TMPRSS2 IR ERG GENŲ SUSIJUNGIMAS NAUJAS PRIEŠINĖS LIAUKOS VĖŽIO ŽYMUO TMPRSS2-ERG GENE FUSION AS A NEW BIOMARKER OF PROSTATE CANCER Rasa Sabaliauskaitė 1, Sonata Jarmalaitė 1, Feliksas Jankevičius 2, Juozas R. Lazutka 1 1 Vilniaus universiteto Gamtos mokslų fakulteto Botanikos ir genetikos katedra 2 Vilniaus universiteto Medicinos fakulteto Gastroenterologijos, nefrourologijos ir chirurgijos klinikos Urologijos centras 1 Vilnius University, Faculty of Nature Sci., Department of Botany and Genetics 2 Vilnius University, Faculty of Medicine, Gastroenterology, Nephrourology and Surgery Clinic, Centre for Urology SANTRAUKA Reikšminiai žodžiai: priešinės liaukos vėžys, prognoziniai žymenys, TMPRSS2 genas, ERG genas. Priešinės liaukos vėžys yra dažniausia vyrų onkologinė liga, pasižyminti dideliu mirštamumu. Nepaisant šalyje aktyviai veikiančios priešinės liaukos vėžio ankstyvosios diagnostikos programos, pusei ligonių liga vis dar diagnozuojama pažengusiose stadijose. Šiuo metu prostatos specifinis antigenas yra vienintelis priešinės liaukos žymuo, taikomas ligai diagnozuoti ir jos eigai stebėti. Siekiant padidinti priešinės liaukos vėžiu sergančių ligonių išgyvenamumą, ieškoma naujų molekulinių žymenų, galinčių padėti prognozuoti ligos eigą ir parinkti tinkamą gydymą. Taikant naujausius molekulinės analizės metodus neseniai nustatyta, kad daugiau nei pusėje priešinės liaukos navikų vyksta chromosomų aberacijos, sujungiančios androgenų valdomo geno TMPRSS2 promotorių su ETS transkripcijos veiksnių genais ERG, ETV1 ar ETV4. Šios aberacijos formuoja aktyvius, nuo adrogenų signalų priklausomus chimerinius onkobaltymus. Nustatyta tiesioginė sąsaja tarp chimerinio TMPRSS2-ERG transkripto susidarymo ir agresyvesnės priešinės liaukos vėžio eigos. Chimerinis transkriptas aptinkamas ne tik navikiniuose audiniuose, bet ir ligonių šlapimo nuosėdose, todėl gali būti naudojamas neinvaziniam ligos eigos stebėjimui. Manoma, kad chimerinio TMPRSS2-ERG transkripto kiekybinis nustatymas gali tapti informatyviu priešinės liaukos vėžio eigos prognozavimo metodu. ABSTRACT Key words: prostate cancer, prognostic biomarker, TMPRSS2 gene, ERG gene. Prostate cancer is the most prevalent malignancy of males characterised by the high mortality rates. Despite the actively functioning program for early detection of prostate cancer a large set of patients is still diagnosed with late-stage tumours. Prostate-specific antigen is well established biomarker of prostate cancer that significantly improved early detection of disease. New molecular biomarkers with prognostic and predictive value are under extensive evaluation in order to improve survival of patients with prostate cancer. Recently, application of novel bioinformatics strategy and molecular methods of analysis revealed frequent gene fusions involving the untranslated region of the androgen-regulated gene TMPRSS2 and the ETS family genes ERG, ETV1 or ETV4 in prostate tumours. TMPRSS2ETS gene fusions cause formation of androgen-induced onco-proteins involved in the onset and progression of a large subset of prostate cancer. Direct correlation between TMPRSS2-ERG gene fusion and poor prognosis, including frequent recurrence, was established in several studies. Preliminary results demonstrate that transcript of TMPRSS2-ERG gene fusion can be detected in the urine of patients with clinically localized prostate cancer and support further assessment of this biomarker for