[go: up one dir, main page]

RU2324186C1 - Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma - Google Patents

Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma Download PDF

Info

Publication number
RU2324186C1
RU2324186C1 RU2006134852/15A RU2006134852A RU2324186C1 RU 2324186 C1 RU2324186 C1 RU 2324186C1 RU 2006134852/15 A RU2006134852/15 A RU 2006134852/15A RU 2006134852 A RU2006134852 A RU 2006134852A RU 2324186 C1 RU2324186 C1 RU 2324186C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gene
akr1b10
transcription
cdna
primers
Prior art date
Application number
RU2006134852/15A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лев Львович Киселев (RU)
Лев Львович Киселев
Евгений Давидович Свердлов (RU)
Евгений Давидович Свердлов
Тамара Дмитриевна Машкова (RU)
Тамара Дмитриевна Машкова
Нина Юрьевна Опарина (RU)
Нина Юрьевна Опарина
Ольга Леонидовна Зиновьева (RU)
Ольга Леонидовна Зиновьева
Евгений Павлович Копанцев (RU)
Евгений Павлович Копанцев
Тать на Викторовна Виноградова (RU)
Татьяна Викторовна Виноградова
Марина Валерьевна Зиновьева (RU)
Марина Валерьевна Зиновьева
Ирина Борисовна Зборовска (RU)
Ирина Борисовна Зборовская
Original Assignee
Институт Молекулярной Генетики Российской Академии Наук (Имг Ран)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт Молекулярной Генетики Российской Академии Наук (Имг Ран) filed Critical Институт Молекулярной Генетики Российской Академии Наук (Имг Ран)
Priority to RU2006134852/15A priority Critical patent/RU2324186C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2324186C1 publication Critical patent/RU2324186C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)

Abstract

FIELD: medicine; oncology.
SUBSTANCE: method applies the AKR1B10 gene transcription as a marker for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma, and the decreased transcription in human tissue that is presumably affected by cancer, as compared to transcription in healthy tissue, indicates the pulmonary epidermoid carcinoma.
EFFECT: reliability of diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma is increased.
7 cl, 6 ex, 2 dwg

Description

Область техники, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к области медицины, в частности онкологии, и молекулярной биологии и может быть использовано для ранней диагностики немелкоклеточного рака легких, включая плоскоклеточный рак.The present invention relates to medicine, in particular oncology, and molecular biology and can be used for early diagnosis of non-small cell lung cancer, including squamous cell cancer.

Уровень техникиState of the art

Рак легких остается одной из основных причин смерти онкологических больных в мире. Смертность от рака легких превышает смертность от рака молочной железы, толстой кишки и простаты, вместе взятых [Jemal A., Siegel R., Ward E., Murray Т., Xu J., Smigal С., Thun M.J. 2006. Cancer statistics, 2006. CA Cancer J Clin. 56, 6-30]. В России показатели смертности от рака легких у мужчин - 68,2 случая на 100 тысяч населения, у женщин - 6,8 случая [Заридзе Д.Г. 2004. Эпидемиология и этиология злокачественных новообразований, стр.29-85 - в кн. Канцерогенез / под ред. Д.Г.Заридзе. - М.: Медицина]. Различают два основных вида рака легких (РЛ): мелкоклеточный (МРЛ) и немелкоклеточный (НМРЛ), составляющих 15-20 и 75-80% соответственно. К НМРЛ относят плоскоклеточный рак легких (ПРЛ), аденокарциному легких (АКЛ), крупноклеточный рак и т.п. Среди разных форм рака легких по частоте встречаемости ПРЛ занимает первое место, АКЛ - второе.Lung cancer remains one of the leading causes of cancer death in the world. Mortality from lung cancer exceeds mortality from cancer of the breast, colon and prostate combined [Jemal A., Siegel R., Ward E., Murray T., Xu J., Smigal C., Thun M.J. 2006. Cancer statistics, 2006. CA Cancer J Clin. 56, 6-30]. In Russia, the mortality rate from lung cancer in men is 68.2 cases per 100 thousand of the population, in women - 6.8 cases [Zaridze D.G. 2004. Epidemiology and etiology of malignant neoplasms, pp. 29-85 - in the book. Carcinogenesis / Ed. D.G. Zaridze. - M .: Medicine]. There are two main types of lung cancer (RL): small cell (MRL) and non-small cell (NSCLC), comprising 15-20 and 75-80%, respectively. NSCLC includes squamous cell lung cancer (PRL), lung adenocarcinoma (AKL), large cell cancer, etc. Among the various forms of lung cancer, in terms of the frequency of occurrence of PRL, it ranks first, and AKL is second.

Диагноз в половине случаев НМРЛ устанавливают на далеко зашедшей стадии опухолевого процесса, что делает малореальным радикальное излечение. Современные методы лечения повышают среднюю пятилетнюю продолжительность жизни больных НМРЛ не более чем на 15%. Этот показатель может быть существенно улучшен только с помощью разработки методов ранней диагностики.The diagnosis in half of the cases of NSCLC is made at a far advanced stage of the tumor process, which makes radical cure unrealistic. Modern treatment methods increase the average five-year life expectancy of patients with NSCLC by no more than 15%. This indicator can be significantly improved only through the development of early diagnostic methods.

Основными методами диагностики рака легких служат инструментальные - рентгеновские и эндоскопические. Используют также анализ мокроты на атипичные клетки, биопсию ткани легких, компьютерную томографию, флуоресцентную фиброскопию. Иммунологические методы диагностики находят пока ограниченное клиническое применение. Практическую значимость имеет определение опухолевых маркеров: СЕА - раковоэмбриональный антиген - онкомаркер рака прямой кишки, он может использоваться в оценке рака легких; NSE - нейрон-специфическая энолаза - в ряде случаев используют в оценке состояния пациентов с раком легких; тканевой полипептидный антиген (ТРА) - фрагмент цитокератина, более специфичный маркер рака легких. Эти маркеры применяют для контроля лечения, выявления рецидивов, но не для диагностики РЛ на ранней стадии. Для диагностики НМРЛ широко используют маркеры SCC - антиген плоскоклеточной карциномы и фрагмент цитокератина-19 (CYFRA 21.1) [Pastor A., Menendez R., Cremades M.J., Pastor V., Llopis R., Aznar J. 1997. Diagnostic value of SCC, CEA and CYFRA 21.1 in lung cancer: a Bayesian analysis. Eur Respir J. 10, 603-609; Buccheri G., Torchio P., Ferrigno D. 2003. Clinical Equivalence of Two Cytokeratin Markers in Non-small Cell Lung Cancer. A Study of Tissue Polypeptide Antigen and Cytokeratin 19 Fragments. Chest. 124, 622-632], но они также малопригодны для ранней диагностики РЛ.The main methods for diagnosing lung cancer are instrumental - x-ray and endoscopic. Sputum analysis for atypical cells, lung tissue biopsy, computed tomography, and fluorescence fibroscopy are also used. Immunological diagnostic methods have so far limited clinical use. The definition of tumor markers is of practical importance: CEA - cancer embryonic antigen - a cancer marker of colon cancer, it can be used in the evaluation of lung cancer; NSE - neuron-specific enolase - in some cases used in assessing the status of patients with lung cancer; tissue polypeptide antigen (TPA) is a fragment of cytokeratin, a more specific marker of lung cancer. These markers are used to control treatment, to identify relapses, but not to diagnose early stage RL. For the diagnosis of NSCLC, SCC markers are widely used - squamous cell carcinoma antigen and a fragment of cytokeratin-19 (CYFRA 21.1) [Pastor A., Menendez R., Cremades MJ, Pastor V., Llopis R., Aznar J. 1997. Diagnostic value of SCC, CEA and CYFRA 21.1 in lung cancer: a Bayesian analysis. Eur Respir J. 10, 603-609; Buccheri G., Torchio P., Ferrigno D. 2003. Clinical Equivalence of Two Cytokeratin Markers in Non-small Cell Lung Cancer. A Study of Tissue Polypeptide Antigen and Cytokeratin 19 Fragments. Chest. 124, 622-632], but they are also unsuitable for the early diagnosis of radar cancer.

Диагностическими признаками злокачественной трансформации клеток могут служить также изменения генома в опухолевых клетках - точечные мутации в кодирующих и регуляторных участках генов, микросателлитная нестабильность, аллельные потери, изменение уровня транскрипции или трансляции генов, метилирование промоторных участков гена и др. В отличие от белковых молекулярно-генетические маркеры обладают значительно большей чувствительностью. Рак легких сопровождается изменением функциональной активности многих генов. В числе перспективных потенциальных маркерных генов, вовлеченных в канцерогенез разных форм НМРЛ, рассматривают ген AKR1B10, кодирующий альдозоредуктазу В 10 из семейства 1 альдо-кеторедуктаз (AKR) [Fukumoto S., Yamauchi N., Moriguchi H., Hippo Y., Watanabe A., Shibahara J., Taniguchi H., Ishikawa S., Ito H., Yamamoto S., Iwanari H., Hironaka M., Ishikawa Y., Niki Т., Sohara Y., Kodama Т., Nishimura M., Fukayama M., Dosaka-Akita H., Aburatani H. 2005. Overexpression of the aldo-keto reductase family protein AKR1B10 is highly correlated with smokers' non-small cell lung carcinomas. Clin. Cancer Res. 11, 1776-1785; Penning T.M. 2005. AKR1B10: a new diagnostic marker of non-small cell lung carcinoma in smokers. Clin. Cancer. Res. 11, 1687-1690]. Белок AKR1B10 (36 кДа) относится к семейству ферментов с альдокеторедуктазной активностью. Все члены семейства AKR являются оксиредуктазами, зависят от NAD(P)H и катализируют восстановление многих соединений, включая ароматические и алифатические альдегиды и кетоны [Cao D., Fan S.T., Chung S.S. 1998. Identification and characterization of a novel human aldose reductase-like gene. J. Biol. Chem. 273, 11429-11435; Hyndman D., Bauman D. R., Heredia V. V., Penning T. M. 2003. The aldo-keto reductase superfamily homepage. Chem. Biol. Interact. 143-144, 621-631]. Ген AKR1B10 (13762 п.н.) локализован на хромосоме 7q33, не транскрибируется в большинстве нормальных тканей человека. Транскрипция и трансляция этого гена обнаружены только в тканях тонкой и толстой кишки и на низком уровне - в печени и надпочечниках, что согласуется с предполагаемой ролью AKR в метаболизме стероидов и инактивации химически активных альдегидов переваренной пищи в пищеварительном тракте. Повышенное содержание белка AKR1B10 обнаружено в злокачественных опухолях печени, но его роль в патогенезе неясна [Hyndman D.J., Flynn T.G. 1998. Sequence and expression levels in human tissues of a new member of the aldo-keto reductase family. Biochim. Biophys. Acta. 1399,198-202; Martin H.J., Breyer-Pfaff U., Wsol V., Venz S., Block S., Maser E. 2006. Purification and characterization of AKR1B10 from human liver: role in carbonyl reduction of xenobiotics. Drug Metab. Dispos. 34, 464-470; Scuric Z., Stain S.C., Anderson W.F., Hwang J.J. 1998. New member of aldose reductase family proteins overexpressed in human hepatocellular carcinoma. Hepatology. 27, 943-950].Diagnostic signs of malignant transformation of cells can also be changes in the genome in tumor cells — point mutations in the coding and regulatory regions of genes, microsatellite instability, allelic losses, changes in the level of transcription or translation of genes, methylation of promoter regions of the gene, and others. Unlike protein molecular genetic markers have significantly greater sensitivity. Lung cancer is accompanied by a change in the functional activity of many genes. Among the promising potential marker genes involved in the carcinogenesis of different forms of NSCLC are the AKR1B10 gene encoding aldose reductase B 10 from the family of 1 aldo ketoreductases (AKR) [Fukumoto S., Yamauchi N., Moriguchi H., Hippo Y., Watanabe A ., Shibahara J., Taniguchi H., Ishikawa S., Ito H., Yamamoto S., Iwanari H., Hironaka M., Ishikawa Y., Niki T., Sohara Y., Kodama T., Nishimura M., Fukayama M., Dosaka-Akita H., Aburatani H. 2005. Overexpression of the aldo-keto reductase family protein AKR1B10 is highly correlated with smokers' non-small cell lung carcinomas. Clin. Cancer Res. 11, 1776-1785; Penning T.M. 2005. AKR1B10: a new diagnostic marker of non-small cell lung carcinoma in smokers. Clin. Cancer Res. 11, 1687-1690]. Protein AKR1B10 (36 kDa) belongs to the family of enzymes with aldoketoreductase activity. All members of the AKR family are hydroxy reductases, dependent on NAD (P) H, and catalyze the reduction of many compounds, including aromatic and aliphatic aldehydes and ketones [Cao D., Fan S.T., Chung S.S. 1998. Identification and characterization of a novel human aldose reductase-like gene. J. Biol. Chem. 273, 11429-11435; Hyndman D., Bauman D. R., Heredia V. V., Penning T. M. 2003. The aldo-keto reductase superfamily homepage. Chem. Biol. Interact 143-144, 621-631]. The AKR1B10 gene (13762 bp) is located on chromosome 7q33, and is not transcribed in most normal human tissues. Transcription and translation of this gene was found only in the tissues of the small and large intestines and at a low level in the liver and adrenal glands, which is consistent with the assumed role of AKR in the metabolism of steroids and inactivation of chemically active aldehydes of digested food in the digestive tract. Elevated AKR1B10 protein was found in malignant tumors of the liver, but its role in the pathogenesis is unclear [Hyndman D.J., Flynn T.G. 1998. Sequence and expression levels in human tissues of a new member of the aldo-keto reductase family. Biochim. Biophys. Acta. 1399.198-202; Martin H.J., Breyer-Pfaff U., Wsol V., Venz S., Block S., Maser E. 2006. Purification and characterization of AKR1B10 from human liver: role in carbonyl reduction of xenobiotics. Drug Metab. Dispos. 34, 464-470; Scuric Z., Stain S.C., Anderson W.F., Hwang J.J. 1998. New member of aldose reductase family proteins overexpressed in human hepatocellular carcinoma. Hepatology. 27, 943-950].

