miRNAs zur Vorhersage der Prognose beim klarzelligen Nierenzellkarzinom

Abstract

Das Nierenzellkarzinom (RCC) ist die häufigste Form der Malignität im Urin. Das klarzellige Nierenzellkarzinom (ccRCC) ist der vorherrschende RCC-Subtyp und macht 70-80% des RCC aus. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass miRNAs eng mit dem Ergebnis der Patienten mit ccRCC verbunden sind. In dieser Übersicht fassen wir die jüngsten Fortschritte in der Forschung zusammen, die die Rolle von miRNAs bei der Vorhersage der Prognose bei Patienten mit ccRCC untersuchen.

1. Einleitung

Nierenzellkarzinome (RCC) sind maligne Erkrankungen, die von renalen tubulären Epithelzellen stammen, von denen das klarzellige Nierenzellkarzinom (ccRCC) der vorherrschende pathologische Subtyp ist. Da ccRCC nicht empfindlich auf herkömmliche Strahlentherapie oder Chemotherapie reagiert und mRCC-zielgerichtete Therapien in der Regel teuer sind, wird ccRCC am häufigsten mit radikaler oder partieller Nephrektomie behandelt . Im Frühstadium der Erkrankung verursacht ccRCC keine spezifischen Anzeichen oder Symptome, und etwa ein Drittel der Patienten hat zum Zeitpunkt der Diagnose Fernmetastasen . Obwohl eine chirurgische Resektion ccRCC effektiv auflösen kann, entwickeln 20 bis 40% der Patienten nach der Operation immer noch Lokalrezidive oder Fernmetastasen.

microRNAs (miRNAs) sind kleine nichtkodierende RNAs von 20-22 Nukleotiden. In ccRCC-Geweben wurde eine aberrante Expression einiger miRNAs beobachtet . Durch die Messung der Expression dieser miRNAs kann ccRCC von normalem Gewebe unterschieden , die Prognose vorhergesagt und potenzielle therapeutische Ziele hervorgehoben werden . Eine frühere Studie charakterisierte eine miRNA-Signatur von 22 miRNAs, die unter 147 miRNA-Profilen von 411 ccRCC-Patienten unabhängig mit den ccRCC-Ergebnissen korrelierte . In letzter Zeit haben miRNAs aufgrund ihrer besonderen Assoziationen mit der Prognose von ccRCC immer mehr Aufmerksamkeit erregt. In dieser Übersicht diskutieren wir die Beteiligung von miRNAs an ccRCC in den Aspekten pathologischer Grad oder Stadium, Rezidiv und Metastasierung sowie Überleben.

2. Pathologischer Grad oder Stadium

Die präoperative Vorhersage des pathologischen Grades oder Stadiums kann die Formulierung und Implementierung eines individualisierten Behandlungsplans erleichtern. In den letzten Jahren wurde festgestellt, dass miRNAs mit pathologischem Grad und Stadium assoziiert sind. Ishihara et al. es wurden bemerkenswert niedrige Spiegel von miR-23B und miR-27B in ccRCC-Geweben gefunden, die mit einem fortgeschrittenen pathologischen Stadium (definiert als Stadium 3 ) und einem fortgeschrittenen Grad (Grad 3) von ccRCC in Verbindung gebracht werden sollen . Die abnormale Expression von miR-23B und miR-27B korrelierte mit einem ungünstigen Gesamtüberleben, und die Wiederherstellung dieser Anomalien führte zu einer Hemmung des ccRCC-Wachstums und der Metastasierung. Der miR-23B / 27B-Cluster war somit ein genauer prognostischer Marker für pathologische Ergebnisse bei ccRCC. Eine Hochregulierung von miR-29b wurde sowohl im malignen Nierengewebe als auch in in vitro kultivierten RCC-Zelllinien gefunden . Eine Erhöhung der miR-29b-Expression war mit einem ungünstigen klinischen Stadium () und einem ungünstigen Gesamtüberleben () bei Patienten mit ccRCC verbunden, während miR-29b das Wachstum und die Migration von RCC-Zellen durch Transkriptionsregulation von KIF1B beschleunigte.

Es wurde festgestellt, dass eine 17,5-fache Erhöhung der miR-125b-Expression mit einem höheren Fuhrman-Grad () und einem fortgeschrittenen Tumorknotenmetastasestadium (III + IV versus I + II) korrelierte II, ) in 276 fälle von ccRCC . Die multivariate Cox-Analyse zeigte, dass miR-125b ein unabhängiger prognostischer Faktor (HR 1,860, 95% CI 1,059–3,269) von ccRCC ist. Darüber hinaus verbesserte die Kombination von miR-125b und TNM-Stadium (–Index 0,715, 95% CI 0,656-0,773) die Vorhersagegenauigkeit der ccRCC–Prognose von TNM allein (-Index 0,664, 95% CI 0,614-0,715), was die synergistische Vorhersagefähigkeit der beiden Parameter widerspiegelt.