non-invasive detection and follow-up of patients. Recently, detection of TMPRSS2-ERG gene fusion by quantitative means is one of the most informative means for the detection and prognostication of the clinical course of prostate cancer. ĮVADAS Priešinės liaukos (PL) vėžys yra dažniausia vyrų onkologinė liga. Lietuvoje 2006 metais nustatyti 3129 nauji PL vėžio atvejai, tai 36 proc. daugiau nei 2005 m. ir 2 kartus daugiau nei 2003 m. Nepaisant šalyje aktyviai veikiančios PL vėžio ankstyvosios diagnostikos programos, pusei ligonių liga vis dar diagnozuojama pažengusiose stadijose [1]. Šiuo metu prostatos specifinis antigenas (PSA) yra plačiausiai taikomas žymuo, labai pagerinęs PL vėžio diagnostiką. Deja, naujausi tyrimai [2] atskleidė palyginti mažą PSA specifiškumą. Didelės PSA koncentracijos nustatomos ne tik PL vėžio atveju, bet ir sergant uždegiminėmis PL ligomis. Siekiant padidinti PL vėžiu sergančių ligonių išgyvenamumą, ieškoma naujų molekulinių PL vėžio žymenų, galinčių padėti prognozuoti ligos eigą ir parinkti tinkamą gydymą. Perspektyviausi nauji PL vėžio molekuliniai žyme- Sonata Jarmalaitė VU Gamtos mokslų fakultetas, Botanikos ir genetikos katedra M. K. Čiurlionio g. 21, Vilnius sonata.jarmalaite@gf.vu.lt 260 Copyright 2008 MEDICINOS TEORIJA IR PRAKTIKA. ISSN 1392-1312. All rights reserved. teorija ir praktika 2008 - T. 14 (Nr. 3), 260 265 p.
nys yra chromosomų persitvarkymų, aktyvinančių ETS šeimos onkogenus, nustatymas ir naujo PL navikams būdingo antigeno PCA3 (Prostate cancer antigen 3) raiškos analizė. Tomlins ir kiti [3], pritaikę naują bioinformacinį mikrogardelių duomenų vertinimo metodą, vadinamą vėžio išskirčių profilio analize (Cancer outlier profile analysis), nustatė, kad PL navikuose dažnai pastebima padidėjusi dviejų genų ERG ir ETV1 raiška. Šie genai priskiriami ETS (E26 transformation-specific) transkripcijos veiksnių genų šeimai. ETS šeimos baltymai yra potencialūs onkobaltymai, pasižymintys didele homologija virusiniam onkobaltymui v-ets. Padidėjusi ETS baltymų raiška skatina vėžio vystymąsi, šis pakitimas siejamas su Ewingo sarkomos ir mieloidinės leukozės patogeneze [4]. Naujausi tyrimai [3, 5, 6] parodė, kad PL navikuose ETS šeimos veiksnių raiška padidėja dėl chromosomų persitvarkymų, kurie perkelia ETS genus prie PL audiniuose aktyviai transkribuojamų genų. Tomlins ir kiti [3] nustatė, kad PL navikuose ERG ir ETV1 genų raišką aktyvina jų sekų perkėlimas prie geno TMPRSS2 (21q22.3 lokusas) promotoriaus sekų. Kiek vėliau [5] buvo nustatytas dar vienas ETS šeimos onkogenas (ETV4), kurio raišką gali aktyvinti TMPRSS2 geno promotorius. PL audiniuose TMPRSS2 geno raišką valdo androgenai, o dėl chromosomų persitvarkymų susidarę chimeriniai transkriptai taip pat tampa priklausomi nuo androgenų signalų. Chimerinių transkriptų susidarymas dėl chromosomų aberacijų dažnas reiškinys hematologiniuose navikuose ir sarkomose. Šiuose navikuose potencialūs onkogenai dėl chromosomų persitvarkymų perkeliami prie aktyviai transkribuojamų genų promotorių ir taip aktyvinama onkobaltymų raiška. Pavyzdžiui, Burkito limfomoje taip aktyvinamas c-myc onkogenas. Iki šiol panašių pakitimų, lemiančių standžiųjų navikų patogenezę, nebuvo žinoma. Chromosomų aberacijos, sujungiančios TMPRSS2 ir ETS transkripcijos veiksnių šeimos genų sekas, yra vienos pirmųjų nustatytų citogenetinių pakitimų, reikšmingų standžiųjų navikų patogenezei. ETS ŠEIMOS TRANSKRIPCIJOS VEIKSNIAI Pirmasis ETS šeimos