Для гена AKR1B10 с использованием в основном методов иммуногистохимического окрашивания и иммуноблоттинга выявлено изменение количества соответствующего белка при ПРЛ [Fukumoto et. al. 2005, supra]. Следует отметить, что транскрипционная активность этого гена в норме и опухолях остается малоизученной, хотя с диагностической точки зрения существенную роль при выборе кандидата на роль диагностического маркера играет высокая стабильность образующегося транскрипта.For the AKR1B10 gene, using mainly immunohistochemical staining and immunoblotting methods, a change in the amount of the corresponding protein in PRL was revealed [Fukumoto et. al. 2005, supra]. It should be noted that the transcriptional activity of this gene in normal tumors remains poorly understood, although from a diagnostic point of view, the high stability of the resulting transcript plays a significant role in choosing a candidate for the role of a diagnostic marker.

Изменение транскрипционной активности при НМРЛ показано для нескольких генов. В работе (Terauchi К., Shimada J., Uekawa N., Yaoi Т., Maruyama M., Fushiki S. 2006. Cancer-associated loss of TARSH gene expression in human primary lung cancer. J. Cancer Res. Clin. Oncol. 132. 28-34) выявлено уменьшение транскрипции гена TARSH, одного из генов, связанных со старением клеток, в опухолевых клеточных линиях и образцах НМРЛ по сравнению с нормой. На основе полученных результатов авторы выдвинули предположение о возможном использовании этого гена в качестве биомаркера для диагностики НМРЛ. Однако в данной работе проведен анализ только 8-ми образцов ПРЛ, наиболее распространенной формы РЛ. Данный аналог наиболее близок по технической сущности заявленному изобретению и принят за прототип.A change in transcriptional activity in NSCLC is indicated for several genes. In work (Terauchi K., Shimada J., Uekawa N., Yaoi T., Maruyama M., Fushiki S. 2006. Cancer-associated loss of TARSH gene expression in human primary lung cancer. J. Cancer Res. Clin. Oncol 132. 28-34) revealed a decrease in the transcription of the TARSH gene, one of the genes associated with cell aging, in tumor cell lines and NSCLC samples compared to normal. Based on the results, the authors suggested that this gene could be used as a biomarker for the diagnosis of NSCLC. However, in this work, only 8 samples of PRL, the most common form of radar, were analyzed. This analogue is closest in technical essence to the claimed invention and adopted as a prototype.

Из изложенного ясно, что в данной области существует настоятельная потребность в поиске нового диагностического маркера ПРЛ, позволяющего достоверно и уже на самых ранних этапах диагностировать заболевание, и в разработке на его основе простого, чувствительного, надежного, применимого в условиях клинических или поликлинических медицинских учреждений способа диагностики плоскоклеточного рака легких.It is clear from the foregoing that in this area there is an urgent need to search for a new diagnostic marker of PRL, which allows to diagnose the disease reliably and at the very early stages, and to develop a simple, sensitive, reliable method applicable to it in clinical or outpatient medical institutions Diagnosis of squamous cell lung cancer.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Данное изобретение стало возможным в результате проведенного авторами сравнительного анализа уровня транскрипции гена AKR1B10 в опухолевых тканях легких различного типа и на разных этапах их злокачественного перерождения и открытия того факта, что уже ранние стадии развития злокачественной трансформации сопровождаются значительным повышением уровня транскрипции гена AKR1B10.This invention was made possible by the authors of a comparative analysis of the level of transcription of the AKR1B10 gene in tumor tissues of the lungs of various types and at different stages of their malignant transformation and the discovery of the fact that even the early stages of development of malignant transformation are accompanied by a significant increase in the level of transcription of the AKR1B10 gene.

Настоящее изобретение в своем аспекте относится к новому маркеру для диагностики плоскоклеточного рака легких, который представляет собой уровень транскрипции гена AKR1B10. Повышенный уровень в предположительно пораженной раком ткани человека по сравнению с ее уровнем в здоровой ткани служит диагностическим признаком плоскоклеточного рака легких.The present invention, in its aspect, relates to a new marker for the diagnosis of squamous cell lung cancer, which is the level of transcription of the AKR1B10 gene. An elevated level in human tissue presumably affected by cancer compared with its level in healthy tissue is a diagnostic sign of squamous cell lung cancer.

Данный способ включает следующие стадии:This method includes the following steps:

а) получение исходной пары образцов ткани от пациента, где один из образцов получен из предположительно пораженной раком ткани, а второй получен из прилегающей гистологически нормальной (условно-нормальной) ткани;a) obtaining an initial pair of tissue samples from a patient, where one of the samples was obtained from tissue presumably affected by cancer, and the second was obtained from adjacent histologically normal (conditionally normal) tissue;

б) выделение и очистка препаратов РНК из исходной пары образцов;b) isolation and purification of RNA preparations from the initial pair of samples;

в) синтез одноцепочечной или двуцепочечной кДНК на матрице РНК с использованием олигонуклеотидных праймеров;c) synthesis of single-stranded or double-stranded cDNA on an RNA template using oligonucleotide primers;

г) нормирование концентрации кДНК AKR1B10 по контрольному гену, уровень транскрипции которого постоянен в норме и при плоскоклеточном раке легких;d) normalization of the concentration of AKR1B10 cDNA according to the control gene, the transcription level of which is constant in normal and with squamous cell carcinoma of the lung;

д) проведение количественной или полуколичественной реакции амплификации фрагмента гена AKR1B10 с использованием кДНК, полученной на стадии в), в качестве матрицы и пары геноспецифичных олигонуклеотидных праймеров;e) conducting a quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the AKR1B10 gene fragment using the cDNA obtained in step c) as a template and a pair of gene-specific oligonucleotide primers;

е) сравнение количества амплифицированного фрагмента ДНК AKR1B10 для образца, полученного из предположительно пораженной раком ткани, с количеством амплифицированного фрагмента ДНК для образца, полученного из нормальной ткани, где указанные количества амплифицированного фрагмента ДНК отражают уровень транскрипции гена AKR1B10, причем повышение транскрипции гена AKR1B10 служит диагностическим признаком рака легких.f) comparing the amount of amplified DNA fragment AKR1B10 for a sample obtained from a tissue presumably affected by cancer with the amount of amplified DNA fragment for a sample obtained from normal tissue, where the indicated amounts of amplified DNA fragment reflect the transcription level of the AKR1B10 gene, and the increase in transcription of the AKR1B10 gene is diagnostic a sign of lung cancer.

В одном из воплощений способа изобретения на стадии в) олигонуклеотидные праймеры, используемые для синтеза одноцепочечной или двуцепочечной кДНК, выбирают из числа олиго(dT)-содержащих праймеров, случайных гексамеров, или их комбинации, а также геноспецифичных праймеров.In one embodiment of the method of the invention, in step c), the oligonucleotide primers used to synthesize single or double stranded cDNA are selected from oligo (dT) -containing primers, random hexamers, or a combination thereof, as well as gene-specific primers.

В следующем воплощении способа настоящего изобретения для амплификации кДНК на стадии д) используют олигонуклеотидные праймеры, подобранные таким образом, что они специфически гибридизуются с кДНК даже в присутствии в препарате примеси геномной ДНК.In a further embodiment of the method of the present invention, oligonucleotide primers selected in such a way that they specifically hybridize with cDNA even in the presence of an impurity of genomic DNA are used to amplify the cDNA in step d).

В отдельном предпочтительном воплощении данного изобретения последовательность праймеров представлена SEQ ID NO: 1 и 2.In a separate preferred embodiment of the invention, the primer sequence is represented by SEQ ID NO: 1 and 2.

В еще одном воплощении способа настоящего изобретения на стадии д) количественная или полуколичественная реакция амплификации фрагмента гена AKR1B10 представляет собой ПЦР в реальном времени или стандартную ОТ-ПЦР.In yet another embodiment of the method of the present invention, in step e), the quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the AKR1B10 gene fragment is real-time PCR or standard RT-PCR.

В одном воплощении заявленного способа на стадии г) в качестве контрольного гена используют ген GAPDH, кодирующий белок глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназу.In one embodiment of the inventive method, in step d), the GAPDH gene encoding a glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase protein is used as a control gene.

Еще одним аспектом настоящего изобретения является набор праймеров для осуществления полимеразной цепной реакции для определения уровня транскрипции гена AKR1B10, имеющих последовательность SEQ ID NO: 1 и 2.Another aspect of the present invention is a set of primers for the implementation of the polymerase chain reaction to determine the level of transcription of the AKR1B10 gene having the sequence of SEQ ID NO: 1 and 2.

Перечень фигурList of figures

Далее изобретение будет более подробно раскрыто со ссылкой на отдельные иллюстративные примеры и фигуры.The invention will now be described in more detail with reference to certain illustrative examples and figures.

