cardiovascularКардиоваскулярная терапия и профилактикаCardiovascular Therapy and Prevention1728-88002619-0125«SILICEA-POLIGRAF» LLC10.15829/1728-8800-2024-4174YWSGPMcardiovascular-4174Research ArticleПРАКТИЧЕСКИЙ ОПЫТАнализ возможности применения результатов секвенирования транскриптома при выборе лекарственной терапии пациентов с колоректальным ракомPotential of using transcriptome sequencing data in choosing therapy for patients with colorectal cancerhttps://orcid.org/0000-0002-3853-4185АпалькоС. В.ApalkoS. V.

Светлана Вячеславовна Апалько — к.б.н., биолог, начальник сектора биобанкирования и трансляционной медицины, заведующая ЛМД и АМ.

Санкт-Петербург

Saint Petersburg

svetlana.apalko@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-5662-8663ШиманскийВ. С.ShimanskyV. S.

Валентин Сергеевич Шиманский — биолог.

Санкт-Петербург

Saint Petersburg

shimansky.valya@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-6775-2467КельА.KelA.

Александр Кель — PhD, главный исполнительный директор и руководитель отдела безопасности.

Вольфенбюттель

Wolfenbüttel

alexander.kel@genexplain.comhttps://orcid.org/0000-0002-5100-5229СушенцеваН. Н.SushentsevaN. N.

Наталья Николаевна Сушенцева — биолог, начальник лаборатории.

Санкт-Петербург

Saint Petersburg

natalia@sushentseva.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5113-0057ТюкавинаН. В.TyukavinaN. V.

Нина Владимировна Тюкавина — зав. отделением, врач-онколог высшей квалификационной категории.

Санкт-Петербург

Saint Petersburg

b40@zdrav.spb.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5850-0599КоваленкоС. А.KovalenkoS. A.

Сергей Алексеевич Коваленко — зав. онкологическим отделением, хирург-онколог высшей категории.

Санкт-Петербург

Saint Petersburg

b40@zdrav.spb.ruhttps://orcid.org/0000-0001-5036-1259ЩербакС. Г.ShcherbakS. G.

Сергей Григорьевич Щербак — д.м.н., профессор, заслуженный врач РФ, главный врач.

Санкт-Петербург

Saint Petersburg

b40@zdrav.spb.ruСПбГБУЗ "Городская больница № 40 Курортного района"; ФГБОУ ВО "Санкт-Петербургский  государственный университет"Kurortny District Сity Hospital № 40; Saint Petersburg State UniversitygeneXplain Gmb HgeneXplain GmbHСПбГБУЗ "Городская больница № 40 Курортного района"Kurortny District Сity Hospital № 402024301220242311Биобанкирование41744174Copyright © Апалько С.В., Шиманский В.С., Кель А., Сушенцева Н.Н., Тюкавина Н.В., Коваленко С.А., Щербак С.Г., 20252025Апалько С.В., Шиманский В.С., Кель А., Сушенцева Н.Н., Тюкавина Н.В., Коваленко С.А., Щербак С.Г.Apalko S.V., Shimansky V.S., Kel A., Sushentseva N.N., Tyukavina N.V., Kovalenko S.A., Shcherbak S.G.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://cardiovascular.elpub.ru/jour/article/view/4174

Целью этой работы является проверка применимости компьютерного моделирования молекулярных процессов на основании данных РНК секвенирования для предсказания эффективности таргетной терапии. В нашем исследовании использовались образцы тканей трех пациентов, больных колоректальным раком, полученные из резекционного материала после гемиколонэктомии. Все пациенты находились на паллиативном лечении и получали противоопухолевую лекарственную терапию по стандартной схеме и таргетные препараты с учетом RAS и BRAF статуса. Было проведено секвенирование транскриптома опухолевой и здоровой ткани каждого пациента и проведен поиск мастер-регуляторов в опухолевой ткани. В результате исследования для каждого пациента был найден список мастер-регуляторов и спрогнозированы возможные терапевтические агенты, наиболее подходящие для подавления опухолевого процесса. Для двух пациентов с летальным исходом наши расчеты показали наличие более приоритетных целей для препаратов нежели назначенные в ходе лечения. У выжившего пациента также были найдены предположительно более эффективные цели, однако в этом случае назначенные препараты частично совпадали с моделью.  Таким образом, мы показали возможность применения компьютерного моделирования молекулярного профиля аденокарциномы кишечника для предсказания эффективности терапии, однако для определения клинического потенциала данной методики требуется проведение исследования на расширенной выборке.