genas, nustatytas paukščių leukozės viruso genome, yra žinomas kaip virusinis onkogenas v-ets. Vėliau giminingi ETS šeimos genai buvo nustatyti daugelyje rūšių. ETS yra didžiausia transkripcinių veiksnių šeima, kuriai priklauso 27 žmogaus, 26 pelės, 10 kirmėlės Caenorhabditis elegans ir 9 drozofilos genai. Pagal struktūrą genai gali būti suskirstyti į 11 pošeimių (ETS, ERG, ELG, ELF, ESE, ERF, TEL, PEA3, SPI, TCF ir PDEF). ETS veiksniai valdo daugiau kaip dviejų šimtų genų raišką ir yra svarbūs daugeliui biologinių vyksmų, taip pat dalyvauja kancerogenezėje. ETS veiksniai valdo tokius reikšmingus procesus kaip ląstelės dalijimasis, diferenciacija, apoptozė, angiogenezė. ETS veiksniai ypač reikšmingi epitelio ir endotelio audinių, kraujodaros, nervų ir endokrininės sistemų vystymuisi ir dalyvauja ląstelių dalijimesi bei migracijoje. Žinduolių ląstelėse ETS baltymai aktyvina augimo veiksnių raišką, taip pat dalyvauja Ras onkogeno signaliniame kelyje [7]. Su PL vėžiu siejami trys ETS transkripcijos veiksnių šeimos nariai: ERG, ETV1 ir ETV4. ERG yra pirmasis nustatytas ETS šeimos onkobaltymas, pasižymintis 70 proc. homologija v-ets N-galo sekai. ERG genas koduojamas 21 chromosomos q22.2 lokuse, netoli TMPRSS2 geno. ERG genas sudarytas iš 11 egzonų, kurie koduoja 486 aminorūgščių baltymą, funkciniai domenai aptinkami 5 ir 6 egzonuose. ERG translokacija į aktyvios raiškos regionus aptinkama ūmiose mielogeninėse leukozėse, Ewingo sarkomos ir PL navikuose. ETV1 baltymas pirmą kartą buvo nustatytas Ewingo sarkomoje, kur dažnai vyksta ETV1 geno susijungimas su EWS genu. ETV1 genas koduojamas 7-osios chromosomos trumpajame (p) petyje, jis sudarytas iš 14 egzonų, kurie koduoja 477 aminorūgščių baltymą. Baltymo sąveikos su DNR domenas aptinkamas paskutiniame egzone. ETV4 baltymas nustatytas 1993 m. kaip baltymas, aktyvinantis adenoviruso E1A sekų raišką. ETV4 koduojamas 17 chromosomos q21 lokuse, genas sudarytas iš 13 egzonų, kurie koduoja 484 aminorūgščių baltymą. TMPRSS2 GENAS IR JO PRODUKTAS TMPRSS2 (Transmembrane protease, serine 2) genas klonuotas 1997 metais [8]. Jis yra 21q22.3 lokuse. Geną sudaro 14 egzonų, kurie koduoja 492 aminorūgščių baltymą. Jo molekulinė masė apie 70 kda [9]. TMPRSS2 yra II tipo membraninė serino peptidazė, kurios raišką ir aktyvumą valdo androgenai [10]. Jos pagrindiniai domenai yra serino peptidazės domenas, dviejų tipų receptoriaus domenai (SRCR ir LDL) ir transmembraninis domenas. TMPRSS2 baltymas aptinkamas ląstelės plazminėje membranoje, baltymo tarpląstelinis domenas sąveikauja su tarpląstelinio užpildo komponentais ir baltymais, esančiais ląstelių paviršiuje. Inaktyvinus TMPRSS2 geną, bandomųjų gyvūnų gemalai vystosi normaliai, gyvūnai yra fertilūs, jų elgsena ir organų funkcijos normalios, tačiau sutrinka augimo tempai [9]. Bandomosios pelės, kurių inaktyvuojami abu TMPRSS2 geno aleliai, yra smulkesnės ir mažesnio svorio nei laukiniai gyvūnai. TMPRSS2 geno raiška nustatoma daugelyje žmogaus organų: priešinėje liaukoje, storojoje žarnoje, skrandyje, kasoje, seilių liaukose, inkstuose, kepenyse ir plaučiuose [8]. Didžiausia TMPRSS2 geno raiška nustatoma PL vėžio ląstelėse [11], geno raišką stipriai sužadina androgenai [12]. CHIMERINIAI TMPRSS2-ETS TRANSKRIPTAI IR JŲ TYRIMO METODAI Chromosomų persitvarkymai gali būti tiriami naudojant molekulinės citogenetikos ar molekulinės genetikos teorija ir praktika 2008 - T. 14 (Nr. 3) 261
