Влияние инактивирующих гетерозиготных мутаций в генах репарации ДНК на развитие экспериментального канцерогенеза легкого у мышей

Введение. Известно, что инактивирующие мутации в генах Chek2 и Gprc5a ассоциированы с развитием онкологических заболеваний. Экспериментальные исследования канцерогенеза у генетически модифицированных мышей позволяют получить новые данные об их влиянии на развитие патологии.

Цель исследования – на мышах с гетерозиготными инактивирующими мутациями в генах Chek2 и Gprc5a оценить выживаемость, а также множественность и размеры экспериментальных опухолей в модели канцерогенеза легкого.

Материалы и методы. Использовали мышей гибридов 2-го поколения от скрещивания гетерозиготных по исследуемым мутациям самцов CBAB6F1 с самками BALB / c дикого типа: потомков носителей мутаций Chek2^dAA (76 самцов и 64 самки) и Gprc5a^insA (60 самцов и 42 самки). Начиная с 4-месячного возраста мыши получали уретан (этилкарбамат) внутрибрюшинно в дозе 600 мг / кг еженедельно в течение 6 нед. После генотипирования с помощью аллель-специфической полимеразной цепной реакции животных распределяли по группам. Через 40 нед от начала опыта проводили оценку параметров канцерогенеза.

Результаты. Доля доживших до 3-месячного возраста мышей с мутациями примерно соответствовала менделевскому распределению (35 / 41 самцы и 33 / 31 самки) для потомства самцов, гетерозиготных по Chek2^dAA и была существенно меньше в случае Gprc5a^insA (20 / 40 самцы и 17 / 25 самки; p = 0,043). Гибель носителей Gprc5a^insA в течение опыта также была выше, чем у контрольной группы (p = 0,0506 у самок). У 2 из 4 погибших до окончания опыта самок Gprc5a^insA обнаружены синхронные новообразования легких и тимуса, не встречавшиеся в других группах. В конце эксперимента не выявлено существенных различий между значениями показателей множественности, средних линейных размеров и объемов опухолей в группах мышей с мутациями и без них.

Заключение. Установлено, что гетерозиготная инактивирующая мутация Chek2^dAA у мышей не влияет на развитие животных раннего возраста и не модифицирует параметры индуцированного канцерогенеза легкого. Гетерозиготное носительство мутации Gprc5a^insA у мышей повышает риск ранней гибели и чувствительность к токсическому и канцерогенному воздействию уретана.

1. Imyanitov E.N., Byrski T. Systemic treatment for hereditary cancers: A 2012 update. Hered Cancer Clin Pract 2013;11(1):2. DOI: 10.1186/1897-4287-11-2

2. De Castro D.G., Clarke P.A., Al-Lazikani B., Workman P. Personalized cancer medicine: Molecular diagnostics, predictive biomarkers, and drug resistance. Clin Pharmacol Ther 2013;93(3):252–9. DOI: 10.1038/clpt.2012.237

3. Pritchard C.C., Mateo J., Walsh M.F. et al. Inherited DNA-repair gene mutations in men with metastatic prostate cancer. N Engl J Med 2016;375(5):443–53. DOI: 10.1056/NEJMOA1603144

4. Cybulski C., Górski B., Huzarski T. et al. CHEK2 is a multiorgan cancer susceptibility gene. Am J Hum Genet 2004;75(6):1131–5. DOI: 10.1086/426403

5. Kilpivaara O., Vahteristo P., Falck J. et al. CHEK2 variant I157T may be associated with increased breast cancer risk. Int J Cancer 2004;111(4):543–7. DOI: 10.1002/IJC.20299

6. Cheng Y., Lotan R. Molecular cloning and characterization of a novel retinoic acid-inducible gene that encodes a putative G protein-coupled receptor. J Biol Chem 1998;273(52):35008–15. DOI: 10.1074/JBC.273.52.35008

7. Zhou H., Rigoutsos I. The emerging roles of GPRC5A in diseases. Oncoscience 2014;1(12):765–76. DOI: 10.18632/oncoscience.104

