Роль внеклеточных нановезикул в канцерогенезе и диагностике рака лёгкого: обзор литературы

Обложка


Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Рак лёгкого — опухолевое поражение, широко распространённое среди популяции во всём мире, на его долю приходится 12,4% общего числа новых случаев злокачественных опухолей. Опухоли лёгкого являются лидером в структуре смертности у пациентов с онкологическими заболеваниями. По данным Всемирной организации здравоохранения, заболеваемость злокачественными новообразованиями лёгкого во всём мире неуклонно растёт и к 2050 году достигнет 35 млн случаев в год, что на 77% превысит данные за 2022 г.

На ранних стадиях рак лёгкого не имеет специфических клинических симптомов, что затрудняет постановку диагноза и приводит к поздней выявляемости, отмечаемой у более 70% пациентов с данным поражением. Таким образом, рак лёгкого представляет глобальную медико-социальную и клинико-эпидемиологическую проблему.

C открытием внеклеточных нановезикул (экзосом) учёными стали разрабатываться новые подходы к диагностике и лечению рака лёгкого. Было обнаружено, что экзосомы, полученные из опухолевых клеток, оказывают мощное влияние на опухолевое микроокружение, противоопухолевую иммунорегуляторную активность, прогрессирование и метастазирование опухоли. Кроме того, всё больше исследований проводится в области разработки различных методов терапии опухолей лёгкого с загрузкой внутрь экзосом лекарственных веществ, белков и микроРНК, нацеленных на специфические антигены.

Авторами проведён анализ имеющихся в литературе данных о роли внеклеточных нановезикул, содержащих липиды, поверхностные и внутренние белки, микроРНК и прочие соединения, в канцерогенезе, а также о возможностях использования экзосом в качестве новых прогностических биомаркёров в малоинвазивной диагностике рака лёгкого.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

Андрей Андреевич Киреев

Городская клиническая больница имени С.С. Юдина; Российская медицинская академия непрерывного профессионального образования

Email: aa.kireev@bk.ru
ORCID iD: 0000-0002-1366-7504
SPIN-код: 9035-6812

кандидат медицинских наук

Россия, 115446, Москва, Коломенский пр-д, д. 4; 125993 Москва

Марина Анатольевна Семушина

Городская клиническая больница имени С.С. Юдина

Email: semushinamarina@yandex.ru
ORCID iD: 0009-0006-2819-2851
SPIN-код: 3541-6144

MD

Россия, 115446, Москва, Коломенский пр-д, д. 4

Анна Борисовна Семенова

Городская клиническая больница имени С.С. Юдина

Автор, ответственный за переписку.
Email: asemenova81@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-8433-0837
SPIN-код: 1650-8097