Фиг.1 показывает результаты подбора условий определения уровня транскрипции гена AKR1B10 в образцах тканей легких. Электрофоретическое разделение в агарозном геле продуктов ПЦР (размер 162 п.н.), полученных после 25, 30, 34 и 37 циклов, проводили в 1,8%-ном агарозном геле. М - маркер молекулярных масс ДНК (ДНК плазмиды рВК222/AluI).Figure 1 shows the results of the selection of conditions for determining the level of transcription of the AKR1B10 gene in lung tissue samples. Electrophoretic separation on an agarose gel of PCR products (size 162 bp) obtained after 25, 30, 34 and 37 cycles was carried out in a 1.8% agarose gel. M is a marker of the molecular masses of DNA (DNA of plasmid pBK222 / AluI).

Фиг.2 показывает результаты ОТ-ПЦР-анализа уровня транскрипции гена AKR1B10 при ПРЛ с центральной локализацией опухоли (после 33-х циклов). Номера образцов указаны над дорожками. Т - опухоль, N - условная норма (прилежащие к опухоли ткани). N1 - N3 - норма. Ген GAPDH (28 циклов ПЦР) использовали как внутренний контроль. Электрофоретическое разделение продуктов ПЦР проводили в 1,8%-ном агарозном геле.Figure 2 shows the results of RT-PCR analysis of the level of transcription of the AKR1B10 gene in PRL with centralized tumor localization (after 33 cycles). Sample numbers are indicated above the tracks. T - tumor, N - conditional norm (tissue adjacent to the tumor). N1 - N3 - the norm. The GAPDH gene (28 PCR cycles) was used as an internal control. Electrophoretic separation of PCR products was carried out on a 1.8% agarose gel.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Данное изобретение обеспечивает новый генетический маркер для диагностики плоскоклеточного рака легких и основанный на определении уровня транскрипции этого маркера простой, надежный способ диагностики ПРЛ на разных стадиях развития злокачественной трансформации, включая начальные. Достоверно обнаруживаемое различие в транскрипции гена AKR1B10 в нормальных и опухолевых тканях может быть использовано для обнаружения плоскоклеточного рака легких.This invention provides a new genetic marker for the diagnosis of squamous cell carcinoma of the lung and based on the determination of the level of transcription of this marker, a simple, reliable way to diagnose PRL at various stages of the development of malignant transformation, including the initial ones. A reliably detectable difference in transcription of the AKR1B10 gene in normal and tumor tissues can be used to detect squamous cell lung cancer.

Образцы ткани легких для анализаLung tissue samples for analysis

В качестве образцов для проведения анализа могут быть использованы биоптаты, пунктаты, в том числе материал, полученный при бронхоскопии с прямой биопсией (центральный рак легких) и трансторакальной (чрескожной) пункции опухоли (периферический рак).As samples for analysis, biopsy samples, punctate, including material obtained by bronchoscopy with direct biopsy (central lung cancer) and transthoracic (percutaneous) tumor puncture (peripheral cancer), can be used.

Выделение РНК из образцов ткани легкихIsolation of RNA from lung tissue samples

Способы выделения суммарной РНК из образцов ткани млекопитающих хорошо известны специалистам и, как правило, включают следующие стадии: измельчение в жидком азоте образцов опухолевых и нормальных тканей, лизис клеток, выделение РНК и ее очистку, проверку качества РНК электрофорезом в 1%-ном агарозном геле в присутствии красителя бромида этидия или в денатурирующем полиакриламидном геле, а также спектрофотометрическое определение количества РНК. Гомогенизацию кусочков ткани можно проводить вручную, растирая пестиком в керамической ступке, или с помощью механических гомогенизаторов, например Omni Mixer или Micro-Dismembrator U фирмы Sartorius (Германия). Для выделения РНК могут быть использованы различные протоколы, широко известные специалистам в данной области. В классических методах выделения РНК используют сильные хаотропные агенты, такие как гуанидинхлорид и гуанидинизотиоцианат, растворяющие белки, и последовательные экстракции фенолом и хлороформом для денатурации и удаления белков [Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis Т., Molecular Cloning. A laboratory Manual. 2nd Edition ed. 1989, Cold Spring Harbour: CSHL Press]. Широко используют также метод с использованием реагента Trizol [GIBCO/Life Technologies]. Для предотвращения разрушения РНК РНКазами могут быть использованы ингибиторы, такие как игибитор RNAsin плацентарного или рекомбинантного происхождения или, например, ванадил-рибозидный комплекс - неспецифический ингибитор РНКаз широкого спектра действия.Methods for isolating total RNA from mammalian tissue samples are well known in the art and typically include the following steps: grinding tumor and normal tissue samples in liquid nitrogen, cell lysis, RNA isolation and purification, RNA quality control by electrophoresis in 1% agarose gel in the presence of ethidium bromide dye or in a denaturing polyacrylamide gel, as well as spectrophotometric determination of the amount of RNA. Homogenization of tissue pieces can be carried out manually, grinding with a pestle in a ceramic mortar, or using mechanical homogenizers, for example, Omni Mixer or Micro-Dismembrator U from Sartorius (Germany). Various protocols can be used to isolate RNA that are well known to those skilled in the art. In classical RNA isolation methods, strong chaotropic agents are used, such as guanidinochloride and guanidinisothiocyanate, dissolving proteins, and sequential extraction with phenol and chloroform to denature and remove proteins [Sambrook J., Fritsch E.F., Maniatis T., Molecular Cloning. A laboratory manual. 2nd Edition ed. 1989, Cold Spring Harbor: CSHL Press]. The Trizol reagent method [GIBCO / Life Technologies] is also widely used. In order to prevent RNA degradation by RNases, inhibitors can be used, such as an RNAsin inhibitor of placental or recombinant origin or, for example, a vanadyl-riboside complex, a non-specific broad-spectrum RNAse inhibitor.

Быстрое и качественное выделение РНК можно проводить с использованием ряда коммерчески доступных наборов (Клоноген, Санкт-Петербург; RNeasy kits (Qiagen); SV Total RNA Isolation System, Promega (США) и т.д.).Rapid and high-quality RNA isolation can be performed using a number of commercially available kits (Klonogen, St. Petersburg; RNeasy kits (Qiagen); SV Total RNA Isolation System, Promega (USA), etc.).

Чтобы исключить работу с агрессивными агентами, ускорить и упростить выделение РНК, применяют различные приборы, например QuickGene-810 (Life Science, Япония). Для экстракции РНК в этом приборе используют 80 мкм пористую мембрану, которая в 12,5 раз тоньше обычно используемого в таких приборах стеклянного фильтра (1000 мкм). Это позволяет уменьшить деградацию РНК и увеличить ее выход.To exclude work with aggressive agents, to speed up and simplify the isolation of RNA, various devices are used, for example QuickGene-810 (Life Science, Japan). For the extraction of RNA, this device uses an 80 μm porous membrane, which is 12.5 times thinner than the glass filter commonly used in such devices (1000 μm). This allows you to reduce the degradation of RNA and increase its output.

Реакция обратной транскрипции: синтез кДНК на матрице РНК, выделенной из образцов ткани легких, и ее перевод в двуцепочечную форму.Reverse transcription reaction: synthesis of cDNA on an RNA template isolated from lung tissue samples and its conversion into double-stranded form.

Процесс обратной транскрипции, в результате которой на РНК-матрице синтезируют одноцепочечную цепь ДНК, при необходимости с достройкой второй цепи, позволяет от нестабильных молекул РНК перейти к более стабильным молекулам ДНК и амплифицировать с помощью полимеразной цепной реакции до количеств, необходимых для детекции. ОТ-ПЦР-амплификация позволяет использовать очень малые количества исходной РНК (на уровне 1 нанограмма), а следовательно, и количество исследуемой легочной ткани, из которой выделяют РНК.The reverse transcription process, as a result of which a single-stranded DNA chain is synthesized on the RNA matrix, if necessary with the completion of the second chain, allows us to switch from unstable RNA molecules to more stable DNA molecules and amplify using the polymerase chain reaction to the quantities needed for detection. RT-PCR amplification allows the use of very small amounts of the original RNA (at the level of 1 nanogram), and therefore the amount of the lung tissue under study, from which RNA is isolated.

Реакцию обратной транскрипции можно проводить с использованием ряда коммерчески доступных препаратов обратных транскриптаз, таких как обратная транскриптаза вируса лейкоза мышей Молони (M-MLV), вируса миелобластоза птиц (AMV), PowerScript (точечная мутация M-MLV-RT), С.Therm Polymerase и др., с помощью которых можно получать продукты амплификации длиною до нескольких тысяч и даже нескольких десятков тысяч пар нуклеотидов (т.п.н.). Может быть использована термостабильная ДНК-полимераза Thermus thermophilus (Tth), обладающая обратной транскриптазной активностью в присутствии ионов Mn2+.The reverse transcription reaction can be carried out using a number of commercially available reverse transcriptase preparations, such as Moloney mouse leukemia virus (M-MLV), avian myeloblastosis virus (AMV) reverse transcriptase, PowerScript (M-MLV-RT point mutation), C. Therm Polymerase and others, with the help of which it is possible to obtain amplification products up to several thousand and even several tens of thousands of nucleotide pairs (kb). Thermostable Thermus thermophilus (Tth) DNA polymerase can be used, with reverse transcriptase activity in the presence of Mn 2+ ions .

Для обратной транскрипции могут быть использованы различные праймеры, например:For reverse transcription, various primers can be used, for example:

1) Олиго(dT)n-содержащие праймеры, которые связываются с эндогенным полиА-хвостом на 3'-конце мРНК (число n обычно равно 12-18, но может достигать и большей величины). Эти праймеры наиболее часто используют для получения полноразмерных кДНК. К олиго(dT)-последовательности часто добавляют на 3'-конце нуклеотиды А, С или G, чтобы «заякорить» праймер на границу транскрипта и поли-А тракта;1) Oligo (dT) n- containing primers that bind to the endogenous polyA tail at the 3'-end of the mRNA (the number n is usually 12-18, but can reach a larger value). These primers are most often used to obtain full-size cDNA. To the oligo (dT) sequence, nucleotides A, C or G are often added at the 3'-end to anchor the primer to the border of the transcript and poly-A tract;

2) Случайные гексануклеотидные праймеры (статистические затравки), которые гибридизуются с РНК в многочисленных участках. При обратной транскрипции с этими праймерами получают короткие кДНК. Случайные гексамеры используют для преодоления трудностей, связанных с прочной вторичной структурой РНК, они более эффективны при обратной транскрипции 5'-областей мРНК;2) Random hexanucleotide primers (statistical primers) that hybridize with RNA in numerous sites. When reverse transcription with these primers receive short cDNA. Random hexamers are used to overcome the difficulties associated with the strong secondary structure of RNA, they are more effective in reverse transcription of 5'-regions of mRNA;

3) Гексамеры или другие короткие олигонуклеотиды (10-12 нуклеотидов) случайного состава могут быть также использованы в комбинации с олиго(dT)-содержащими праймерами;3) Hexamers or other short oligonucleotides (10-12 nucleotides) of random composition can also be used in combination with oligo (dT) -containing primers;

4) Специфические олигонуклеотидные праймеры используют для транскрипции участка мРНК, представляющего интерес для исследования. Эти праймеры успешно применяют для диагностических целей.4) Specific oligonucleotide primers are used to transcribe the mRNA region of interest for the study. These primers are successfully used for diagnostic purposes.