Zusammengenommen kann diese Evidenz wichtige theoretische Unterstützung für die Vorhersage und Bewertung der ccRCC-Prognose liefern. miRNAs allein oder insbesondere in Kombination mit anderen klinisch-pathologischen Merkmalen stellen wertvolle Werkzeuge für die prognostische Stratifizierung von RCC-Patienten dar. Die möglichen Mechanismen, durch die diese miRNAs an der Entwicklung und Progression von ccRCC beteiligt sind, sind jedoch weitgehend unbekannt. Diese ungelösten Probleme können in Zukunft durch Optimierung der Nierenresektionsoperation und verbesserten Nachweis verschiedener miRNAs überwunden werden.

3. Rezidiv und Metastasierung

Die Analyse von 111 RCC-Proben ergab einen signifikant höheren Methylierungsgrad in mir-124-3-CpG-Inseln als in normalen Geweben, was mit dem Auftreten von Fernmetastasen (), einem hohen pathologischen Grad () und einem erhöhten Risiko für ein Wiederauftreten der Krankheit () verbunden war . Diese Daten deuteten auf miR-124-3 als optimalen Kandidaten-Biomarker für die Risikostratifizierung von RCC-Patienten hin. Es wurde auch gezeigt, dass hohe Spiegel von miR-27a-3p an der RCC-Progression beteiligt sind . In einem multivariaten Cox-Hazard-Modell ergab eine hohe miR-27a-3p-Expression ein 2,71–fach erhöhtes Risiko für ein ccRCC-Rezidiv (HR 2,71, 95% CI 1,23-6,42 ), was miR-27a-3p als unabhängigen prognostischen Faktor zur Vorhersage eines ccRCC-Rezidivs anzeigt. In der Studie von Huang et al. , Patienten mit hämatogenem metastasiertem ccRCC hatten niedrigere Spiegel von miR-30a, höhere Tumormikrogefäßdichte und höhere Spiegel der DLL4-Expression als solche ohne Metastasierung oder nur mit lymphatischer Metastasierung. Die 3-Jahres-Follow-up-Daten von 65 ccRCC-Patienten ohne synchrone Metastasen zeigten, dass Patienten mit hohen miR-30a-Spiegeln eine geringere Wahrscheinlichkeit einer hämatogenen Ausbreitung und ein längeres metastasenfreies Überleben aufwiesen als Patienten mit niedrigen miR-30a-Spiegeln. Somit ist miR-30a unabhängig prädiktiv für die hämatogene ccRCC-Metastasierung, was eine individualisierte Therapie zur Verringerung der metastasenspezifischen Mortalität erleichtern kann. In ähnlicher Weise nahm die miR-646-Expression mit dem ccRCC-Fortschreiten von Nichtmetastasen oder lymphatischen Metastasen zu Fernmetastasen ab . Fünf-Jahres-Follow-up-Daten von 70 ccRCC-Patienten ohne Metastasen zeigten, dass ccRCC-Patienten mit hohen Spiegeln von miR-646 eine bessere metastasenfreie Überlebenszeit erreichten (). Die reduzierte miR-646-Expression wurde als unabhängiger Prädiktor für ccRCC-Fernmetastasen identifiziert. Der zugrunde liegende Mechanismus könnte beinhalten Mitogen-aktivierte Proteinkinase (MAPK) Weg durch Targeting auf nin one bindendes Protein (NOB1), wie durch eine gleichzeitige, inverse Änderung des NOB1-Spiegels belegt. Eine weitere miRNA, die mit ccRCC-Metastasen assoziiert ist, ist miR-30c . Es wurde festgestellt, dass miR-30c sowohl bei primären als auch bei metastasierten Läsionen herunterreguliert ist. Darüber hinaus verringerte die Überexpression von miR-30c die Migrations- und Invasionskapazität von in vitro kultivierten ccRCC-Zellen. Diese Daten legen nahe, dass Veränderungen der miR-30c-Expression frühe Fernmetastasen von ccRCC vorhersagen und die Wiederherstellung ihrer Spiegel dazu beiträgt, die Invasivität von ccRCC zu verringern.