metodus. Fluorescencinė in situ hibridizacija (FISH) leidžia nustatyti chromosomų trūkio ir susijungimo vietas. Kadangi TMPRSS2 ir ERG genai yra netoli vienas kito 21-ojoje chromosomoje, delecijai ar translokacijai nustatyti dažniausiai naudojamas signalų atsiskyrimo (break-apart) metodas. Skirtingomis fluorescencinėmis žymėmis (dažniausiai naudojamas raudonas ir žalias signalas) pažymimos 5 ir 3 ERG geno sritys. Tiksliam sekų pažymėjimui naudojama dirbtinė bakterinė chromosoma (BAC), nešanti žymėtą tiriamąją geno seką. Nesant chromosomų persitvarkymo, raudonas ir žalias ERG signalai matomi kaip geltonos spalvos švytėjimas. TMPRSS2 sekų įsiterpimas dėl translokacijos atskiria raudoną ir žalią ERG geno signalą, o delecija, sujungianti 5 TMPRSS2 seką su 3 ERG seka pašalina žalią ERG signalą. FISH metodu nustatyta, kad TMPRSS2 lokuso chromosominiai persitvarkymai aptinkami daugiau nei pusėje PL navikų. Dažniausiai geno promotorius jungiasi su ERG koduojančia seka (55 proc. visų TMPRSS2 mutacijų), rečiau (apie 2 proc. visų TMPRSS2 mutacijų) prie geno promotoriaus jungiasi ETV1 ar ETV4 onkogenai [13, 5, 6]. Tačiau net 11 proc. TMPRSS2 geno persitvarkymų yra įvykę nedalyvaujant ERG, ETV1 ar ETV4 genams [13]. Tikėtina, kad šių persitvarkymų metu prie TMPRSS2 geno promotoriaus jungiasi kiti potencialūs onkogenai. Kadangi TMPRSS2 ir ERG genai yra arti vienas kito, daugeliu atvejų chimerinis TMPRSS2-ERG transkriptas susidaro dėl didelės (apie 3 Mbp) DNR segmento delecijos 21q22 lokuse [14, 15]. Genai taip pat gali susijungti įvykus subalansuotai ar nesubalansuotai translokacijai. S. Perner [10], ištyręs 237 mėginius, 48,5 proc. mėginių nustatė TMPRSS2-ERG sekų susijungimą. 30 proc. atvejų susijungimas vyko dėl delecijos, o 18,5 proc. dėl translokacijos. TMPRSS2 geno transkripcijos pradžios kodonas (ATG) yra 2-ajame egzone, o ERG geno ATG kodonas 4-jame egzone. Tik TMPRSS2 1-ojo ar 2-ojo egzonų ir ERG 4-ojo egzono chimeriniai transkriptai galėtų koduoti natyvų ERG onkobaltymą [14]. Detali chimerinių transkriptų sekos analizė atskleidė neįtikėtinai gausią genų susijungimo taškų įvairovę. Molekulinės genetikos metodais chimeriniai transkriptai aptinkami vykdant atvirkštinės transkripcijos (RT-PGR) reakciją arba kiekybinę tikro laiko analizę. RT-PGR būdu nustatyti chimeriniai transkriptai toliau gali būti sekvenuojami. Ši analizė parodė, kad genų TMPRSS2 ir ERG susijungimas gali vykti skirtinguose taškuose. Šiuo metu nustatyta 17 skirtingo tipo chimerinių transkriptų [16, 17, 3], tačiau nėra tiksliai žinoma, keli iš jų koduoja funkcionalų baltymą. Chimerinių transkriptų sekvenavimas [16, 5] parodė, kad sekų susijungime gali dalyvauti TMPRSS2 geno 1, 2 ir 3 egzonai, o ERG geno 2, 3, 4, 5 ir 6 egzonai. Dalies chimerinių sekų skaitymo rėmelyje yra stop kodonas, todėl funkcionalaus baltymo koduoti jie negali, tačiau dauguma chimerų koduoja normalų arba kiek trumpesnį ERG baltymą arba chimerinį TMPRSS2-ERG baltymą [16]. Dažniausiai (iki 86 proc.) chimeriniai transkriptai susidaro susijungiant pirmajam TMPRSS2 egzonui su 4-uoju ERG egzonu [16, 5]. Padidėjusi ETV1 raiška pastebima 616 proc. PL navikų, tačiau tik retais atvejais nustatomas TMPRSS2-ETV1 sekų susijungimas [13]. Neseniai [6] nustatyta, kad ETV1 raišką PL navikuose gali valdyti kitų genų promotoriai, prie kurių perkeliama ETV1 geno seka. Kito ETS šeimos geno ETV4 padidėjusi raiška pastebima tik pavieniuose PL navikuose. Ištyrus 98 pirminius PL navikus, tik dviejuose nustatytas