8. Kume H., Muraoka S., Kuga T. et al. Discovery of colorectal cancer biomarker candidates by membrane proteomic analysis and subsequent verification using selected reaction monitoring (SRM) and tissue microarray (TMA) analysis. Mol Cell Proteomics 2014;13(6):1471–84. DOI: 10.1074/mcp.M113.037093

9. Liu S., Zhong S., Ye D. et al. Repression of G protein-coupled receptor family C group 5 member A is associated with pathologic differentiation grade of oral squamous cell carcinoma. J Oral Pathol Med 2013;42(10):761–8. DOI: 10.1111/jop.12077

10. Subrungruang I., Thawornkuno C., Porntip C.P. et al. Gene expression profiling of intrahepatic cholangiocarcinoma. Asian Pacific J Cancer Prev 2013;14(1):557–63. DOI: 10.7314/APJCP.2013.14.1.557

11. Imyanitov E., Panchenko A., Permyakov O. et al. 21P Urethaneinduced lung carcinogenesis in genetically edited C57Bl/6 mice with CHEK2 and GPRC5A heterozygous inactivating mutations. Ann Oncol 2020;31:S251. DOI: 10.1016/j.annonc.2020.08.173

12. Bahassi E.M., Robbins S.B., Moying Y. et al. Mice with the CHEK2*1100delC SNP are predisposed to cancer with a strong gender bias. Proc Natl Acad Sci USA 2009;106(40):17111–6. DOI: 10.1073/PNAS.0909237106

13. Tao Q., Fujimoto J., Men T. et al. Identification of the retinoic acid-inducible Gprc5a as a new lung tumor suppressor gene. J Natl Cancer Inst 2007;99(22):1668–82. DOI: 10.1093/jnci/djm208

14. Xu J., Tian J., Shapiro S.D. Normal lung development in RAIG1-deficient mice despite unique lung epithelium-specific expression. Am J Respir Cell Mol Biol 2005;32(5):381–7. DOI: 10.1165/RCMB.2004-0343OC

15. Панченко А.В., Пигарев С.Е., Федорос Е.И. и др. Трансгенерационный канцерогенез, индуцированный уретаном, у потомков мышей-самцов BALB/c, подвергнутых общему равномерному гамма-облучению. Вопросы онкологии 2023;69(2):246–52. DOI: 10.37469/0507-3758-2023-69-2-246-252

16. Takai H., Naka K., Okada Y. et al. Chk2-deficient mice exhibit radioresistance and defective p53-mediated transcription. EMBO J 2002;21(19):5195. DOI: 10.1093/EMBOJ/CDF506

17. Stolarova L., Kleiblova P., Janatova M. et al. CHEK2 germline variants in cancer predisposition: Stalemate rather than checkmate. Cells 2020;9(12):2675. DOI: 10.3390/CELLS9122675

18. Niida H., Murata K., Shimada M. et al. Cooperative functions of Chk1 and Chk2 reduce tumour susceptibility in vivo. EMBO J 2010;29(20):3558. DOI: 10.1038/EMBOJ.2010.218

19. Wang J., Farris A.B., Xu K. et al. GPRC5A suppresses protein synthesis at the endoplasmic reticulum to prevent radiation-induced lung tumorigenesis. Nat Commun 2016;7:11795. DOI: 10.1038/ncomms11795

20. Fujimoto J., Nunomura-Nakamura S., Liu Y. et al. Development of Kras mutant lung adenocarcinoma in mice with knockout of the airway lineage-specific gene Gprc5a. Int J Cancer 2017;141(8):1589–99. DOI: 10.1002/ijc.30851

21. Deng J., Fujimoto J., Ye X.F. et al. Knockout of the tumor suppressor gene Gprc5a in mice leads to NF-kappa B activation in airway epithelium and promotes lung inflammation and tumorigenesis. Cancer Prev Res (Phila) 2010;3(4):424–37. DOI: 10.1158/1940-6207.CAPR-10-0032

22. Wang T., Jing B., Xu D. et al. PTGES/PGE2 signaling links immunosuppression and lung metastasis in Gprc5a-knockout mouse model. Oncogene 2020;39(15):3179–94. DOI: 10.1038/s41388-020-1207-6