gomes J., Reis C.A. Glycosylation in the Era of Cancer-Targeted Therapy: Where Are We Heading? // Cancer Cell. 2019. Vol. 36, № 1. P. 6–16. DOI: 10.1016/j.ccell.2019.06.006
19. Pinho S.S., Reis C.A. Glycosylation in Cancer: Mechanisms and Clinical Implications // Nat. Rev. Cancer. 2015. Vol. 15, № 9. P. 540–555. DOI: 10.1038/nrc3982
20. Dusoswa S., Verhoeff J., Abels E., Breakefield X., Noske D., Würdinger T., Broekman M., Van Kooyk Y., Garcia- Vallejo J. TMIC-28. Glioblastoma Exploits Cell Surface Glycosylation-Mediated Immune Regulatory Circuits for Immune Escape // Neuro Oncol. 2018. Vol. 20, № 6. P. vi262. DOI: 10.1093/neuonc/noy148.1087
21. Tsuchiya N., Yamanaka R., Yajima N., Homma J., Sano M., Komata T., Ikeda T., Fujimoto I., Takahashi H., Tanaka R., Ikenaka K. Isolation and Characterization of an N-Linked Oligosaccharide That Is Increased in Glioblastoma Tissue and Cell Lines // Int. J. Oncol. 2005. Vol. 27, № 5. P. 1231–1239.
22. Veillon L., Fakih C., Abou-El-Hassan H., Kobeissy F., Mechref Y. Glycosylation Changes in Brain Cancer // ACS Chem. Neurosci. 2018. Vol. 9, № 1. P. 51–72. DOI: 10.1021/acschemneuro.7b00271
23. Linhares P., Carvalho B., Vaz R., Costa B.M. Glioblastoma: Is There Any Blood Biomarker with True Clinical Relevance? // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 16. Art. № 5809. DOI: 10.3390/ijms21165809
24. Qin G., Li X., Chen Z., Liao G., Su Y., Chen Y., Zhang W. Prognostic Value of YKL-40 in Patients with Glioblastoma: A Systematic Review and Meta-Analysis // Mol. Neurobiol. 2017. Vol. 54, № 5. P. 3264–3270. DOI: 10.1007/s12035-016-9878-2
25. Diehl F., Schmidt K., Choti M.A., Romans K., Goodman S., Li M., Thornton K., Agrawal N., Sokoll L., Szabo S.A., Kinzler K.W., Vogelstein B., Diaz L.A. Jr. Circulating Mutant DNA to Assess Tumor Dynamics // Nat. Med. 2008. Vol. 14, № 9. P. 985–990. DOI: 10.1038/nm.1789
26. Heidrich I., Ačkar L., Mossahebi Mohammadi P., Pantel K. Liquid Biopsies: Potential and Challenges // Int. J. Cancer. 2021. Vol. 148, № 3. P. 528–545. DOI: 10.1002/ijc.33217
27. Alix-Panabières C. The Future of Liquid Biopsy // Nature. 2020. Vol. 579, suppl. 9. DOI: 10.1038/d41586-020-00844-5
28. Liang J., Zhao W., Lu C., Liu D., Li P., Ye X., Zhao Y., Zhang J., Yang D. Next Generation Sequencing Analysis of ctDNA for the Detection of Glioma and Metastatic Brain Tumors in Adults // Front. Neurol. 2020. Vol. 11. Art. № 544. DOI: 10.3389/fneur.2020.00544
29. Mouliere F., Chandrananda D., Piskorz A.M., Moore E.K., Morris J., Ahlborn L.B., Mair R., Goranova T., Marass F., Heider K., Wan J.C.M., Supernat A., Hudecova I., Gounaris I., Ros S., Jimenez-Linan M., Garcia-Corbacho J., Patel K., Østrup O., Murphy S., Eldridge M.D., Gale D., Stewart G.D., Burge J., Cooper W.N., van der Heijden M.S., Massie C.E., Watts C., Corrie P., Pacey S., Brindle K.M., Baird R.D., Mau-Sørensen M., Parkinson C.A., Smith C.G., Brenton J.D., Rosenfeld N. Enhanced Detection of Circulating Tumor DNA by Fragment Size Analysis // Sci. Transl. Med. 2018. Vol. 10, № 466. DOI: 10.1126/scitranslmed.aat4921