доктор медицинских наук

Россия, 115446, Москва, Коломенский пр-д, д. 4

Список литературы

  1. Лактионов К.К., Артамонова Е.В., Борисова Т.Н., и др. Злокачественное новообразование бронхов и лёгкого. Клинические рекомендации // Современная онкология. 2020. Т. 23, № 3. С. 369–402. doi: 10.26442/18151434.2021.3.201048
  2. Григорук О.Г., Пупкова Е.Э., Базулина Л.М., Лазарев А.Ф. Использование цитологического материала при диагностике рака лёгкого // Злокачественные опухоли. 2017. Т. 7, № 4. С. 13–20. doi: 10.18027//2224-5057-2017-7-4-13-20
  3. Roy-Chowdhuri S. Molecular Pathology of Lung Cancer // Surgical pathology clinics. 2021. Vol. 14, N 3. P. 369–377. doi: 10.1016/j.path.2021.05.002
  4. Franklin R.A., Liao W., Sarkar A., et al. The cellular and molecular origin of tumor-associated macrophages // Science. 2014. Vol. 344, N 6186. P. 921–925. doi: 10.1126/science.1252510
  5. Киреев А.А., Горбанев А.И., Семушина М.А. Роль вируса Эпштейна–Барр в развитии опухолей респираторной системы: обзор литературы // Клиническая лабораторная диагностика. 2024. Т. 69, № 6. С. 5–13. doi: 10.17816/cld629247
  6. Ettinger D.S., Wood D.E., Aisner D.L., et al. NCCN guidelines insights: non-small cell lung cancer, Version 2.2021. NCCN Guidelines Insights: Non-Small Cell Lung Cancer, Version 2.2021 // Journal of the National Comprehensive Cancer Network: JNCCN. 2021. Vol. 19, N 3. P. 254–266. doi: 10.6004/jnccn.2021.0013
  7. Khan N.A., Asim M., El-Menyar A., et al. The evolving role of extracellular vesicles (exosomes) as biomarkers in traumatic brain injury: Clinical perspectives and therapeutic implications // Frontiers in aging neuroscience. 2022. N 14. Р. 933434. doi: 10.3389/fnagi.2022.933434
  8. Liu Y., Wang Y., Lv Q., et al. Exosomes: From garbage bins to translational medicine // International journal of pharmaceutics. 2020. N 583. Р. 119333. doi: 10.1016/j.ijpharm.2020.119333
  9. Sun T., Kalionis B., Lv G., et al. Role of exosomal noncoding RNAs in lung carcinogenesis // BioMed research international. 2015. Р. 125807. doi: 10.1155/2015/125807
  10. Gong C., Zhang X., Shi M., et al. Tumor exosomes reprogrammed by low pH are efficient targeting vehicles for smart drug delivery and personalized therapy against their homologous tumor // Advanced science (Weinheim, Baden-Wurttemberg, Germany). 2021. Vol. 8, N 10. P. 2002787. doi: 10.1002/advs.202002787
  11. Xia Z., Qing B., Wang W., et al. Formation, contents, functions of exosomes and their potential in lung cancer diagnostics and therapeutics // Thoracic cancer. 2021. Vol. 12, N 23. P. 3088–3100. doi: 10.1111/1759-7714.14217
  12. Li Q., Huang Q., Huyan T., et al. Bifacial effects of engineering tumour cell-derived exosomes on human natural killer cells // Experimental cell research. 2018. Vol. 363, N 2. P. 141–150. doi: 10.1016/j.yexcr.2017.12.005
  13. Xie S., Zhang Q., Jiang L. Current knowledge on exosome biogenesis, cargo-sorting mechanism and therapeutic implications // Membranes (Basel). 2022. N 12. P. 498. doi: 10.3390/MEMBRANES12050498
  14. Eitan E., Suire C., Zhang S., et al. Impact of lysosome status on extracellular vesicle content and release // Ageing research reviews. 2016. Vol. 32. P. 65–74. doi: 10.1016/j.arr.2016.05.001
  15. Colombo M., Raposo G., Théry C. Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of exosomes and other extracellular vesicles // Annual review of cell and developmental biology. 2014. N 3. P. 255–289. doi: 10.1146/annurev-cellbio-101512-122326
  16. McKelvey K.J., Powell K.L., Ashton A.W., et al. Exosomes: mechanisms of uptake // Journal of circulating biomarkers. 2015. N 4. P. 7. doi: 10.5772/61186
  17. Valadi H., Ekström K., Bossios A., et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells // Nature cell biology. 2007. Vol. 9, N 6. P. 654–659. doi: 10.1038/ncb1596
  18. Darband S.G., Mirza-Aghazadeh-Attari M., Kaviani M., et al. Exosomes: natural nanoparticles as bio shuttles for RNAi delivery // Journal of controlled release. 2018. Vol. 289. P. 158–170. doi: 10.1016/j.jconrel.2018.10.001