TMPRSS2 ir ETV4 sekų susijungimas [5]. TMPRSS2-ERG chimerinis transkriptas nustatytas PL vėžio ląstelių linijose VCaP, DuCaP ir NCI-H660, o TMPRSS2-ETV1 chimerinis transkriptas aptiktas LNCaP ląstelių linijoje [3, 16]. Įdomu, kad vėžinėse ląstelių linijose nustatyti dviejų tipų transkriptai, kurie sintezuojami vienu metu tose pačiose ląstelėse. Susijungimas vyko tarp TMPRSS2 1-ojo egzono ir ERG 4-ojo egzono bei tarp 1-ojo ir 5-ojo egzonų. Dviejų tipų transkriptai taip pat aptinkami ir pirminiuose PL navikuose. TMRSS2-ERG PRIEŠINĖS LIAUKOS VĖŽIO ŽYMUO Maždaug pusėje PL karcinomų nustatomas TMPRSS2 ir ERG genų susijungimas [3, 18, 10, 19], aktyvinantis ERG onkogeno raišką. Skirtinguose tyrimuose pirminiuose PL navikuose nustatytas genų TMPRSS2-ERG susijungimo dažnis svyruoja nuo 15 iki 78 proc. (1 lentelė). Daugumoje PL navikų (beveik 90 proc.), nustačius padidėjusią ERG raišką, nustatomas ir TMPRSS2-ERG genų susijungimas. TMPRSS2 ir ETS genų susijungimas yra ankstyvas PL vėžio genezės vyksmas. Genų susijungimas nustatomas PL adenokarcinomose ir apie 20 proc. ikinavikinių pakitimų (Prostatic intraepithelial neoplasia, PIN), bet neaptinkamas atrofuotuose ar normaliuose prostatos audiniuose [19, 10, 29]. Aberacija, sujungianti TMPRSS2 ir ERG sekas, nustatoma ir PL navikų metastazėse (dažnis apie 30 proc.), todėl gali būti reikšminga nustatant ligos išplitimą. Genų susijungimas stebimas ne tik hormonams jautriose metastazėse, bet ir hormonų neveikiamose metastazėse [10]. Daugelio tyrimų metu siekta įvertinti sąsajas tarp TMPRSS2-ERG susijungimo ir klinikinių PL vėžio rodiklių bei nustatyti chimerinio transkripto prognozinę vertę. Kai kurių tyrimų [15, 25] metu nustatyta tiesioginė koreliacija tarp chimerinio transkripto raiškos ir naviko diferenciacijos laipsnio. Kitų tyrimų [18, 27, 13] metu pastebėta sąsaja tarp genų susijungimo ir naviko stadijos. Taip pat 262 teorija ir praktika 2008 - T. 14 (Nr. 3)
1 lentelė. TMPRSS2 ir ERG bei kitų ETS šeimos genų susijungimo dažnio tyrimai pirminiuose priešinės liaukos navikuose Autorius Tiriamoji medžiaga Tyrimo metodas Tomlins ir kt., 2005 [3] 29 PLN FISH ; AT-PGR TMPRSS2-ETS susijungimo dažnis +ERG +ETV1, +ETV4 55 proc. 24 proc. ETV1 Tomlins ir kt., 2006 [5] 98 PLN AT-PGR (Q-PGR), FISH 2 proc. ETV4 Tomlins ir kt., 2007 [6] 19 PLN 47 proc. 16 proc. ETV1 Demichelis ir kt., 2007 [20] 111 PLN AT-PGR (Q-PGR), FISH 15 proc. Perner ir kt., 2006 [18] 118 PLN FISH, Q-PGR 49 proc. Perner ir kt., 2007 [10] 237 PLN; 26 PIN FISH 48,5 proc. PLN; 19 proc. PIN Mosquera ir kt., 2007 [21] 253 PLN FISH 47 proc. Laxman ir kt., 2006 [22] 19 ŠN AT-PGR (Q-PGR) 42 proc. Laxman ir kt., 2008 [23] 234 ŠN (138 ligoniai, 96 sveiki asme- Q-PGR 41 proc. ŠN ligonių 27 proc. ŠN sveikų nys) Mehra ir kt., 2007 [13] 96 PLN FISH 54 proc. 2 proc. ETV1; 0 proc. ETV4 Mehra ir kt., 2007 [24] 43 PLN FISH 70 proc. Clark ir kt., 2007 [16] 26 PLN; 17 PLA; 31 73 proc. PLN; 43 proc. PLA; BPH 6 proc. BPH Rajput ir kt., 2007 [25] 196 PLN; 5 BPH AT-PGR, FISH 54,1 proc. PLN; 0 proc. BPH Attard ir kt., 2008 [15] 445 PLN FISH 30 proc. Tu ir kt., 2007 [14] 82 PLN AT-PGR (Q-PGR), FISH 43 proc. 1 proc. ETV1 Cerveira ir kt., 2006 [19] 34 PLN; 19 PIN; 14 50 proc. PLN; 21 proc. PIN AT-PGR (Q-PGR) BPH; 11 PLA Yoshimoto ir kt., 2006 [26] 15 PLN AT-PGR, FISH 40 proc. Wang ir kt., 2006 [27] 59 PLN; 8 BPH; 19 PLA AT-PGR (Q-PGR) 59 proc. PLN; 0 proc. BPH Soller ir kt., 2006 [17] 18 PLN AT-PGR, SEQ 78 proc. Nam ir kt., 