30. Mouliere F., Mair R., Chandrananda D., Marass F., Smith C.G., Su J., Morris J., Watts C., Brindle K.M., Rosenfeld N. Detection of Cell‐Free DNA Fragmentation and Copy Number Alterations in Cerebrospinal Fluid from Glioma Patients // EMBO Mol. Med. 2018. Vol. 10, № 12. Art. № e9323. DOI: 10.15252/emmm.201809323
31. Huang T.Y., Piunti A., Lulla R.R., Qi J., Horbinski C.M., Tomita T., James C.D., Shilatifard A., Saratsis A.M. Detection of Histone H3 Mutations in Cerebrospinal Fluid-Derived Tumor DNA from Children with Diffuse Midline Glioma // Acta Neuropathol. Commun. 2017. Vol. 5, № 1. Art. № 28. DOI: 10.1186/s40478-017-0436-6
32. Sun J., Li B., Shu C., Ma Q., Wang J. Functions and Clinical Significance of Circular RNAs in Glioma // Mol. Cancer. 2020. № 19. Art. № 34. DOI: 10.1186/s12943-019-1121-0
33. Rybak-Wolf A., Stottmeister C., Glažar P., Jens M., Pino N., Giusti S., Hanan M., Behm M., Bartok O., Ashwal- Fluss R., Herzog M., Schreyer L., Papavasileiou P., Ivanov A., Öhman M., Refojo D., Kadener S., Rajewsky N. Circular RNAs in the Mammalian Brain Are Highly Abundant, Conserved, and Dynamically Expressed // Mol. Cell. 2015. Vol. 58, № 5. P. 870–885. DOI: 10.1016/j.molcel.2015.03.027
34. Guarnerio J., Bezzi M., Jeong J.C., Paffenholz S.V., Berry K., Naldini M.M., Lo-Coco F., Tay Y., Beck A.H., Pandolfi P.P. Oncogenic Role of Fusion-circRNAs Derived from Cancer-Associated Chromosomal Translocations // Cell. 2016. Vol. 166, № 4. P. 1055–1056. DOI: 10.1016/j.cell.2016.07.035
35. Zhu J., Ye J., Zhang L., Xia L., Hu H., Jiang H., Wan Z., Sheng F., Ma Y., Li W., Qian J., Luo C. Differential Expression of Circular RNAs in Glioblastoma Multiforme and Its Correlation with Prognosis // Transl. Oncol. 2017. Vol. 10, № 2. P. 271–279. DOI: 10.1016/j.tranon.2016.12.006
36. Chen A., Zhong L., Ju K., Lu T., Lv J., Cao H. Plasmatic circRNA Predicting the Occurrence of Human Glioblastoma // Cancer Manag. Res. 2020. № 12. P. 2917–2923. DOI: 10.2147/CMAR.S248621
37. Wen G., Zhou T., Gu W. The Potential of Using Blood Circular RNA as Liquid Biopsy Biomarker for Human Diseases // Protein Cell. 2020. Vol. 12, № 12. Р. 911–946. DOI: 10.1007/s13238-020-00799-3
38. Osti D., Del Bene M., Rappa G., Santos M., Matafora V., Richichi C., Faletti S., Beznoussenko G.V., Mironov A., Bachi A., Fornasari L., Bongetta D., Gaetani P., DiMeco F., Lorico A., Pelicci G. Clinical Significance of Extracellular Vesicles in Plasma from Glioblastoma Patients // Clin. Cancer Res. 2019. Vol. 25, № 1. P. 266–276. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-18-1941
39. van Niel G., DʼAngelo G., Raposo G. Shedding Light on the Cell Biology of Extracellular Vesicles // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2018. Vol. 19, № 4. P. 213–228. DOI: 10.1038/nrm.2017.125
40. Minciacchi V.R., Spinelli C., Reis-Sobreiro M., Cavallini L., You S., Zandian M., Li X., Mishra R., Chiarugi P., Adam R.M., Posadas E.M., Viglietto G., Freeman M.R., Cocucci E., Bhowmick N.A., Di Vizio D. MYC Mediates Large Oncosome-Induced Fibroblast Reprogramming in Prostate Cancer // Cancer Res. 2017. Vol. 77, № 9. P. 2306–2317. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-16-2942