  19. Liu S., Zhan Y., Luo J., et al. Roles of exosomes in the carcinogenesis and clinical therapy of non-small cell lung cancer // Biomedicine & pharmacotherapy = Biomedecine & pharmacotherapie. 2019. Vol. 111. P. 338–346. doi: 10.1016/j.biopha.2018.12.088
  20. Miyazaki T., Ikeda K., Sato W., et al. Extracellular vesicle mediated EBAG9 transfer from cancer cells to tumor microenvironment promotes immune escape and tumor progression // Oncogenesis. 2018. Vol. 7, N 1. P. 7. doi: 10.1038/s41389-017-0022-60
  21. Shen Y., Guo D., Weng L., et al. Tumor derived exosomes educate dendritic cells to promote tumor metastasis via HSP72/HSP105 TLR2/TLR4 pathway // Oncoimmunology. 2017. Vol. 6, N 12. P. e1362527. doi: 10.1080/2162402X.2017.1362527
  22. Sun X., Lin F., Sun W., et al. Exosome transmitted miRNA 335 5p promotes colorectal cancer invasion and metastasis by facilitating EMT via targeting RASA1 // Molecular therapy. Nucleic acids. 2021. N 24. P. 164–174. doi: 10.1016/j.omtn.2021.02.022
  23. Behera J., Kumar A., Voor M.J., et al. Exosomal lncRNA H19 promotes osteogenesis and angiogenesis through mediating Angpt1/Tie2 NO signaling in CBS heterozygous mice // Theranostics. 2021. Vol. 16, N 11. P. 7715–7734. doi: 10.7150/thno.58410
  24. Li S., Yi M., Dong B., et al. The roles of exosomes in cancer drug resistance and its therapeutic application // Clinical and translational medicine. 2020. Vol. 10, N 8. P. e257. doi: 10.1002/ctm2.257
  25. Altevogt P., Bretz N.P., Ridinger J., et al. Novel insights into exosome-induced, tumor-associated inflammation and immunomodulation // Seminars in cancer biology. 2014. Vol. 28. P. 51–57. doi: 10.1016/j.semcancer.2014.04.008
  26. Maybruck B.T., Pfannenstiel L.W., Diaz Montero M., et al. Tumor derived exosomes induce CD8+ T cell suppressors // Journal for immunotherapy of cancer. 2017. N 5. P. 65. doi: 10.1186/s40425-017-0269-7
  27. Kadota T., Yoshioka Y., Fujita Y., et al. Extracellular vesicles in lung cancer From bench to bedside // Seminars in cell & developmental biology. 2017. Vol. 67. P. 39–47. doi: 10.1016/j.semcdb.2017.03.001
  28. Kholia S., Ranghino A., Garnieri P., et al. Camussi Extracellular vesicles as new players in angiogenesis // Vascular pharmacology. 2016. Vol. 86. P. 64–70. doi: 10.1016/j.vph.2016.03.005
  29. Cui H., Seubert B., Stahl E., et al. Tissue inhibitor of metalloproteinases-1 induces a pro-tumourigenic increase of miR-210 in lung adenocarcinoma cells and their exosomes // Oncogene. 2015. Vol. 34. P. 3640–3650. doi: 10.1038/onc.2014.300
  30. Yates L.A., Norbury C.J., Gilbert R.J. The long and short of microRNA // Cell. 2013. Vol. 153, N 3. P. 516–519. doi: 10.1016/j.cell.2013.04.003
  31. Rodriguez M., Silva J., Lopez-Alfonso A., et al. Different exosome cargo from plasma/bronchoalveolar lavage in non-small-cell lung cancer // Genes Chromosomes & Cancer. 2014. Vol. 53. P. 713–724. doi: 10.1002/gcc.22181
  32. Zhuang G., Wu X., Jiang Z., et al. Tumour-secreted miR-9 promotes endothelial cell migration and angiogenesis by activating the JAK-STAT pathway // The EMBO journal. 2012. Vol. 31, N 17. P. 3513–3523. doi: 10.1038/emboj.2012.183
  33. Zhang X., Yuan X., Shi H., et al. Exosomes in cancer: small particle, big player // Journal of hematology & oncology. 2015. N 8. P. 83. doi: 10.1186/s13045-015-0181-x
  34. Hoshino A., Costa Silva B., Shen T.L., et al. Tumour exosome integrins determine organotropic metastasis // Nature. 2015. Vol. 7578, N 527. P. 329–335. doi: 10.1038/nature15756
  35. Liu Y., Gu Y., Han Y., et al. Tumor exosomal RNAs promote lung pre metastatic Niche formation by activating alveolar epithelial TLR3 to recruit neutrophils // Cancer Cell. 2016. Vol. 30, N 2. P. 243–256. doi: 10.1016/j.ccell.2016.06.021
  36. Syn N., Wang L., Sethi G., et al. Exosome-mediated metastasis: from epithelial-mesenchymal transition to escape from Immunosurveillance // Trends in pharmacological sciences. 2016. Vol. 37, N 7. P. 606–617. doi: 10.1016/j.tips.2016.04.006