2007 [28] 165 PLN AT-PGR 49 proc. Furusato ir kt., 2008 [29] 45 PLN; 14 PIN Q-PGR 67 proc. PLN; 14 proc. PIN Hessels ir kt., 2007 [30] 29 PLN; 108 ŠN (78 ligoniai, 30 sveikų asmenų) AT-PGR 59 proc. PLN; 37 proc. ŠN ligonių; 7 proc. ŠN sveikų + žymi prisijungusį ETS šeimos geną, PLN priešinės liaukos navikai, PIN- intraepinelinė neoplazija, BPH gerybinė hiperplazija, PLA sveiki priešinės liaukos audiniai, ŠN šlapimo nuosėdų mėginiai, AT-PGR atvirkštinės transkripcijos polimerazės grandininė reakcija, Q-PGR kiekybinis PGR, FISH fluorescencinė in situ hibridizacija, SEQ sekvenavimas. nustatyti TMPRSS2-ERG sekų susijungimą turinčių navikų morfologiniai ypatumai [21]. F. Demichelis ir kiti [20] ištyrė 252 PL navikus ir nustatė statistiškai patikimą koreliaciją tarp TMPRSS2-ERG susijungimo ir išgyvenamumo. Ligonių, kurių PL navikuose nustatytas TMPRSS2-ERG susijungimas, išgyvenamumas buvo mažesnis nei ligonių, neturinčių šios mutacijos. Šiame tyrime vidutinis ligonių stebėjimo laikas buvo 9 metai. Kelių tyrimų [28, 31, 15] metu nustatyta tiesioginė koreliacija tarp genų susijungimo ir ligos atkryčio (recidyvavimo). Nam su bendradarbiais [31] nustatė, kad ligonių, kurių navikuose nustatomas chimerinis transkriptas, ligos atkryčio (vertintas biocheminis atkrytis, t. y. PSA koncentracijos padidėjimas) per 5 metus tikimybė yra daug didesnė (58,4 proc. vs 8,1 proc., P < 0,0001) nei ligonių, neturinčių šio žymens. Šiame tyrime multivariacinė analizė parodė, kad TMPRSS2-ERG aberacija yra patikimas, nuo ligos stadijos, laipsnio ir PSA lygio nepriklausomas PL vėžio prognozinis žymuo. Ligos atkrytis buvo susijęs su tam tikros sekos chimeriniais TMPRSS2-ERG transkriptais [27]. Chimerinių transkriptų, koduojančių natyvų ERG baltymą, raiška koreliavo su sunkia ligos eiga, o sutrumpėjusią seką koduojančių transkriptų raiška tokios įtakos neturėjo. Dar 1977 m. buvo nustatyta, kad onkologinėmis ligo- teorija ir praktika 2008 - T. 14 (Nr. 3) 263
mis sergančių ligonių organizmo skysčiuose (kraujo serume, šlapime, seilėse) gali būti aptinkami nemaži laisvų nukleorūgščių (DNR ir RNR) kiekiai (apžvelgta [32]). Tik pastaruoju metu, pasiekus aukštą genetinių tyrimų technologijų lygį, pavyko nustatyti, kad šioje cirkuliuojančioje DNR ir RNR aptinkamos pažaidos, būdingos pirminiam navikui. Manoma, kad ši neląstelinė DNR ir RNR į organizmo skysčius patenka žuvus pavienėms naviko ląstelėms. S. A. Tomlins grupė [22] viena pirmųjų chimerinių TMPRSS2-ERG transkriptų pabandė ieškoti sergančiųjų šlapime. Ištyrus 19 ligonių šlapimo nuosėdas, 42 proc. mėginių nustatytas chimerinis transkriptas. Tyrimai FISH metodu patvirtino, kad chromosomos persitvarkymas yra ir ligonių pirminiuose navikuose. Didesnėje 78 ligonių grupėje 37 proc. šlapimo nuosėdų mėginių nustatytas chimerinis transkriptas [30]. Kartu atliekant PCA3 transkriptų analizę, bendras šių dviejų molekulinių neinvazinių žymenų informatyvumas siekė 73 proc. APIBENDRINIMAS ETS šeimos transkripcijos veiksnių aktyvinimas dėl DNR sekų perkėlimo prie PL aktyviai transkribuojamo TMRSS2 geno promotoriaus yra reikšmingas PL vėžio genezės vyksmas. TMPRSS2-ERG chimerinis transkriptas yra informatyvus PL vėžio žymuo, nuo kitų PL vėžio rodiklių besiskiriantis nepriklausoma prognozine verte. TMPRSS2- ERG chimerinis transkriptas aptinkamas ne tik navikiniuose audiniuose, bet ir ligonių šlapimo nuosėdose, todėl gali būti naudojamas neinvaziniam ligos eigos stebėjimui. PADĖKA Apžvalgos ruošimą parėmė Valstybinis mokslo ir studijų fondas, sutarties Nr. C03/2007, projekto registracijos Nr. C-07031. LITERATŪRA 1. Kurtinaits J. Pagrindiniai onkologinės pagalbos rezultatai Lietuvoje. 