Aim

Aim. To study the applicability of RNA (ribonucleic acid) sequencing with master regulator identification for predicting the effectiveness of targeted therapy in patients with colorectal cancer.

Materials and methods

Materials and methods. Tissue samples from three patients with colorectal cancer obtained from postoperative material were used. All patients received palliative antitumor therapy in standard regimens in accordance with the tumor location and the status of RAS and BRAF gene mutations. The transcriptome of tumor and healthy tissue of each patient was sequenced, and master regulators in the tumor tissue were analyzed.

Results

Results. A list of master regulators was found for each patient and possible therapeutic agents most suitable for suppressing the tumor process were predicted.

Conclusion

Conclusion. The potential of computer analysis of the molecular profile of colorectal adenocarcinoma in predicting the effectiveness of therapy is shown. However, to determine the clinical potential of this technique, a study on a wider sample is required.

РНК-секвенированиеколоректальный рактранскриптоммастер-регуляторытаргетная терапияRNA sequencingcolorectal cancertranscriptomemaster regulatorstargeted therapyReferencesУсова Е. И., Алиева А. С., Яковлев А. Н. и др. Роль мультиомиксных технологий и генетического анализа в диагностике и прогнозировании сердечно-сосудистых заболеваний. Российский журнал персонализированной медицины. 2022;2(2):6-16. doi:10.18705/2782-3806-2022-2-2-6-16.Usova EI, Alieva AS, Yakovlev AN, et al. The role of multi-omics technologies and genetic analysis in the diagnosis and prediction of cardiovascular diseases. Russian Journal for Personalized Medicine. 2022;2(2):6-16. (In Russ.) doi:10.18705/2782-3806-2022-2-2-6-16.Ялаев Б. И., Тюрин А. В., Хусаинова Р. И. Мультиомиксные подходы к поиску молекулярногенетических предикторов остеопороза. Гены и Клетки. 2022; 17(1):13-8. doi:10.23868/202205002.Yalaev BI, Tyurin AV, Khusainova RI. Multiomics approaches to search for molecular-genetic predictors of osteoporosis. Genes & Cells. 2022;17(1):13-8. (In Russ.) doi:10.23868/202205002.Калия М., Бейсбарт Т., Кель А. Э. Мастер-регуляторы, связанные с плохим прогнозом при глиобластоме. Биомедицинская химия. 2021;67(3):201-12. doi:10.18097/PBMC20216703201.Kalya M, Beißbarth T, Kel AE. Master Regulators Associated with Poor Prognosis in Glioblastoma Multiforme. Biomed Khim. 2021;67(3):201-12. (In Russ.) doi:10.18097/PBMC20216703201.Tsimberidou AM, Fountzilas E, Bleris L, et al. Transcriptomics and solid tumors: The next frontier in precision cancer medicine. Semin Cancer Biol. 2022;84:50-9. doi:10.1016/j.semcancer.2020.09.007.5.Tsimberidou AM, Fountzilas E, Bleris L, et al. Transcriptomics and solid tumors: The next frontier in precision cancer medicine. Semin Cancer Biol. 2022;84:50-9. doi:10.1016/j.semcancer.2020.09.007.5.Chung F-H, Chiang Y-R, Tseng A-L, et al. Functional module connectivity map (FMCM): A framework for searching repurposed drug compounds for systems treatment of cancer and an application to colorectal adenocarcinoma. PLoS ONE. 2014;9:e86299. doi:10.1371/journal.pone.0086299.Chung F-H, Chiang Y-R, Tseng A-L, et al. Functional module connectivity map (FMCM): A framework for searching repurposed drug compounds for systems treatment of cancer and an application to colorectal adenocarcinoma. PLoS ONE. 2014;9:e86299. doi:10.1371/journal.pone.0086299.De Bastiani MA, Klamt F. Integrated transcriptomics reveals master regulators of lung adenocarcinoma and novel repositioning of drug candidates. Cancer Med. 2019;8:6717-29. doi:10.1002/ cam4.2493.De Bastiani MA, Klamt F. Integrated transcriptomics reveals master regulators of lung adenocarcinoma and novel repositioning of drug candidates. Cancer Med. 2019;8:6717-29. doi:10.1002/ cam4.2493.Vargas DM, De Bastiani MA, Parsons RB, et al. Parkinson's disease master regulators on substantia nigra and frontal cortex and their use for drug repositioning. Mol Neurobiol. 