Анализ транскрипции генов можно проводить, используя одноцепочечную или двуцепочечную и амплифицированную кДНК. Для синтеза второй цепи и ее амплификации наиболее часто используют специфичные праймеры. В продаже имеются наборы для синтеза кДНК, основанные на применении различных обратных транскриптаз и различных праймеров для затравки. Для получения кДНК разработан также SMART-метод (switching mechanism at the 5' end of RNA templates of reverse transcriptase), в основе которого лежит свойство обратных транскриптаз добавлять на 3'-конец синтезированной первой цепи кДНК несколько нуклеотидных остатков, преимущественно dC. Эта олиго(dC)-последовательность служит местом отжига олигонуклеотидного адаптера, имеющего комплементарную олиго(DG)-последовательность на 3'-конце. Обратная транскриптаза воспринимает праймер как продолжение РНК-матрицы и продолжает синтез первой цепи [Schmidt W.M., Mueller M.W. 1999. CapSelect: a highly sensitive method for 5' CAP-dependent enrichment of full-length cDNA in PCR-mediated analysis of mRNAs. Nucleic Acids Res. 27, e31]. Таким образом, первая цепь кДНК оказывается фланкирована с одной стороны последовательностью 3'-праймера с олиго(dT) на 3'-конце, а с другой - последовательностью, комплементарной адаптеру. Эти праймеры имеют одинаковые внешние последовательности, отличаясь только на 3'-конце. Затем первую цепь амплифицируют в ПЦР с праймером, соответствующим внешней части 3'-праймера и адаптера. Нуклеотидную последовательность общей части этих праймеров подбирают в зависимости от дальнейших целей, например получения клонотек, применения вычитающей гибридизации и т.д. В результате получают двухцепочечную ДНК, обогащенную полноразмерными последовательностями. За счет использования адаптера с заблокированным 3'-концом достигается существенное снижение фоновой амплификации. При использовании модифицированного SMART-метода за короткое время происходит амплификация исходного материала более чем в 105 раз, поэтому можно работать с очень небольшими количествами РНК (меньше 1 нанограмма), а следовательно, и с небольшим количеством исследуемой ткани [Zhu Y.Y., Machleder E.M., Chenchik A., Li R., Siebert P.D. 2001. Reverse transcriptase template switching: a SMART approach for full-length cDNA library construction. Biotechniques 30, 892-897]. Наборы для получения кДНК этим способом выпускают различные фирмы, например Евроген, Россия (набор MINT), Clontech, США и т.п.Gene transcription analysis can be performed using single-stranded or double-stranded and amplified cDNA. Specific primers are most often used for the synthesis of the second chain and its amplification. Commercially available kits for cDNA synthesis, based on the use of various reverse transcriptases and various primers for seed. To obtain cDNA, the SMART method (switching mechanism at the 5 'end of RNA templates of reverse transcriptase) was also developed, which is based on the property of reverse transcriptases to add several nucleotide residues, mainly dC, to the 3'-end of the synthesized first cDNA chain. This oligo (dC) sequence serves as an annealing site for an oligonucleotide adapter having a complementary oligo (DG) sequence at the 3'-end. Reverse transcriptase perceives the primer as an extension of the RNA template and continues the synthesis of the first strand [Schmidt WM, Mueller MW 1999. CapSelect: a highly sensitive method for 5 'CAP-dependent enrichment of full-length cDNA in PCR-mediated analysis of mRNAs. Nucleic Acids Res. 27, e31]. Thus, the first cDNA strand is flanked on one side by a 3'-primer sequence with oligo (dT) at the 3'-end, and on the other hand, by a sequence complementary to the adapter. These primers have the same external sequence, differing only at the 3'-end. Then the first chain is amplified in PCR with a primer corresponding to the outer part of the 3'-primer and adapter. The nucleotide sequence of the common part of these primers is selected depending on further goals, for example, the production of clonotes, the use of subtractive hybridization, etc. The result is double-stranded DNA enriched with full-sized sequences. Through the use of an adapter with a blocked 3'-end, a significant reduction in background amplification is achieved. When using the modified SMART method, the source material is amplified by more than 10 5 times in a short time, so it is possible to work with very small amounts of RNA (less than 1 nanogram) and, therefore, with a small amount of the studied tissue [Zhu YY, Machleder EM, Chenchik A., Li R., Siebert PD 2001. Reverse transcriptase template switching: a SMART approach for full-length cDNA library construction. Biotechniques 30, 892-897]. Kits for producing cDNA by this method are produced by various companies, for example, Evrogen, Russia (MINT kit), Clontech, USA, etc.

Анализ уровня транскрипции гена AKR1В10 с помощью ПЦРAnalysis of the level of transcription of the AKR1B10 gene using PCR

Используя первую или вторую цепь кДНК как матрицу, коммерчески доступную от широкого спектра производителей термостабильную ДНК-полимеразу (например, Taq, Pfu, Tfl, Tth, Tma и т.д.) и специфические праймеры, сайты для которых расположены в представляющем интерес транскрипте, проводят стандартный, полуколичественный ПЦР, в котором амплифицируемый фрагмент транскрипта детектируется простым гель-электорофорезом, или количественный ПЦР в реальном времени. Выбор специфических праймеров осуществляют способом, хорошо известным специалистам в данной области. Для подбора праймеров и температур отжига целесообразно использовать коммерчески доступные программы или программы, находящиеся в свободном доступе в Интернете. Среди таких программ можно упомянуть Oligo (версия 6.42), PrimerSelect из пакета Lasergene (www.dnastar.com), Primer Premier 5, primers3 (http://frodo.wi.mit.edu/cgi-bin/primer3/primer3_www.cgiC), EasyExonPrimer (Wu X., Munroe D.J. 2006. EasyExonPrimer: Automated Primer Design for Exon Sequences. Appi Bioinformatics.5, 119-120), ExPrimer (Sandhu K.S., Acharya K.K. 2005. ExPrimer: to design primers from exon-exon junctions. Bioinformatics. 21, 2091-2092), PeriPrimer, FastPCR (http://www.biocenter.helsinki.fi/bi/Programs/fastpcr.htm), PrimerQuest (http://scitools.idtdna.com/Primerquest/). С учетом сложности анализируемого генома длина праймеров может быть выбрана в диапазоне от 18 до 25 п.н.Using the first or second cDNA strand as a template commercially available from a wide range of manufacturers, thermostable DNA polymerase (e.g. Taq, Pfu, Tfl, Tth, Tma, etc.) and specific primers for which sites are located in the transcript of interest, conduct standard, semi-quantitative PCR, in which the amplified transcript fragment is detected by simple gel electrophoresis, or real-time quantitative PCR. The selection of specific primers is carried out by a method well known to specialists in this field. To select primers and annealing temperatures, it is advisable to use commercially available programs or programs that are freely available on the Internet. Such programs include Oligo (version 6.42), PrimerSelect from the Lasergene package (www.dnastar.com), Primer Premier 5, primers3 (http://frodo.wi.mit.edu/cgi-bin/primer3/primer3_www.cgiC ), EasyExonPrimer (Wu X., Munroe DJ 2006. EasyExonPrimer: Automated Primer Design for Exon Sequences. Appi Bioinformatics. 5, 119-120), ExPrimer (Sandhu KS, Acharya KK 2005. ExPrimer: to design primers from exon-exon junctions . Bioinformatics. 21, 2091-2092), PeriPrimer, FastPCR (http://www.biocenter.helsinki.fi/bi/Programs/fastpcr.htm), PrimerQuest (http://scitools.idtdna.com/Primerquest/) . Given the complexity of the analyzed genome, the length of the primers can be selected in the range from 18 to 25 bp

С целью упростить процедуру осуществления способа для целей клинического анализа и обеспечить максимальную сохранность содержащейся в образце РНК необходимо свести к минимуму манипуляции с образцом ткани, которые потенциально могут приводить к разрушению РНК. В этой связи в одном из предпочтительных вариантов получения препарата РНК в данном изобретении не используют ДНКазу, свободную от РНКазы. При этом праймеры для ПЦР подбирают таким образом, чтобы они специфически гибридизовались с кДНК даже в присутствии в препарате примеси геномной ДНК. Этого можно достигнуть, например, путем подбора праймеров к разным экзонам гена AKR1B10. При использовании геноспецифичных праймеров, комплементарных участкам разных экзонов, длина продукта ПЦР, амплифицированного с примесной геномной ДНК, будет значительно больше длины ожидаемого продукта ПЦР, амплифицированного с кДНК. Если хотя бы один из подобранных праймеров перекрывает границу между экзонами, примеси геномной ДНК не будут влиять на результаты реакции амплификации.In order to simplify the procedure for implementing the method for the purposes of clinical analysis and to ensure maximum preservation of the RNA contained in the sample, it is necessary to minimize manipulations with the tissue sample, which could potentially lead to RNA destruction. In this regard, in one of the preferred variants of obtaining the RNA preparation in this invention do not use RNAse-free DNase. Moreover, primers for PCR are selected so that they specifically hybridize with cDNA even in the presence of an impurity of genomic DNA in the preparation. This can be achieved, for example, by selecting primers for different exons of the AKR1B10 gene. When using gene-specific primers complementary to regions of different exons, the length of the PCR product amplified with impurity genomic DNA will be significantly longer than the expected PCR product amplified with cDNA. If at least one of the selected primers overlaps the boundary between exons, impurities of genomic DNA will not affect the results of the amplification reaction.

В предпочтительном воплощении используют праймеры:In a preferred embodiment, primers are used:

AKR1B10_F (SEQ ID NO: 1) 5'-CTTGGAAGTCTCCTCTTGGCA-3'AKR1B10_F (SEQ ID NO: 1) 5'-CTTGGAAGTCTCCTCTTGGCA-3 '

AKR1B10_R (SEQ ID NO: 2) 5'-ACAGGTCCTCCCGCT TCAC-3'AKR1B10_R (SEQ ID NO: 2) 5'-ACAGGTCCTCCCGCT TCAC-3 '

Специалисту в данной области будет понятно, что могут быть подобраны и другие пары праймеров, различающиеся, например, по своей длине, по своей локализации относительно последовательности транскрипта гена AKR1B10, которые будут обеспечивать специфическую и эффективную амплификацию фрагмента транскрипта гена AKR1B10 даже в присутствии примеси геномной ДНК.One skilled in the art will understand that other primer pairs can be selected that differ, for example, in length, in their localization relative to the AKR1B10 gene transcript sequence, which will provide specific and efficient amplification of the AKR1B10 gene transcript fragment even in the presence of an impurity of genomic DNA .

Количественная оценка уровня транскрипции достигается с помощью параллельного проведения ПЦР с тестируемым транскриптом и контрольным/стандартным транскриптом. В качестве эндогенного внутреннего контроля, относительно которого проводилось нормирование продуктов амплификации исследуемого гена AKR1B10, выбран «ген домашнего хозяйства» - GAPDH, кодирующий глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназу. Экспрессия «генов домашнего хозяйства» (housekeeping genes) во всех клетках обычно примерно одинакова. Для гена GAPDH в случае НМРЛ, включая ПРЛ, показан наименьший разброс уровней транскрипции в нормальных и опухолевых тканях (D.W. Liu, S.T. Chen, H.P. Liu. Choice of endogeneous control for gene expression in nonsmall lung cancer. 2005. Eur. Respir.J. 26, 1002-1008).Quantification of the transcription level is achieved using parallel PCR with the test transcript and the control / standard transcript. As the endogenous internal control, relative to which the amplification products of the AKR1B10 gene under investigation were normalized, the “household gene”, GAPDH, encoding glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase, was selected. The expression of “housekeeping genes” in all cells is usually about the same. The GAPDH gene for NSCLC, including PRL, shows the smallest spread in transcription levels in normal and tumor tissues (DW Liu, ST Chen, HP Liu. Choice of endogenous control for gene expression in nonsmall lung cancer. 2005. Eur. Respir.J. 26, 1002-1008).