41. Quezada C., Torres Á., Niechi I., Uribe D., Contreras-Duarte S., Toledo F., San Martín R., Gutiérrez J., Sobrevia L. Role of Extracellular Vesicles in Glioma Progression // Mol. Aspects Med. 2018. № 60. P. 38–51. DOI: 10.1016/j.mam.2017.12.003
42. Mahmoudi K., Ezrin A., Hadjipanayis C. Small Extracellular Vesicles as Tumor Biomarkers for Glioblastoma // Mol. Aspects Med. 2015. № 45. P. 97–102. DOI: 10.1016/j.mam.2015.06.008
43. Lane R., Simon T., Vintu M., Solkin B., Koch B., Stewart N., Benstead-Hume G., Pearl F.M.G., Critchley G., Stebbing J., Giamas G. Cell-Derived Extracellular Vesicles Can Be Used as a Biomarker Reservoir for Glioblastoma Tumor Subtyping // Commun. Biol. 2019. № 2. Art. № 315. DOI: 10.1038/s42003-019-0560-x
44. Mallawaaratchy D.M., Hallal S., Russell B., Ly L., Ebrahimkhani S., Wei H., Christopherson R.I., Buckland M.E., Kaufman K.L. Comprehensive Proteome Profiling of Glioblastoma-Derived Extracellular Vesicles Identifies Markers for More Aggressive Disease // J. Neurooncol. 2017. Vol. 131, № 2. P. 233–244. DOI: 10.1007/s11060-016-2298-3
45. Guo D., Bell E.H., Chakravarti A. Lipid Metabolism Emerges as a Promising Target for Malignant Glioma Therapy // CNS Oncol. 2013. Vol. 2, № 3. P. 289–299. DOI: 10.2217/cns.13.20
46. Ricklefs F., Mineo M., Rooj A.K., Nakano I., Charest A., Weissleder R., Breakefield X.O., Chiocca E.A., Godlewski J., Bronisz A. Extracellular Vesicles from High-Grade Glioma Exchange Diverse Pro-Oncogenic Signals That Maintain Intratumoral Heterogeneity // Cancer Res. 2016. Vol. 76, № 10. P. 2876–2881. DOI: 10.1158/0008-5472.CAN-15-3432
47. Taïb B., Aboussalah A.M., Moniruzzaman M., Chen S., Haughey N.J., Kim S.F., Ahima R.S. Lipid Accumulation and Oxidation in Glioblastoma Multiforme // Sci. Rep. 2019. Vol. 9, № 1. Art. № 19593. DOI: 10.1038/s41598-019-55985-z
48. Mulvihill M.M., Nomura D.K. Therapeutic Potential of Monoacylglycerol Lipase Inhibitors // Life Sci. 2013. Vol. 92, № 8-9. P. 492–497. DOI: 10.1016/j.lfs.2012.10.025
49. Ricklefs F.L., Maire C.L., Matschke J., Dührsen L., Sauvigny T., Holz M., Kolbe K., Peine S., Herold-Mende C., Carter B., Chiocca E.A., Lawler S.E., Westphal M., Lamszus K. FASN Is a Biomarker Enriched in Malignant Glioma-Derived Extracellular Vesicles // Int. J. Mol. Sci. 2020. Vol. 21, № 6. Art. № 1931. DOI: 10.3390/ijms21061931
50. Mishra S., Yadav T., Rani V. Exploring miRNA Based Approaches in Cancer Diagnostics and Therapeutics // Crit. Rev. Oncol. Hematol. 2016. № 98. P. 12–23. DOI: 10.1016/j.critrevonc.2015.10.003
51. Ma C., Nguyen H.P.T., Luwor R.B., Stylli S.S., Gogos A., Paradiso L., Kaye A.H., Morokoff A.P. A Comprehensive Meta-Analysis of Circulation miRNAs in Glioma as Potential Diagnostic Biomarker // PLoS One. 2018. Vol. 13, № 2. Art. № e0189452. DOI: 10.1371/journal.pone.0189452
52. Di Leva G., Garofalo M., Croce C.M. MicroRNAs in Cancer // Annu. Rev. Pathol. 2014. Vol. 9. P. 287–314. DOI: 10.1146/annurev-pathol-012513-104715