  37. Huang Y.K., Wang M., Sun Y., et al. Macrophage spatial heterogeneity in gastric cancer defined by multiplex immunohistochemistry // Nature communications. 2019. Vol. 10, N 1. P. 3928. doi: 10.1038/s41467-019-11788-4
  38. Franklin R.A., Liao W., Sarkar A., et al. The cellular and molecular origin of tumor-associated macrophages // Science. 2014. Vol. 6186, N 344. P. 921–925. doi: 10.1126/science.1252510
  39. Yang M., McKay D., Pollard J.W., et al. Diverse functions of macrophages in different tumor microenvironments // Cancer research. 2018. Vol. 78, N 19. P. 5492–5503. doi: 10.1158/0008-5472.CAN-18-1367
  40. Dong H., Xie C., Jiang Y., et al. Tumor derived exosomal protein tyrosine phosphatase receptor Type O polarizes macrophage to suppress breast tumor cell invasion and migration // Frontiers in cell and developmental biology. 2021. N 9. P. 703537. doi: 10.3389/fcell.2021.703537
  41. Kalluri R. The biology and function of fibroblasts in cancer // Nature reviews. Cancer. 2016. Vol. 16, N 9. P. 582–598. doi: 10.1038/nrc.2016.73
  42. Luo R., Liu M., Yang Q., et al. Emerging diagnostic potential of tumor derived exosomes // Journal of Cancer. 2021. Vol. 12, N 16. P. 5035–5045. doi: 10.7150/jca.59391
  43. Verdi J., Ketabchi N., Noorbakhsh N., et al. Development and clinical application of tumor derived exosomes in patients with cancer // Current stem cell research & therapy. 2021. Vol. 17, N 1. P. 91–102. doi: 10.2174/1574888X16666210622123942
  44. Rabinowits G., Gerçel-Taylor C., Day J.M., et al. Exosomal microRNA: a diagnostic marker for lung cancer // Clinical lung cancer. 2009. Vol. 10, N 1. P. 42–46. doi: 10.3816/CLC.2009.n.006
  45. Jin X., Chen Y., Chen H., et al. Evaluation of tumor-derived exosomal miRNA as potential diagnostic biomarkers for early-stage non-small cell lung cancer using next-generation sequencing // Clinical cancer research. 2017. Vol. 23, N 17. P. 5311–5319. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-17-0577
  46. Krug A.K., Enderle D., Karlovich C., et al. Improved EGFR mutation detection using combined exosomal RNA and circulating tumor DNA in NSCLC patient plasma // Annals of oncology. 2018. Vol. 29, N 3. P. 700–706. doi: 10.1093/annonc/mdx765
  47. Thakur B.K., Zhang H., Becker A., et al. Double-stranded DNA in exosomes: a novel biomarker in cancer detection // Cell research. 2014. Vol. 24, N 6. P. 766–769. doi: 10.1038/cr.2014.44
  48. Tamiya H., Mitani A., Saito A., et al. Exosomal MicroRNA expression profiling in patients with lung adenocarcinoma-associated malignant pleural effusion // Anticancer research. 2018. Vol. 38, N 12. P. 6707–6714. doi: 10.21873/anticanres.13039
  49. Jin X., Chen Y., Chen H., et al. Evaluation of tumor derived exosomal mirna as potential diagnostic biomarkers for early stage non-small cell lung cancer using next generation sequencing // Clinical cancer research. 2017. Vol. 23, N 17. P. 5311–5319. doi: 10.1158/1078-0432.CCR-17-0577
  50. Zhang Z.J., Song X.G., Xie L., et al. Circulating serum exosomal miR-20b-5p and miR-3187-5p as efficient diagnostic biomarkers for early-stage non-small cell lung cancer // Experimental biology and medicine (Maywood, N.J.). 2020. Vol. 245, N 16. P. 1428–1436. doi: 10.1177/1535370220945987
  51. Yuwen D.L., Sheng B.B., Liu J., et al. miR-146a-5p level in serum exosomes predicts therapeutic effect of cisplatin in non-small cell lung cancer // European review for medical and pharmacological sciences. 2017. Vol. 21, N 11. P. 2650–2658.
  52. Hu Z., Chen X., Zhao Y., et al. Serum microRNA signatures identified in a genome-wide serum microRNA expression profiling predict survival of non-small-cell lung cancer // Journal of clinical oncology. 2010. Vol. 28, N 10. P. 1721–1726. doi: 10.1200/JCO.2009.24.9342
  53. Dong Q., Dong L., Liu S., et al. Tumor-derived exosomal eIF4E as a biomarker for survival prediction in patients with non-small cell lung cancer // Medical science monitor. 2020. Vol. 26. P. e923210. doi: 10.12659/MSM.923210