Для анализа уровня транскрипции генов может быть использована не только стандартная ПЦР, но и ПЦР в реальном времени (ПЦР-РВ). В отличие от стандартного метода, где фиксируются только конечные продукты реакции, ПЦР в реальном времени использует флуоресцентно меченые олигонуклеотидные зонды для детекции ДНК в процессе ее амплификации, поэтому позволяет наблюдать накопление амплифицированных фрагментов в экспоненциальной фазе реакции, что увеличивает чувствительность метода. Зонд, комплементарный средней части амплифицируемого фрагмента, содержит на концах флуорофор и тушитель. Когда флуорофор и тушитель связаны с олигонуклеотидным зондом, наблюдается лишь незначительная флуоресцентная эмиссия. Во время процесса амплификации за счет 5'-экзонуклеазной активности Taq-полимеразы флуоресцентная метка переходит в раствор, освобождаясь от соседства с тушителем, и генерирует флуоресцентный сигнал, усиливающийся в реальном времени пропорционально накоплению амплификата.To analyze the level of gene transcription, not only standard PCR but also real-time PCR (PCR-RV) can be used. Unlike the standard method, where only the final reaction products are recorded, real-time PCR uses fluorescently labeled oligonucleotide probes to detect DNA during its amplification; therefore, it allows the accumulation of amplified fragments in the exponential phase of the reaction, which increases the sensitivity of the method. The probe, complementary to the middle part of the amplified fragment, contains a fluorophore and a quencher at the ends. When the fluorophore and quencher are associated with an oligonucleotide probe, only slight fluorescence emission is observed. During the amplification process, due to the 5'-exonuclease activity of Taq polymerase, the fluorescent label passes into the solution, freeing itself from the quencher, and generates a fluorescent signal that amplifies in real time in proportion to the accumulation of the amplification.

Подбор зондов для проведения ПЦР-РВ может осуществляться в соответствии со стандартными рекомендациями производителя приборов для ПЦР-РВ. Если отсутствует необходимость мультиплексного анализа нескольких генов одновременно, экономичной альтернативой может быть система, использующая специфический к двухспиральной ДНК краситель SYBR Green, интенсивность флуоресценции которого возрастает в реальном времени пропорционально увеличению количества ампликонов. В таком варианте можно использовать праймеры без зонда.The selection of probes for PCR-RV can be carried out in accordance with the standard recommendations of the manufacturer of devices for PCR-RV. If there is no need for multiplex analysis of several genes simultaneously, an economical alternative can be a system using SYBR Green dye specific for double-stranded DNA, the fluorescence intensity of which increases in real time in proportion to the increase in the number of amplicons. In this embodiment, primers without a probe can be used.

Для проведения ПЦР в реальном времени различными фирмами разработаны амплификаторы, например: ABI Prism 7000 Sequence Detection System фирмы Applied Biosystems (США), Chromo4, MiniOpticon или iCycler iQ5 MJ Research (Bio-Rad), а также отечественные приборы ДТ-322 (ДНК-Технология), АНК-32 (Институт Аналитического Приборостоения РАН, http://www.syntol.ru/productank.htm) и т.д. Применение ПЦР-РВ позволяет также уменьшить риск контаминации и автоматизировать процесс диагностики. Процесс продолжается от 40 минут до трех часов (в зависимости от используемого амплификатора) и включает одновременное проведение ПЦР, детекцию флуоресцентного сигнала, обработку данных и их представление в графическом виде (полной кинетической кривой) с помощью специального программного обеспечения. Результаты анализа становятся доступными сразу после завершения процесса и не требуют дополнительно очистки и анализа продуктов ПЦР. В качестве основного метода измерения уровня транскрипции генов обычно выбирают сравнительный метод (метод относительных измерений, RQ-метод), основанный на относительном измерении количества исследуемых полинуклеотидных последовательностей, позволяющий проводить двойное сравнение результатов - для контрольных и целевых генов, а также для нормальных и опухолевых образцов кДНК.For real-time PCR, various companies have developed amplifiers, for example: ABI Prism 7000 Sequence Detection System from Applied Biosystems (USA), Chromo4, MiniOpticon or iCycler iQ5 MJ Research (Bio-Rad), as well as domestic DT-322 devices (DNA- Technology), ANK-32 (Institute for Analytical Instrumentation RAS, http://www.syntol.ru/productank.htm), etc. The use of PCR-RV also reduces the risk of contamination and automates the diagnostic process. The process lasts from 40 minutes to three hours (depending on the amplifier used) and includes simultaneous PCR, fluorescence signal detection, data processing and their presentation in graphical form (full kinetic curve) using special software. The results of the analysis become available immediately after the completion of the process and do not require additional purification and analysis of PCR products. As the main method for measuring the level of gene transcription, the comparative method (relative measurement method, RQ method) is usually chosen, based on the relative measurement of the number of studied polynucleotide sequences, which allows a double comparison of the results for control and target genes, as well as for normal and tumor samples cDNA

Далее настоящее изобретение будет подробно проиллюстрировано со ссылкой на конкретные примеры, представляющие собой наиболее предпочтительные воплощения данного изобретения. При этом должно быть понятно, что изобретение не ограничивается этими описанными воплощениями. Напротив, предполагается, что оно включает любые альтернативы, модификации или эквиваленты, допустимые с учетом сущности и объема изобретения.The present invention will now be illustrated in detail with reference to specific examples, which are the most preferred embodiments of the present invention. It should be understood that the invention is not limited to these described embodiments. On the contrary, it is intended that it includes any alternatives, modifications, or equivalents that are acceptable given the nature and scope of the invention.

Пример 1. Образцы тканей легкихExample 1. Samples of lung tissue

Анализировали 29 пар образцов легочных тканей (опухоль - условная норма) пациентов с НМРЛ: 25 пар образцов ПРЛ (19 образцов с центральной локализацией опухоли и шесть - с периферической) и четыре пары образцов АКЛ. За условную норму принимали гистологически нормальные ткани легких, взятые из прилегающей к опухоли ткани ближе к краю резекции. Кроме того, использовали ткани легких, полученные постмортально от 10-ти человек, не имевших в анамнезе заболеваний раком (норма): пять образцов, взятых в центральных областях легких, и пять - в периферических областях. Средний возраст пациентов, среди которых 28 мужчин и одна женщина, составляет 61 год (диапазон 34-76 лет). Диагноз в каждом случае устанавливали на основании результатов клинического, морфологического, эндоскопического и рентгенологического обследований. Все опухолевые образцы охарактеризованы согласно международной системе клинико-морфологической классификации опухолей TNM, где Т (tumor) - Т0-Т4 - категории, отражающие нарастание размера и/или местного распространения первичной опухоли, N (nodulus) - N0-N3 - категории, отражающие различную степень поражения метастазами регионарных лимфатических узлов; М (metastasis) - М0-М1 характеризует отдаленные метастазы. Все возможные комбинации TNM объединяют в более крупные группы - стадии, отражающие течение опухолевого процесса. I-ая стадия заболевания установлена у шести больных, II-ая - у 18-ти, III-ья - у пяти. Признаков отдаленных метастазов не наблюдали ни у одного из пациентов. Никто из пациентов не подвергался до операции лучевой терапии и химиотерапии.We analyzed 29 pairs of pulmonary tissue samples (tumor is a conditional norm) of patients with NSCLC: 25 pairs of PRL samples (19 samples with central tumor localization and six with peripheral) and four pairs of AKL samples. The histologically normal lung tissue taken from the tissue adjacent to the tumor closer to the edge of the resection was taken as the conditional norm. In addition, we used lung tissue obtained postmortally from 10 people who did not have a history of cancer (normal): five samples taken in the central regions of the lungs and five in the peripheral regions. The average age of patients, including 28 men and one woman, is 61 years old (range 34-76 years). The diagnosis in each case was established on the basis of the results of clinical, morphological, endoscopic and radiological examinations. All tumor samples were characterized according to the international system of clinical and morphological classification of TNM tumors, where T (tumor) - T0-T4 - categories reflecting an increase in the size and / or local distribution of the primary tumor, N (nodulus) - N0-N3 - categories reflecting different the degree of defeat by metastases of the regional lymph nodes; M (metastasis) - M0-M1 characterizes distant metastases. All possible combinations of TNM are combined into larger groups - stages that reflect the course of the tumor process. The first stage of the disease was found in six patients, the second one in 18, the third in five. Signs of distant metastases were not observed in any of the patients. None of the patients were exposed to radiation therapy and chemotherapy before surgery.

Пример 2. Выделение РНК из образцов тканейExample 2. The selection of RNA from tissue samples

Суммарную РНК выделяли из замороженных, измельченных в жидком азоте образцов опухолевых и нормальных тканей. Образцы тканей гомогенизировали на приборе Micro-Dismembrator U (Sartorius, Германия). Очистку РНК проводили стандартным методом с использованием гуанидинизотиоцианата и фенола с последующим осаждением этиловым спиртом [Sambrook et al., 1989, supra]. Для удаления примесей гликопротеидов, которыми богаты ткани легких, использовали дополнительное осаждение РНК солевым раствором [Chomczynski P., Mackey К. 1995. Modification of the TRI reagent procedure for isolation of RNA from polysaccharide- and proteoglycan-rich sources. Biotechniques 19, 942-945]. После солевого осаждения все препараты РНК очищали с помощью набора "Rneasy Mini kit" (Qiagen, США) согласно прилагаемому изготовителем протоколу. Такая трехэтапная процедура очистки РНК позволила эффективно избавиться не только от труднорастворимых осадков гликопротеидов, но и от низкомолекулярных РНК. Качество препарата РНК проверяли электрофорезом в 1%-ном агарозном геле в присутствии бромида этидия. Количество РНК определяли спектрофотометрически [Sambrook et al., 1989, supra].Total RNA was isolated from frozen samples of tumor and normal tissues, crushed in liquid nitrogen. Tissue samples were homogenized on a Micro-Dismembrator U device (Sartorius, Germany). RNA was purified by the standard method using guanidinisothiocyanate and phenol, followed by precipitation with ethanol [Sambrook et al., 1989, supra]. To remove impurities of glycoproteins that are rich in lung tissue, additional RNA precipitation was used with saline [Chomczynski P., Mackey K. 1995. Modification of the TRI reagent procedure for isolation of RNA from polysaccharide- and proteoglycan-rich sources. Biotechniques 19, 942-945]. After salt precipitation, all RNA preparations were purified using the Rneasy Mini kit (Qiagen, USA) according to the protocol provided by the manufacturer. Such a three-stage RNA purification procedure allowed us to effectively get rid of not only insoluble glycoprotein precipitates, but also low molecular weight RNA. The quality of the RNA preparation was checked by electrophoresis on a 1% agarose gel in the presence of ethidium bromide. The amount of RNA was determined spectrophotometrically [Sambrook et al., 1989, supra].

Пример 3. Реакция обратной транскрипцииExample 3. The reaction of reverse transcription

Синтез первой цепи кДНКSynthesis of the first strand of cDNA

На матрице РНК, выделенной, как описано в Примере 2, синтезировали одноцепочечную кДНК. Для получения кДНК использовали модифицированный SMART-метод [Zhu Y.Y., Machleder Е.М., Chenchik A., Li R., Siebert P.D. 2001. Reverse transcriptase template switching: a SMART approach for full-length cDNA library construction. Biotechniques 30, 892-897], 2 нг - 1 мкг суммарной РНК, праймеры:Single-stranded cDNA was synthesized on an RNA matrix isolated as described in Example 2. To obtain cDNA, a modified SMART method was used [Zhu Y. Y., Machleder EM, Chenchik A., Li R., Siebert P.D. 2001. Reverse transcriptase template switching: a SMART approach for full-length cDNA library construction. Biotechniques 30, 892-897], 2 ng - 1 μg of total RNA, primers:

SMART (5'-AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTACGCrGrGrG-3') иSMART (5'-AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGTACGCrGrGrG-3 ') and

CDS (5'-AGCAGTGGTATCAACGCAGAGTAC(T)30N-1N-3'),CDS (5'-AGCAGTGGTATCAACGCAGAGTAC (T) 30 N -1 N-3 '),

и обратную транскриптазу PowerScript (Clontech, США).and PowerScript reverse transcriptase (Clontech, USA).