2021;58:1517-34. doi:10.1007/s12035-020-02203-x.Vargas DM, De Bastiani MA, Parsons RB, et al. Parkinson's disease master regulators on substantia nigra and frontal cortex and their use for drug repositioning. Mol Neurobiol. 2021;58:1517-34. doi:10.1007/s12035-020-02203-x.Langmead B, Trapnell С, Pop M, et al. Ultrafast and memory-efficient alignment of short DNA sequences to the human genome. Genome Biol. 2009;10:R25. doi:10.1186/gb-2009-10-3-r25.Langmead B, Trapnell С, Pop M, et al. Ultrafast and memory-efficient alignment of short DNA sequences to the human genome. Genome Biol. 2009;10:R25. doi:10.1186/gb-2009-10-3-r25.Liao Y, Smyth GK, Shi W. featureCounts: an efficient general purpose program for assigning sequence reads to genomic features. Bioinformatics. 2014;30:923-30. doi:10.1093/bioinformatics/btt656.Liao Y, Smyth GK, Shi W. featureCounts: an efficient general purpose program for assigning sequence reads to genomic features. Bioinformatics. 2014;30:923-30. doi:10.1093/bioinformatics/btt656.Слугин Е., Левченко Е., Имянитов Е. и др. Оценка роли мутации EGFR при определении тактики хирургического лечения немелкоклеточного рака легкого. Вопросы онкологии. 2021;67(3):315-22. doi:10.37469/0507-3758-2021-67-3-315-322.Slugin E, Levchenko E, Imyanitov E, et al. Evaluation of the role of EGFR mutation in determining the tactics of surgical treatment of non-small cell lung cancer. Issues in Oncology. 2021;67(3):315-22. (In Russ.) doi:10.37469/0507-3758-2021-67-3-315-322.Тороповский А. Н., Павлова О. Н., Викторов Д. А., и др. Молекулярно-генетические механизмы сигнального каскада RAS-RAF-MEK-ERK, связанные с развитием опухолевого процесса и назначением таргетных препаратов при колоректальном раке. Вестник медицинского института "РЕАВИЗ". Реабилитация, Врач и Здоровье. 2021;(4): 25-35. doi:10.20340/vmi-rvz.2021.4.MORPH.3.Toropovsky AN, Pavlova ON, Viktorov DA, et al. Molecular-genetic mechanisms of the signal cascade RAS-RAF-MEK-ERK associated with the development of the tumor process and the purpose of targeted drugs for colorectal cancer. Bulletin of the Medical Institute "REAVIZ" (Rehabilitation, Doctor and Health). 2021;(4):25-35. (In Russ.) doi:10.20340/vmi-rvz.2021.4.MORPH.3.Чехонин В. П., Шеин С. А., Корчагина А. А., Гурина О. И. Роль VEGF в развитии неопластического ангиогенеза. Вестник Российской академии медицинских наук. 2012;(2):23-34. doi:10.15690/vramn.v67i2.119.Chekhonin VP, Shein SA, Korchagina AA, Gurina OI. VEGF in neoplastic angiogenesis. Annals of the Russian academy of medical sciences. 2012;(2):23-34. (In Russ.) doi:10.15690/vramn.v67i2.119.Кузнецова О. М., Хадашева З. С., Смирнова И. П. Ингибиторы фактора роста эндотелия сосудов и тирозинкиназных рецепторов как направление антиангиогенной терапии опухолей. Вестник Чеченского государственного университета им. А. А. Кадырова. 2016;4(24):60-6.Kuznetsova OM, Khadasheva ZS, Smirnova IP. Inhibitors of vascular endothelial growth factor and tyrosine kinase receptors as a direction of antiangiogenic therapy of tumours. Chechen State University named after A. A. Kadyrov. 2016;4(24):60-6. (In Russ.)Андреев Д. А., Завьялов А. А., Кокушкин К. А., Давыдовская М. В. Cовременные таргетные препараты в терапии метастатического рака прямой кишки. Доказательная гастроэнтерология. 2018;7(2): 21-9. doi:10.17116/dokgastro20187221.Andreev DA, Zav’yalov AA, Kokushkin KA, Davydovskaya MV. The application of the modern target medications for the treatment of metastatic colorectal cancer. Russian Journal of Evidence-Based Gastroenterology. 