  54. Grimolizzi F., Monaco F., Leoni F., et al. Exosomal miR-126 as a circulating biomarker in non-small-cell lung cancer regulating cancer progression // Scientific reports. 2017. Vol. 7, N 1. P. 15277. doi: 10.1038/s41598-017-15475-6
  55. Rosell R., Wei J., Taron M. Circulating MicroRNA signatures of tumor-derived exosomes for early diagnosis of non-small-cell lung cancer // Clinical lung cancer. 2009. Vol. 10, N 1. P. 8–9. doi: 10.3816/CLC.2009.n.001
  56. Shin K.M., Jung D.K., Hong M.J., et al. Park The pri-let-7a-2 rs1143770C&T is associated with prognosis of surgically resected non-small cell lung cancer // Gene. 2016. Vol. 577, N 2. P. 148–152. doi: 10.1016/j.gene.2015.11.036
  57. Dejima H., Iinuma H., Kanaoka R., et al. Exosomal microRNA in plasma as a non-invasive biomarker for the recurrence of non-small cell lung cancer // Oncology letters. 2017. Vol. 13, N 3. P. 1256–1263. doi: 10.3892/ol.2017.5569
  58. Zhou L., Lv T., Zhang Q., et al. The biology, function and clinical implications of exosomes in lung cancer // Cancer letters. 2017. Vol. 407. P. 84–92. doi: 10.1016/j.canlet.2017.08.003
  59. Clark D.J., Fondrie W.E., Yang A., et al. Triple SILAC quantitative proteomic analysis reveals differential abundance of cell signaling proteins between normal and lung cancer-derived exosomes // Journal of proteomics. 2016. Vol. 133. P. 161–169. doi: 10.1016/j.jprot.2015. 12.023
  60. Yamashita T., Kamada H., Kanasaki S., et al. Epidermal growth factor receptor localized to exosome membranes as a possible biomarker for lung cancer diagnosis // Pharmazie. 2013. Vol. 68, N 12. P. 969–973.
  61. Huang S.H., Li Y., Zhang J., et al. Epidermal growth factor receptor-containing exosomes induce tumor-specific regulatory T cells // Cancer Invest. 2013. Vol. 31, N 5. P. 330–335. doi: 10.3109/07357907.2013.789905
  62. Sandfeld-Paulsen B., Jakobsen K.R., Baek R., et al. Exosomal Proteins as Diagnostic Biomarkers in Lung Cancer // Journal of thoracic oncology. 2016. Vol. 11, N 10. P. 1701–1710. doi: 10.1016/j.jtho.2016.05.034
  63. Sandfeld-Paulsen B., Aggerholm-Pedersen N., Baek R., et al. Exosomal proteins as prognostic biomarkers in non-small cell lung cancer // Molecular oncology. 2016. Vol. 10, N 10. P. 1595–1602. doi: 10.1016/j.molonc.2016.10.003
  64. Vykoukal J., Sun N., Aguilar-Bonavides C., et al. Plasma-derived extracellular vesicle proteins as a source of biomarkers for lung adenocarcinoma // Oncotarget. 2017. Vol. 56, N 8. P. 95466–95480. doi: 10.18632/oncotarget.20748
  65. Wang N., Song X., Liu L., et al. Circulating exosomes contain protein biomarkers of metastatic non-small-cell lung cancer // Cancer science. 2018. Vol. 109, N 5. P. 1701–1709. doi: 10.1111/cas.13581
  66. Niu L., Song X., Wang N., et al. Tumor-derived exosomal proteins as diagnostic biomarkers in non-small cell lung cancer // Cancer science. 2018. Vol. 110, N 1. P. 433–442. doi: 10.1111/cas.13862
  67. Li Y., Zhang Y., Qiu F., et al. Proteomic identification of exosomal LRG1: a potential urinary biomarker for detecting NSCLC // Electrophoresis. 2011. Vol. 32, N 15. P. 1976–1983. doi: 10.1002/elps.201000598
  68. Wu F., Yin Z., Yang L., et al. Smoking induced extracellular vesicles release and their distinct properties in non-small cell lung cancer // Journal of cancer. 2019. Vol. 10, N 15. P. 3435–3443. doi: 10.7150/jca.30425
  69. Gao J., Qiu X., Li X., et al. Expression profiles and clinical value of plasma exosomal Tim-3 and Galectin-9 in non-small cell lung cancer // Biochemical and biophysical research communications. 2018. Vol. 498, N 3. P. 409–415. doi: 10.1016/j.bbrc.2018.02.114

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Киреев А.А., Семушина М.А., Семенова А.Б., 2024

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
СМИ зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор).
Регистрационный номер и дата принятия решения о регистрации СМИ:  ПИ № ФС 77 - 86785 от 05.02.2024 (ранее — ПИ № ФС 77 - 59057 от 22.08.2014).