Условия реакции:Reaction conditions:

Состав реакционной смеси (10 мкл):The composition of the reaction mixture (10 μl):

РНК (1 мкг/мкл)RNA (1 μg / μl) 1,0 мкл1.0 μl праймер SMART (6 мкМ)SMART primer (6 μM) 2,0 мкл2.0 μl праймер CDS (10 мкМ)CDS primer (10 μM) 1,0 мкл1.0 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 1,0 мкл1.0 μl

Прогревали пробу при 72°С, 3 мин и помещали в лед.The sample was heated at 72 ° C for 3 min and placed on ice.

Добавляли 5 мкл смеси:5 μl of the mixture was added:

буфер (Clontech) для построения 1-ой цепи (5х)buffer (Clontech) for building the 1st circuit (5x) 2,0 мкл2.0 μl dNTP (10 мМ)dNTP (10 mm) 1,0 мкл1.0 μl DTT (20 мМ)DTT (20 mM) 1,0 мкл1.0 μl обратная транскриптаза PowerScript (Clontech)PowerScript reverse transcriptase (Clontech) 1,0 мкл1.0 μl

Инкубировали при 42°С, 60 мин. Реакцию останавливали прогреванием при 65°С, 5 мин, добавляли 2 мкл 60 мМ ЭДТА и доводили объем пробы до 20 мкл.Incubated at 42 ° C, 60 min. The reaction was stopped by heating at 65 ° C for 5 min, 2 μl of 60 mM EDTA was added, and the sample volume was adjusted to 20 μl.

Пример 4. Синтез второй цепи кДНКExample 4. The synthesis of the second strand of cDNA

Для синтеза второй цепи кДНК и амплификации брали 1/10 часть от объема реакционной смеси, полученной в Примере 3. Синтез проводили с помощью Advantage2 DNA Polymerase с праймером 5'-AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT-3' согласно протоколу «Advantage 2 PCR kit» (Clontech, Heidelberg, Germany).For the synthesis of the second cDNA strand and amplification, 1/10 of the volume of the reaction mixture obtained in Example 3 was taken. Synthesis was performed using Advantage2 DNA Polymerase with 5'-AAGCAGTGGTATCAACGCAGAGT-3 'primer according to the Advantage 2 PCR kit protocol (Clontech, Heidelberg , Germany).

Условия проведения ПЦР:Conditions for PCR:

Состав реакционной смеси (50 мкл):The composition of the reaction mixture (50 μl):

ПЦР-буфер Advantage 2 (Clontech) (10x)Advantage 2 PCR buffer (Clontech) (10x) 5,0 мкл5.0 μl dNTP (2,5 мМ)dNTP (2.5 mm) 5,0 мкл5.0 μl праймер 10 мкМ10 μM primer 1,0 мкл1.0 μl кДНК (одноцепочечная)cDNA (single stranded) 1,0 мкл1.0 μl Advantage 2 ДНК-полимераза (Clontech)Advantage 2 DNA Polymerase (Clontech) 1,0 мкл1.0 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 37,0 мкл37.0 μl

Условия амплификации:Amplification conditions:

95°С, 1,5 мин 1 цикл95 ° C, 1.5 min 1 cycle

95°С, 20 с; 65°С, 20 с; 72°С, 3 мин 14-17-20-23 цикла95 ° C, 20 s; 65 ° C, 20 s; 72 ° C, 3 min 14-17-20-23 cycles

Для каждого образца подбирали количество циклов, позволяющих получать одинаковое количество амплифицированного материала.For each sample, the number of cycles was selected, allowing to obtain the same amount of amplified material.

Пример 5. Подбор условий определения уровня транскрипции гена AKR1B10 в образцах тканей легких.Example 5. Selection of conditions for determining the level of transcription of the AKR1B10 gene in lung tissue samples.

Протокол определения уровня транскрипцииProtocol for determining the level of transcription

При подборе условий определения уровней транскрипции для амплификации двуцепочечной кДНК использовали геноспецифичные праймеры AKR1B10_F (SEQ ID NO: 1) и AKR1B10_R (SEQ ID NO: 2), которые были подобраны к разным экзонам гена AKR1B10, причем один из праймеров перекрывает границу между экзонами. В этих условиях примеси геномной ДНК не влияют на результаты амплификации.When selecting conditions for determining transcription levels for amplification of double-stranded cDNA, gene-specific primers AKR1B10_F (SEQ ID NO: 1) and AKR1B10_R (SEQ ID NO: 2) were used, which were matched to different exons of the AKR1B10 gene, one of the primers overlapping the boundary between exons. Under these conditions, genomic DNA impurities do not affect the amplification results.

Размер ПЦР-фрагмента составлял 162 п.н. Подбор условий проведения ПНР осуществляли на нескольких образцах кДНК. Все праймеры подобраны с помощью программы Primer Designer, разработанной в ИМБ РАН. Амплификацию проводили в 25 мкл смеси, содержащей: 67 мМ Трис-HCl, рН 8,8, 16,6 мМ (NH4)2SO4 0,1% Tween-20, 2,5 мМ MgCl2, 0,2 мМ каждого из dNTP, 0,1 мкг кДНК, 0,2 мкМ каждого из праймеров, 2 ед. активности ДНК-полимеразы SmarTaq (Dialat Ltd., Москва).The size of the PCR fragment was 162 bp The selection of the conditions for the NDP was carried out on several samples of cDNA. All primers were selected using the Primer Designer program developed at the IMB RAS. Amplification was carried out in 25 μl of a mixture containing: 67 mm Tris-HCl, pH 8.8, 16.6 mm (NH 4 ) 2 SO 4 0.1% Tween-20, 2.5 mm MgCl 2 , 0.2 mm each of dNTP, 0.1 μg of cDNA, 0.2 μM of each of the primers, 2 units SmarTaq DNA polymerase activity (Dialat Ltd., Moscow).

Условия проведения ПЦР:Conditions for PCR:

Состав реакционной смеси (25 мкл):The composition of the reaction mixture (25 μl):

ПЦР-буфер (10х)PCR buffer (10x) 2,5 мкл2.5 μl MgCl2 (25 мМ)MgCl 2 (25 mm) 2,5 мкл2.5 μl dNTP (10 мМ)dNTP (10 mm) 0,5 мкл0.5 μl праймер AKR1B10_F, 10 мкМprimer AKR1B10_F, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl праймер AKR1B 10_R, 10 мкМprimer AKR1B 10_R, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl кДНК (0.1 мкг/мкл)cDNA (0.1 μg / μl) 1,0 мкл1.0 μl SmarTaq ДНК-полимераза, 5 ед/мклSmarTaq DNA polymerase, 5 u / μl 0,3 мкл0.3 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 17,2 мкл17.2 μl

Условия амплификации:Amplification conditions:

94°С, 2 мин 1 цикл94 ° C, 2 min 1 cycle

94°С, 30 с; 56°С, 30 с; 72°С, 45 с 25, 30, 34 и 37 циклов94 ° C, 30 s; 56 ° C, 30 s; 72 ° C, 45 s 25, 30, 34 and 37 cycles

72°С, 5 мин 1 цикл72 ° C, 5 min 1 cycle

Образцы кДНК нормировали по контрольному гену GAPDH, кодирующему белок глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназу. Использовали праймеры, подобранные к разным экзонам гена GAPDH, причем один из праймеров перекрывает границу между экзонами:The cDNA samples were normalized by the GAPDH control gene encoding glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase protein. Used primers selected for different exons of the GAPDH gene, and one of the primers overlaps the border between exons:

GAPDH_F: 5'-GGAGTCAACGGATTTGGTC-3' иGAPDH_F: 5'-GGAGTCAACGGATTTGGTC-3 'and

GAPDH_R: 5'-TGGGTGGAATCATATTGGAACAT-3'.GAPDH_R: 5'-TGGGTGGAATCATATTGGAACAT-3 '.

Размер ПЦР-фрагмента составляет 139 п.н. Подбор условий проведения ПЦР осуществляли на нескольких образцах кДНК. Условия амплификации: предварительный прогрев при 94°С 2 мин; 94°С, 30 с, 56°С, 30 с и 72°С, 30 с - 28 и 30 циклов; 72°С, 5 мин - 1 цикл.The size of the PCR fragment is 139 bp The selection of PCR conditions was carried out on several cDNA samples. Amplification conditions: preheating at 94 ° C for 2 min; 94 ° C, 30 s, 56 ° C, 30 s and 72 ° C, 30 s - 28 and 30 cycles; 72 ° C, 5 min - 1 cycle.

ПЦР проводили на амплификаторе MasterCycler, Eppendorf (Германия) с нагревающейся крышкой или амплификаторе Терцик, ДНК-технология (Россия). Продукты амплификации анализировали в 1,8%-ном агарозном геле с 0,5 мкг/мл бромида этидия (см. Фиг.1). В результате были подобраны оптимальные условия ОТ-ПЦР (30-33 цикла), при которых получали линейную зависимость между числом циклов и количеством продуктов ПЦР. Все реакции амплификации повторяли трижды.PCR was performed on a MasterCycler, Eppendorf (Germany) thermocycler with a heating cap or a Tertsik thermocycler, DNA technology (Russia). Amplification products were analyzed on a 1.8% agarose gel with 0.5 μg / ml ethidium bromide (see Figure 1). As a result, optimal RT-PCR conditions (30-33 cycles) were selected, under which a linear relationship was obtained between the number of cycles and the number of PCR products. All amplification reactions were repeated three times.

Интенсивность флуоресценции полос после электрофоретического разделения продуктов ПЦР оценивали количественно с помощью программы для денситометрии фотографий GeneProfiler (http://www/scanalytics.com) и выражали в виде значений относительной интенсивности норма/опухоль (N/T).The fluorescence intensity of the bands after electrophoretic separation of PCR products was quantified using the GeneProfiler photo densitometry program (http: //www/scanalytics.com) and expressed as relative intensity norm / tumor (N / T).

Амплифицированные фрагменты гена AKR1В10 клонировали в векторе pGEM®-T Easy (Promega) и секвенировали. Их нуклеотидные последовательности полностью совпадали с последовательностями соответствующего фрагмента кДНК. Секвенирование проводили с помощью набора реактивов ABI PRISM® BigDye™ Terminator v. 3.1 с последующим анализом продуктов реакции на автоматическом секвенаторе ДНК ABI PRISM 3100-Avant.The amplified AKR1B10 gene fragments were cloned into the pGEM®-T Easy vector (Promega) and sequenced. Their nucleotide sequences completely coincided with the sequences of the corresponding cDNA fragment. Sequencing was performed using the ABI PRISM® BigDye ™ Terminator v reagent kit. 3.1 followed by analysis of the reaction products on an ABI PRISM 3100-Avant automated DNA sequencer.

Пример 6. Определение уровня транскрипции гена AKR1B10 в образцах нормальных и опухолевых тканей.Example 6. Determination of the level of transcription of the AKR1B10 gene in samples of normal and tumor tissues.