2006 metai. Vilniaus universiteto Onkologijos instituto Vėžio registro informacinis leidinys: Vilnius; 2008. 2. Perry AS, Foley R, Woodson K and Lawler M. The emergign roles of DNA methylation in the clinical management of prostate cancer. Endocr Relat Cancer. 2006 Jun; 13(2): 357377. 3. Tomlins SA, Rhodes DR, Perner S, Dhanasekaran SM, Mehra R, Sun X-W et al. Recurrent Fusion of TMPRSS2 and ETS Transcription Factor Genes in Prostate Cancer. Science. 2005 Oct 28; 310(57480): 644648. 4. Rubin MA, Chinnaiyan AM. Bioinformatics approach leads to the discovery of the TMPRSS2:ETS gene fusion in prostate cancer. Lab Invest. 2006 Nov; 86(11): 10991102. 5. Tomlins SA, Mehra R, Rhodes DR, Smith LR, Roulston D, Helgenson BE et al. TMPRSS2:ETV4 Gene Fusions Define a Third Molecular Subtypr of Prostate Cancer. Cancer Res. 2006 Apr 1; 66(7): 33963400. 6. Tomlins SA, Laxman B, Dhanasekaran SM, Helgeson BE, Cao X, Morris DS et al. Distinct classees of chromosomal rearrangements create oncogenic ETS gene fusions in prostate cancer. Nature. 2007 Aug 2; 448(7153): 595601. 7. Gutierrez-Hartman A, Duval DL, Bradford AP. ETS transcription factors in endocrine systems. Trends Endocrinol Metab. 2007 MayJun; 18(4):1508. 8. Paoloni-Giacobino A, Chen H, Peitsch MC, Rossier C, Antonarakis SE. Cloning of the TMPRSS2 Gene, With Encoddes a Novel Serine Protease with Transmembrane, LDLRA, and SRCR Domains and Maps to 21q22.3. Genomics. 1997 Sep 15; 44(3): 309320. 9. Kim TS, Heinlein C, Hackman RC, Nelson PS. Phenotypic Analysis of Mice Lacking the TMPRSS2-Encoded Protease. Mol Cell Biol. 2006 Feb; 26(3): 965975. 10. Perner S, Mosquera J-M, Demichelis F, Hofer MD, Paris PL, Simko J et al. TMPRSS2-ERG fusion prostate cancer: an early molecular event associated with invasion. Am J Surg Pathol. 2007 Jun; 31(6): 8828. 11. Vaarala MH, Povari KS, Kyllönen A, Lukkariene O, Vhiko P. Expression of transmembrane serine protease TMPRSS2 in mouse and human tissues. J Pathol. 2001 Jan; 193(1): 134 140. 12. Lin B, Ferguson C, White JT, Wang S, Vessella R, True LD et al. Prostate-localized and Androgen-regulated Expression of the Membrane-bound Serine Protease TMPRSS2. Cancer Res. 1999 Sep 1; 59(17): 41804. 13. Mehra R, Tomlins SA, Shen R, Nadeem O, Wang L, Wei JT et al. Comprehensive assessment of TMPRSS2 and ETS family gene aberrations in clinically localized prostate cancer. Mod Pathol. 2007 May; 20(5): 538544. 14. Tu JJ, Rohan S, Kao J, Kitabayashi N, Mathew S, Chen Y-T. Gene fusion betwen TMPRSS2 and ETS family genes in prostate cancer: frequency and transcript varaint analysis by RT-PCR and FISH on paraffin-embedded tissues. Mod Pathol. 2007 Sep; 20(9): 9218. 15. Attard G, Clark J, Ambroisine L, Fisher G, Kovacs G, Flohr P et al. Duplication of the fusion of TMPRSS2 to ERG sequrnces identifies fatal human prostate cancer. Oncogene. 2008 Jan 10; 27(3): 25363. 16. Clark J, Merson S, Jhavar S, Flohr P, Edwards S, Foster CS et al. Diversity of TMPRSS2-ERG fusion transcripts in the human prostate. Oncogene. 2007 Apr 19; 26(18): 266773. 17. Soller MJ, Isaksson M, Elfving P, Soller W, Lundgren R, Panagopoulos I. Confirmation of the frequency of the TMPRSS2/ ERG fusion gene in prostate cancer. Genes Chromosomes Cancer. 2006 Jun; 45(7): 7179. 