2018;7(2):21-9. (In Russ.) doi:10.17116/dokgastro20187221.Савельева О. Е., Перельмутер В. М., Таширева Л. А. и др. Воспаление как терапевтическая мишень при комплексном лечении злокачественных опухолей. Сибирский онкологический журнал. 2017;16(3):65-78. doi:10.21294/1814-4861-2017-16-3-65-78.Savelieva OE, Perelmuter VM, Tashireva LA, et al. Inflammation as a therapeutic target in the complex treatment of malignant tumors. Siberian Journal of Oncology. 2017;16(3):65-78. (In Russ.) doi:10.21294/1814-4861-2017-16-3-65-78.Качмазов А. А., Болотина Л. В., Корниецкая А. Л. и др. Возможности таргетной терапии метастатического колоректального рака с гиперэкспрессией HER2: клинический случай. Медицинский Совет. 2019;(19):126-31. doi:10.21518/2079-701X-2019-19-126-131.Kachmazov AA, Bolotina LV, Kornietskaya AL, et al. Possibilities of therapeutic use of HER2-inhibitorsin metastatic colorectal cancer: a case report. Meditsinskiy sovet = Medical Council. 2019; (19):126-31. (In Russ.) doi:10.21518/2079-701X-2019-19-126-131.Чепорова М. С., Чепоров С. В., Трякин А. А. Выбор лечения химиорефрактерного рака толстой кишки. Злокачественные опухоли. 2023;13(3):56-63. doi:10.18027/2224-5057-2023-13-3-56-63.Cheporova MS, Cheporov SV, Tryakin AA. The choice of treatment for chemorefractory colon cancer. Malignant tumours. 2023;13(3):56-63. (In Russ.) doi:10.18027/2224-5057-2023-13-3-56-63.Shakoori A, Ougolkov A, Yu ZW, et al. Deregulated GSK3beta activity in colorectal cancer: its association with tumor cell survival and proliferation. Biochem Biophys Res Commun. 2005; 334(4):1365-73. doi:10.1016/j.bbrc.2005.07.041.Shakoori A, Ougolkov A, Yu ZW, et al. Deregulated GSK3beta activity in colorectal cancer: its association with tumor cell survival and proliferation. Biochem Biophys Res Commun. 2005; 334(4):1365-73. doi:10.1016/j.bbrc.2005.07.041.Стукань А. И., Мурашко Р. А., Порханов В. А. и др. Воспалительное опухолевое микро-окружение и пластичность опухолевой клетки в патогенезе колоректального рака. Онкология. Журнал им. П. А. Герцена. 2021;10(4):66-74. doi:10.17116/onkolog20211004166.Stukan AI, Murashko RA, Porkhanov VA, et al. The inflammatory tumor microenvironment and tumor cell plasticity in the pathogenesis of colorectal cancer. P. A. Herzen Journal of Oncology. 2021;10(4):66-74. (In Russ.) doi:10.17116/onkolog20211004166.Имянитов Е. Н. Клиникомолекулярные аспекты колоректального рака: этиопатогенез, профилактика, индивидуализация лечения. Практическая онкология. 2005;6(2):65-70.Imyanitov EN. Clinical and molecular aspects of colorectal cancer: etiopathogenesis, prevention, and individualization of treatment. Prakticheskaya onkologiya = Practical Oncology. 2005; 6(2):65-70. (In Russ.)Жукова А. Г., Казицкая А. С., Сазонтова Т. Г., Михайлова Н. Н. Гипоксией индуцируемый фактор (HIF): структура, функции и генетический полиморфизм. Гигиена и санитария. 2019;98(7):723-8. doi:10.47470/0016-9900-2019-98-7-723-728.Zhukova AG, Kazitskaya AS, Sazontova TG, Mikhailova NN. Hypoxia-inducible factor (HIF): structure, function and genetic polymorphism. Hygiene and sanitation. 2019;98(7):723-8. (In Russ.) doi:10.47470/0016-9900-2019-98-7-723-728.Льянова А. А., Владимирова Л. Ю., Франциянц Е.М и др. Молекулярные основы современной таргетной терапии плоскоклеточного рака языка и слизистой дна полости рта моноклональными антителами. Злокачественные опухоли. 2017;7(4):77-87. doi:10.18027/2224-5057-2017-7-4-77-87.Lyanova AA, Vladimirova LYu, Frantsiyants EM, et al. Molecular basis of modern targeted therapy for squamous cell carcinoma of the tongue and oral mucosa with monoclonal antibodies. Malignant tumours. 2017;7(4):77-87. (In Russ). doi:10.18027/2224-5057-2017-7-4-77-87.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.