Протокол определения уровня транскрипцииProtocol for determining the level of transcription

1. Приготовить master-mix, смешав все компоненты ПЦР, кроме матрицы. Master-mix следует готовить из расчета 1 реакция объемом 25 мкл для каждого образца +1 дополнительная реакция объемом 25 мкл.1. Prepare a master-mix by mixing all the PCR components except the matrix. Master-mix should be prepared at the rate of 1 reaction with a volume of 25 μl for each sample +1 additional reaction with a volume of 25 μl.

Состав реакционной смеси (25 мкл):The composition of the reaction mixture (25 μl):

ПЦР-буфер (10х)PCR buffer (10x) 2,5 мкл2.5 μl MgCl2 (25 мМ)MgCl 2 (25 mm) 2,5 мкл2.5 μl dNTP(10 мМ)dNTP (10 mm) 0,5 мкл0.5 μl праймер AKR1B10_F, 10 мкМprimer AKR1B10_F, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl праймер AKR1B10_R, 10 мкМprimer AKR1B10_R, 10 μM 0,5 мкл0.5 μl кДНКcDNA 1,0 мкл1.0 μl SmarTaq ДНК-полимераза, (Dialat Ltd., Москва) 5 ед/мклSmarTaq DNA polymerase, (Dialat Ltd., Moscow) 5 u / μl 0,3 мкл0.3 μl стерильная деионизованная водаsterile deionized water 17,2 мкл17.2 μl

2. В пробирки на 0,6 мл или 0,2 мл (помеченные для проведения 33 циклов амплификации) добавить по 24 мкл master-mix.2. Add to the tubes 0.6 ml or 0.2 ml (labeled for 33 amplification cycles) add 24 µl of the master mix.

3. Добавить в пробирки по 1 мкл матрицы, перемешать пилотированием несколько раз.3. Add 1 μl of the matrix to the tubes, mix by piloting several times.

4. В отдельной пробирке (контроль) смешать 24 мкл master-mix и 1 мкл стерильной деионизованной воды.4. In a separate tube (control), mix 24 μl of the master-mix and 1 μl of sterile deionized water.

5. Добавить в каждую пробирку по 1 капле минерального масла (МР Biomedicals, LLC) и закрыть крышки пробирок (если ПЦР проводили на амплификаторе Терцик, ДНК-технология). В том случае, если ПЦР проводили на амплификаторе MasterCycler, Eppendorf, масло не добавляли.5. Add 1 drop of mineral oil (MP Biomedicals, LLC) to each tube and close the caps of the tubes (if PCR was performed on a Tertsik amplifier, DNA technology). In the event that PCR was performed on a MasterCycler, Eppendorf amplifier, no oil was added.

6. Поместить пробирки в амплификатор и провести 33 цикла реакции амплификации.6. Place the tubes in the thermocycler and spend 33 cycles of the amplification reaction.

7. После завершения реакции амплификации отобрать 4 мкл продуктов амплификации (33 цикла), продолжить реакции амплификации еще на 2 цикла, отобрать 4 мкл (35 циклов) и смешать с 2 мкл краски 6х Orange Loading Dye. Наносили образцы на 1,8%-ный агарозный гель, содержащий 0,5 мг/л бромида этидия. Также наносили на гель маркер молекулярных масс ДНК, позволяющий оценить размер продуктов амплификации (использовали ДНК плазмиды pBR222/AluI производства Сибэнзим, Россия). Гель-электрофорез проводили в ТВЕ-буфере, содержащем 10 мг/л бромида этидия. Длина разделения составляет 3-5 см геля. После гель-электрофореза визуализацию продуктов амплификации и их документирование проводили в ультрафиолете при длине волны 302 нм.7. After completion of the amplification reaction, take 4 μl of amplification products (33 cycles), continue the amplification reaction for another 2 cycles, take 4 μl (35 cycles) and mix with 2 μl of 6x Orange Loading Dye. Samples were applied to a 1.8% agarose gel containing 0.5 mg / L ethidium bromide. A molecular weight marker of DNA was also applied to the gel, which made it possible to estimate the size of amplification products (DNA of plasmid pBR222 / AluI manufactured by Sibenzym, Russia was used). Gel electrophoresis was performed in TBE buffer containing 10 mg / L ethidium bromide. The separation length is 3-5 cm of the gel. After gel electrophoresis, the amplification products were visualized and documented in ultraviolet at a wavelength of 302 nm.

Результаты анализа уровня транскрипции гена AKR1B10The results of the analysis of the level of transcription of the AKR1B10 gene

Подсчет средних значений изменения уровней транскрипции исследуемых генов и стандартных ошибок проводили с помощью компьютерной программы SPSS 13.0 (SPSS Inc., США). Достоверность наблюдаемых изменений оценивали исходя из нормального распределения данных. Данные считали достоверными при Р<0,05, где Р - показатель статистической значимости (достоверности) данных.The average values of changes in the transcription levels of the studied genes and standard errors were calculated using the SPSS 13.0 computer program (SPSS Inc., USA). The reliability of the observed changes was evaluated based on the normal distribution of data. The data were considered reliable at P <0.05, where P is an indicator of the statistical significance (reliability) of the data.

Установлено, что в 80% (20/25) образцов ПРЛ (табл.2) уровень транскрипции гена AKR1B10 существенно повышен в три и более раз (p<0.0001) по сравнению с условной нормой, причем в половине образцов эта разница значительно превышает десятикратную (Фиг.2 и Таблица). В 18-ти из 25-ти образцов транскрипция гена в норме практически отсутствует, в остальных семи образцах уровень транскрипции незначителен. В двух образцах транскрипция гена не обнаружена ни в опухолях, ни в прилежащей к ним ткани. Из 10-ти исследованных образцов нормы в двух наблюдали транскрипцию гена AKR1B10, в остальных восьми она не обнаружена.It was found that in 80% (20/25) of PRL samples (Table 2), the level of transcription of the AKR1B10 gene was significantly increased three or more times (p <0.0001) compared to the conventional norm, and in half of the samples this difference significantly exceeded tenfold ( Figure 2 and Table). In 18 out of 25 samples, transcription of the gene is normally practically absent; in the remaining seven samples, the level of transcription is insignificant. In two samples, gene transcription was not detected either in tumors or in adjacent tissue. Of the 10 samples studied, the norm in two observed transcription of the AKR1B10 gene, in the remaining eight it was not detected.

Из 25-ти пар образцов ПРЛ 19 соответствуют центральной локализации, а шесть - периферической. В случае гена AKR1B10 10-кратное и более увеличение уровня транскрипции в опухолях по сравнению с нормой наблюдали в 11-ти из 19-ти образцов центрального ПРЛ и только в одном из шести образцов периферического ПРЛ. Таким образом, повышение уровня транскрипции при центральном ПРЛ наблюдается в 84%, а при периферическом - в 17% опухолевых образцов (р=0.03 по критерию Фишера). Возможно, что более значительное изменение в транскрипции гена связано с большей зависимостью развития центрального ПРЛ от курения пациентов, вредных условий их труда и других неблагоприятных факторов. При АКЛ повышение уровня транскрипции гена AKR1B10 выявлено только в 25% образцов (Таблица). Таким образом, в отличие от многих генов, связанных с разными формами рака легких [Kettunen Е., Anttila S., Seppanen JX., Karjalainen A., Edgren H., Lindstrom I., Salovaara R., Nissen A.M., Salo J., Mattson K., Hollmen J., Knuutila S., Wikman H. 2004. Differentially expressed genes in non-small cell lung cancer: expression profiling of cancer-related genes in squamous cell lung cancer. Cancer Genet. Cytogenet. 149, 98-106], ген AKR1B10 можно отнести к онкомаркерам, характерным для ПРЛ.Of the 25 pairs of PRL samples, 19 correspond to central localization, and six to peripheral. In the case of the AKR1B10 gene, a 10-fold or more increase in the level of transcription in tumors compared to the norm was observed in 11 of 19 samples of central PRL and only in one of six samples of peripheral PRL. Thus, an increase in the level of transcription with central PRL is observed in 84%, and with peripheral in 17% of tumor samples (p = 0.03 according to the Fisher test). It is possible that a more significant change in gene transcription is associated with a greater dependence of the development of central BPD on smoking patients, harmful working conditions and other adverse factors. In AKL, an increase in the level of transcription of the AKR1B10 gene was detected in only 25% of the samples (Table). Thus, unlike many genes associated with various forms of lung cancer [Kettunen E., Anttila S., Seppanen JX., Karjalainen A., Edgren H., Lindstrom I., Salovaara R., Nissen AM, Salo J. , Mattson K., Hollmen J., Knuutila S., Wikman H. 2004. Differentially expressed genes in non-small cell lung cancer: expression profiling of cancer-related genes in squamous cell lung cancer. Cancer Genet. Cytogenet. 149, 98-106], the AKR1B10 gene can be attributed to tumor markers characteristic of PRL.

Настоящим изобретением также предусмотрено, что определение уровня транскрипции гена AKR1B10 будет полезным при мониторинге эффективности проводимой противораковой терапии, причем анализ способом настоящего изобретения следует проводить до начала и после окончания курса лечения, а также при необходимости по ходу курса лечения. Повышение уровня транскрипции гена AKR1B10 по ходу или по завершении курса лечения будет свидетельствовать о восстановлении активности гена-супрессора опухолевого роста AKR1B10, что может говорить о положительных сдвигах при лечении. Повышение уровня транскрипции гена AKR1B10 будет свидетельствовать о дальнейшем подавлении активности гена, что может говорить об отсутствии эффективности лечения.The present invention also provides that determining the level of transcription of the AKR1B10 gene will be useful in monitoring the effectiveness of ongoing anti-cancer therapy, and the analysis by the method of the present invention should be carried out before and after the course of treatment, and if necessary during the course of treatment. An increase in the level of transcription of the AKR1B10 gene during or at the end of the course of treatment will indicate the restoration of the activity of the tumor suppressor gene AKR1B10, which may indicate positive changes in treatment. An increase in AKR1B10 gene transcription will indicate a further suppression of gene activity, which may indicate a lack of treatment effectiveness.

ТаблицаTable Характеристика клинических образцов и изменение уровня транскрипции гена AKR1B10 в образцах ПРЛ с центральной и периферической локализацией опухоли и АКЛ по сравнению с условной нормойCharacterization of clinical samples and changes in the level of transcription of the AKR1B10 gene in PRL samples with central and peripheral localization of the tumor and AKL compared to the conventional norm Тип опухолиTumor type № образцаSample No. Описание опухолевых образцовDescription of tumor samples Изменение уровня транскрипции в опухоли по сравнению с условной нормойChange in the level of transcription in the tumor compared to the conditional norm TNMTNM СтадияStage ОроговениеKeratinization Центральный ПРЛCentral PRL 4four T1N0M0T1N0M0 II -- 99 80/0580/05 98/0598/05 IAIA ++ 2121 T3N0M0T3N0M0 IIII -- 2626 497497 300/05300/05 66 IIBIIB 90/0590/05 T2N1M0T2N1M0 IIBIIB -- 77 T3N0M0T3N0M0 IIII ++ 1313 15fifteen 77/0577/05 55 IIBIIB 228/05228/05 T3N1M0T3N1M0 IIIIII -- 290/05290/05 466466 T3N2M0T3N2M0 ++ 14fourteen Периферический ПРЛPeripheral PRL 475475 T1N0M0T1N0M0 II -- 22 T2N0M0T2N0M0 IBIB -- 451451 T3N0M0T3N0M0 IIII ++ 476476 IIII -- 452452 IIII ++ OO 301/05301/05 T3N1M0T3N1M0 IIIIII ++ АКЛAKL 311/05311/05 T2N1M0T2N1M0 IIII н.д.n.d. OO 304/05304/05 T3N0M0T3N0M0 IIII н.д.n.d. 406406 IIII н.д.n.d. OO 477477 IIII н.д.n.d. Пояснения к таблице:Explanations for the table:

Figure 00000001
Figure 00000001
повышение (>3 раз) уровня транскрипции гена AKR1B10increased (> 3 times) AKR1B10 gene transcription level
Figure 00000002
Figure 00000002
уровень транскрипции не изменился или увеличился незначительно (<3 раз)transcription level did not change or increased slightly (<3 times)
Figure 00000003
Figure 00000003
отсутствие транскрипции в опухоли и в условной нормеlack of transcription in the tumor and in the normal norm

TNM - клинико-морфологическая классификация опухолей:TNM - clinical and morphological classification of tumors:

Т0-Т4 - категории, отражающие местное распространение первичной опухоли; N0-N3 - категории, отражающие различную степень метастатического поражения регионарных лимфатических узлов; М0-М1 - характеризуют наличие отдаленных метастазов. А - отсутствие метастазов, В - поражение одиночных лимфатических узлов, н.д. - нет данных.T0-T4 - categories reflecting the local distribution of the primary tumor; N0-N3 - categories reflecting a different degree of metastatic lesion of regional lymph nodes; M0-M1 - characterize the presence of distant metastases. A - lack of metastases, B - lesion of single lymph nodes, n.d. - there is no data.