18. Perner S, Demichelis F, Beroukhim R, Schmidt FH, Mosquera J-M, Setlur S et al. TMPRSS2:ERG Fusion-Associated Deletions Procide Insight into the Heterogenity of Prostate Cancer. Cancer Res. 2006 Sep 1; 66(17): 833741. 19. Cerveira N, Ribeiro FR, Peixoto A, Costa V, Henrique R, Jeronimo C et al. TMPRSS2-ERG Gene Fusion Causing ERG Overexpression Precedes Chromosome Copy Number Changes in Prostate Carcinomas and Paired HGPIN Lesions. Neoplasia. 2006 Oct; 8(10): 82632. 20. Demichelis F, Fall K, Perner S, Andren O, Schmidt F, Setlur SR et al. TMPRSS2:ERG gene fusion associated with lethal prostate cancer in a watchfu waiting cohort. Oncogene. 2007 Jul 5; 26(31): 45969. 21. Mosquera JM, Perner S, Demichelis F, Kim R, Hofer MD, Mertz KD et al. Morphological features of TMPRSS2-ERG gene fusion prostate cancer. J Pathol. 2007 May; 212(1): 91101. 22. Laxman B, Tomlins SA, Mehra R, Morris DS, Wang L, Helgeson BE et al. Noninvasive Detection of TMPRSS2:ERG Fusion Transcripts in the Urine of Men with Prostate Cancer. Neoplasia. 2006 Oct; 8(10): 8858. 23. Laxman B, Morris DS, Yu J, Siddiqui J, Cao J, Mehra R. et al. A first-generation multiplex biomarker analysis of urine for the early detection of prostate cancer. Cancer Res. 2008 Feb 1; 68(3): 6459. 24. Mehra R, Han B, Tomlins SA, Wang L, Menon A, Wasco MJ et al. Heterogeneity of TMPRSS2 gene rearrangements in multifocal prostate adenocarcinoma: molecular evidence for an in- 264 teorija ir praktika 2008 - T. 14 (Nr. 3)
dependent group of diseases. Cancer Res. 2007 Sep 1; 67(17): 79915. 25. Rajput AB, Miller MA, De Luca A, Boyd N, Leung S, Hurtado- Coll A et al. Frequency of the TMPRSS2:ERG gene fusion is increased in moderate to poorly differentiated prostate cancer. J Clin Pathol. 2007 Nov; 60(11): 11856. 26. Yoshimoto M, Joshua AM, Chilton-MacNeill S, Bayani J, Selvarajah S, Evans AJ et al. Three-Color FISH Analysis of TMPRSS2/ERG Fusions in Prostate Cancer Indicates That Genomic Microdeletion of Chromosome 21 Is Associated with Rearrangement. Neoplasia. 2006 Jun; 8(6): 4659. 27. Wang J, Cai Y, Ren C, Ittmann M. Expression of Variant TMPRSS2/ERG Fusion Messenger RNAs Is Associated with Aggressive Prostate Cancer. Cancer Res. 2006 Sep 1; 66(17): 834751. 28. Nam RK, Sugar L, Yang W, Srivastava S, Klotz LH, Yang L-Y et al. Expression of the TMPRSS2:ERG fusion gene predicts cancer recurrence after surgey for localised prostate cancer. Br J Cancer. 2007 Dec 17; 97(12): 16905. 29. Furusato B, Gao CL, Ravindranath L, Chen Y, Cullen J, McLeod DG et al. Mapping of TMPRSS2-ERG fusions in the context of multi-focal prostate cancer. Mod Pathol. 2008 Feb; 21(2): 6775. 30. Hessels D, Smit FP, Verhaegh GW, Witjes JA, Cornel EB, Schalken JA. Detection of TMPRSS2-ERG fusion transcripts and prostate cancer antigen 3 in urinary sediments may improve diagnosis of prostate cancer. Clin Cancer Res. 2007 Sep 1; 13(17): 51038. 31. Nam RK, Zang WW, Loblaw DA, Klotz LH, Trachtenberg J, Jewett MA et al. A genome-wide association screen identifies regions on chromosomes 1q25 and 7p21 as risk loci for sporadic prostate cancer. Prostate cancer Prostatic Dis. 2007; Sep 18. 32. Fleischhacker M, Schmidt B. Circulating nucleic acids (CNAs) and cancer-a survey. Biochim Biophys Acta. 2007 Jan; 1775(1):181232. Straipsnis gautas 2008 m. liepos 14 d., aprobuotas 2008 m. rugsėjo 19 d. Submitted July 14, 2008, accepted September 19, 2008. teorija ir praktika 2008 - T. 14 (Nr. 3) 265