Представленное выше подробное описание изобретения и его конкретных воплощений, приведенных в примерах со ссылкой на фигуры, предназначено исключительно для более полного уяснения сущности заявленного изобретения, но не для его ограничения. Специалисту будет ясно, что могут быть сделаны различные изменения, которые, тем не менее, будут соответствовать сущности и объему настоящего изобретения, которые определяются прилагаемой формулой изобретения.The above detailed description of the invention and its specific embodiments given in the examples with reference to the figures is intended solely to more fully clarify the essence of the claimed invention, but not to limit it. It will be apparent to one skilled in the art that various changes may be made, which, however, will be consistent with the spirit and scope of the present invention, which are defined by the appended claims.

Figure 00000004
Figure 00000004

Claims (7)

1. Способ диагностики плоскоклеточного рака легких, включающий следующие стадии:1. A method for the diagnosis of squamous cell lung cancer, comprising the following stages: а) получение исходной пары образцов ткани от пациента, где один из образцов получен из предположительно пораженной раком ткани, а второй получен из прилегающей гистологически нормальной (условно-нормальной) ткани;a) obtaining an initial pair of tissue samples from a patient, where one of the samples was obtained from tissue presumably affected by cancer, and the second was obtained from adjacent histologically normal (conditionally normal) tissue; б) выделение и очистка препаратов РНК из исходной пары образцов;b) isolation and purification of RNA preparations from the initial pair of samples; в) синтез одноцепочечной или двуцепочечной кДНК на матрице РНК с использованием олигонуклеотидных праймеров;c) synthesis of single-stranded or double-stranded cDNA on an RNA template using oligonucleotide primers; г) нормирование концентрации кДНК AKR1B10 по контрольному гену, уровень транскрипции которого постоянен в норме и при раке легких;d) normalization of the concentration of AKR1B10 cDNA according to the control gene, the transcription level of which is constant in normal and in lung cancer; д) проведение количественной или полуколичественной реакции амплификации фрагмента гена AKR1B10 с использованием кДНК, полученной на стадии в), в качестве матрицы и пары геноспецифичных олигонуклеотидных праймеров с последовательностями SEQ ID NO: 1 и 2;d) conducting a quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the AKR1B10 gene fragment using the cDNA obtained in stage c) as a matrix and a pair of gene-specific oligonucleotide primers with sequences SEQ ID NO: 1 and 2; е) сравнение количества амплифицированного фрагмента ДНК AKR1B10 для образца, полученного из предположительно пораженной раком ткани, с количеством амплифицированного фрагмента ДНК для образца, полученного из нормальной ткани, где указанные количества амплифицированного фрагмента ДНК отражают уровень транскрипции гена AKR1B10, причем увеличение транскрипции гена AKR1B10 служит диагностическим признаком плоскоклеточного рака легких.f) comparing the amount of amplified DNA fragment AKR1B10 for a sample obtained from a tissue presumably affected by cancer with the amount of amplified DNA fragment for a sample obtained from normal tissue, where the indicated amounts of amplified DNA fragment reflect the level of AKR1B10 gene transcription, and an increase in AKR1B10 gene transcription is diagnostic a sign of squamous cell lung cancer. 2. Способ по п.1, в котором на стадии в) олигонуклеотидные праймеры, используемые для синтеза одноцепочечной или двуцепочечной кДНК, выбирают из числа олиго(dT)-содержащих праймеров, случайных гексамеров или их комбинации, а также геноспецифичных праймеров.2. The method according to claim 1, wherein in step c) the oligonucleotide primers used for the synthesis of single-stranded or double-stranded cDNA are selected from oligo (dT) -containing primers, random hexamers or a combination thereof, as well as gene-specific primers. 3. Способ по п.1, в котором для амплификации кДНК на стадии д) используют олигонуклеотидные праймеры, подобранные таким образом, что они специфически гибридизуются с кДНК даже в присутствии в препарате примеси геномной ДНК.3. The method according to claim 1, in which for the amplification of cDNA in stage d) use oligonucleotide primers selected in such a way that they specifically hybridize with cDNA even in the presence of an impurity of genomic DNA in the preparation. 4. Способ по п.3, в котором последовательность праймеров представлена SEQ ID NO: 1 и 2.4. The method according to claim 3, in which the sequence of primers represented by SEQ ID NO: 1 and 2. 5. Способ по п.1, в котором на стадии д) количественная или полуколичественная реакция амплификации фрагмента гена AKR1B10 представляет собой (ПЦР) в реальном времени или стандартную полимеразную цепную реакцию с обратной транскрипцией (ОТ-ПЦР).5. The method according to claim 1, wherein in step e), the quantitative or semi-quantitative amplification reaction of the AKR1B10 gene fragment is real-time (PCR) or standard reverse transcription polymerase chain reaction (RT-PCR). 6. Способ по п.1, в котором на стадии г) в качестве контрольного гена используют ген GAPDH, кодирующий белок глицеральдегид-3-фосфат-дегидрогеназу.6. The method according to claim 1, wherein in step d), the GAPDH gene encoding glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase protein is used as a control gene. 7. Набор для диагностики плоскоклеточного рака легких по п.1, позволяющий определить уровень транскрипции гена AKR1B10 методом полимеразной цепной реакции и включающий праймеры с последовательностями SEQ ID NO: 1 и 2 для осуществления этой реакции.7. The kit for the diagnosis of squamous cell carcinoma of the lung according to claim 1, which allows to determine the level of transcription of the AKR1B10 gene by polymerase chain reaction and includes primers with the sequences SEQ ID NO: 1 and 2 for the implementation of this reaction.
RU2006134852/15A 2006-10-03 2006-10-03 Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma RU2324186C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006134852/15A RU2324186C1 (en) 2006-10-03 2006-10-03 Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006134852/15A RU2324186C1 (en) 2006-10-03 2006-10-03 Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2324186C1 true RU2324186C1 (en) 2008-05-10

Family

ID=39800035

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2006134852/15A RU2324186C1 (en) 2006-10-03 2006-10-03 Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2324186C1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013096712A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 Pass Harvey I Diagnosis of cell proliferative diseases
RU2633693C1 (en) * 2016-12-12 2017-10-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН) Method for lung cancer diagnostics
RU2644703C1 (en) * 2017-03-21 2018-02-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of selecting patients in the lung cancer risk group
RU2668699C1 (en) * 2018-05-21 2018-10-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Intellectual method of diagnostics and detection of neoplasms in lungs
RU2694476C1 (en) * 2018-11-22 2019-07-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method for diagnosis of lung cancer based on intellectual analysis of the shape, internal and external structures of new growths

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
WOENCKHAUS M. et al. Smoking and cancer-related gene expression in bronchial epithelium and non-small-cell lung cancers. J. Pathol. 2006, Oct, 210 (2), p.192-204. FUKUMOTO S. et al. Overexpression of the aldo-keto reductase family protein AKR1B10 is highly correlated with smokers' non-small cell lung carcinomas. Clin. Cancer Res. 2005, Mar 1, 11 (5), p.1776-1785. *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013096712A1 (en) * 2011-12-21 2013-06-27 Pass Harvey I Diagnosis of cell proliferative diseases
RU2633693C1 (en) * 2016-12-12 2017-10-16 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук (ИХБФМ СО РАН) Method for lung cancer diagnostics
RU2644703C1 (en) * 2017-03-21 2018-02-13 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of selecting patients in the lung cancer risk group
RU2668699C1 (en) * 2018-05-21 2018-10-02 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Intellectual method of diagnostics and detection of neoplasms in lungs
RU2694476C1 (en) * 2018-11-22 2019-07-15 федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" (ФГАОУ ВО "СПбПУ") Method for diagnosis of lung cancer based on intellectual analysis of the shape, internal and external structures of new growths
WO2020106185A1 (en) * 2018-11-22 2020-05-28 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого" Diagnosis of lung cancer based on analysing the form of neoplasms

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2126121B1 (en) A method for detection of liver cancer, risk of liver cancer, risk of recurrence of liver cancer, malignancy of liver cancer and progression of liver cancer with time based on methylated cytosine in the basp1 gene
Pomerantz et al. Evaluation of the 8q24 prostate cancer risk locus and MYC expression
EP1888785B1 (en) Thyroid fine needle aspiration molecular assay
US20230366034A1 (en) Compositions and methods for diagnosing lung cancers using gene expression profiles
EP2867376B1 (en) Targeted rna-seq methods and materials for the diagnosis of prostate cancer
CN101646783A (en) New markers for cancer
JP2009539404A (en) Methylation markers for early detection and prognosis of colorectal cancer
AU2012252437A1 (en) Molecular markers in prostate cancer
US20160298199A1 (en) Novel rna-biomarkers for diagnosis of prostate cancer
KR20070048701A (en) Methods and reagents for detecting melanoma
RU2324186C1 (en) Method and tool for diagnostics of pulmonary epidermoid carcinoma
WO2008024009A1 (en) Transcriptional level of a timp3 gene in the form of a diagnosis marker of a non-small cell carcinoma of lung
RU2351936C1 (en) Method of diagnosing non-small cell lung cancer and set for realising it
RU2327162C1 (en) Method of epidermoid lung cancer diagnostics and related set
EP3227460B1 (en) Novel rna-biomarker signature for diagnosis of prostate cancer
RU2393472C1 (en) Diagnostic technique for clear cell renal adenocarcinoma and set for implementation thereof
US20110097271A1 (en) Colon Cancer Associated Transcript 1 (CCAT1) As A Cancer Marker
RU2390780C1 (en) Diagnostic technique for non-small cell carcinoma of lung and kit for implementation thereof
RU2330285C1 (en) Method of non-small cell lung carcinoma diagnostics and related analysis set
RU2545998C2 (en) Method of diagnosing clear cell renal cell carcinoma and set for its realisation
RU2374647C1 (en) Diagnostic technique for colon cancer and kit for implementing thereof
RU2395234C1 (en) DETERMINATION OF GENE ZG16 mRNK LEVEL REDUCTION AS METHOD OF LARGE INTESTING CANCER DIAGNOSTICS AND SET OF ITS REALISATION
RU2445627C1 (en) Diagnosing technique for non-small-cell lung cancer and set for implementing thereof
RU2605829C2 (en) Diagnostic technique for papillary cell renal carcinoma and set for implementation thereof
EP4332240A1 (en) Rna-biomarkers for diagnosis of prostate cancer

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20191004