Fu et al. hohe miR-125b-Spiegel korrelierten mit einer schlechten Überlebensrate () und einem kürzeren rezidivfreien Überleben () bei 276 ccRCC-Patienten, die sich einer Nephrektomie unterzogen . Insgesamt hatten ccRCC-Patienten mit hohen miR-125b–Spiegeln ein hohes Risiko für ein ccRCC-Rezidiv (HR 2,396, 95% -KI 1,365-4.778, ), aber die Stratifizierung nach klinischem Stadium ergab, dass dieser Marker nur bei Patienten in einem fortgeschrittenen klinischen Stadium prädiktiv war (T2–4, HR 6.366, 95% CI 2.754–25.508, ) und nicht bei Patienten in einem frühen Stadium (T1, HR 1.507, 95% CI 0.614–3.857, ). Diese Daten bestätigen erneut die Bedeutung von miRNA und ihre Veränderungen bei der frühen Vorhersage des Wiederauftretens und Überlebens von Patienten mit ccRCC nach Nephrektomie. MiR-122 und miR-514 wurden auch als differentiell exprimierte miRNA-Marker beim ccRCC-Rezidiv nach radikaler Nephrektomie validiert . Die Expression von miR-514 ist signifikant herabreguliert, während miR-122 in primären und metastatischen Läsionen hochreguliert ist. Im endgültigen Cox-Regressionsmodell blieb jedoch nur miR-514 als unabhängiger Faktor für die Vorhersage des Tumorrezidivs erhalten.

Zusammengenommen spielen miRNAs eine Rolle bei der Vorhersage des Auftretens von ccRCC und postoperativen Rezidiven und Metastasen. Daher sind miRNAs nützliche Werkzeuge, die eine personalisierte Therapieauswahl und einen individuellen Follow-up-Zeitplan erleichtern. Die aktuellen Beweise sind jedoch spärlich und stammen größtenteils aus einer begrenzten Anzahl von Ereignissen oder In-vitro-Experimenten. Die genaue Rolle der miRNAs in ccRCC, und spezifische molekulare Mechanismen beteiligt, verdient weitere Untersuchungen. Eine solche Forschung kann es ermöglichen, das Überleben und die Lebensqualität solcher Patienten zu verbessern.

4. Überleben

Abnormalitäten in miRNA, Hoch- oder Herunterregulierung sagen das Gesamtüberleben (OR) oder das krankheitsfreie Überleben (DFS) voraus. Es wurde berichtet, dass die miR-194-Expression allmählich abnimmt, wenn sich normales Nierengewebe zu primärem ccRCC entwickelt und bei metastasierten Läsionen weiter abnimmt . Niedrigere miR-194-Expressionsniveaus sind mit ungünstigen assoziiert DFS () und OS (). Die multivariate Analyse legt ferner nahe, dass miR–194 ein unabhängiger molekularer Marker für OS ist (HR 0,51, 95% CI 0,37–0,71), insbesondere für Läsionen ≤ 4 cm (HR 0,43, 95% CI 0,3-0,62). Somit hilft miR-194, aggressive kleine Malignome mit schlechterer Prognose von indolenten Tumoren zu unterscheiden, da sie unterschiedlich behandelt werden sollten. Es wurde festgestellt, dass die Expression von miR-126 in ccRCC-Proben erhöht ist. In: Khella et al. es wurde festgestellt, dass die Überexpression von miR-126 sowohl bei 481 ccRCC-Fällen () als auch bei 268 Patienten mit größeren Läsionen (> 4 cm,) mit einem längeren OS assoziiert war . Die Beteiligung von miR-126 an der Karzinogenese und Progression stützte sich auf eine Reihe von Zielen wie SPRED1, IGF1R, BCL2, CRK, CCNE2, PIK3R2 und mehrere Signalwege einschließlich HIF–1, VEGF, mTOR und PI3 K-Akt Signalwege. Im Vergleich zu normalem Nierengewebe war mir-210 im ccRCC-Gewebe hochreguliert. Patienten mit hohen Spiegeln von mir-210 hatten ein 1,82-fach erhöhtes Risiko für einen Rückfall (HR 1,82, 95% CI 1,11–3,00 ) und ein 2,46-fach erhöhtes Risiko für ein kürzeres OS (HR 2,46, 95% CI 1,20–5,04 ). Die Kaplan-Meier-Überlebenskurven zeigten, dass Patienten mit hochreguliertem mir-210 ein niedrigeres DFS () und OS () aufwiesen. Ähnliche Ergebnisse für OS wurden bei Patienten mit Tumorgröße > 4 cm erhalten. Eine weitere miRNA, miR-203, ist an der Karzinogenese und dem Fortschreiten von ccRCC beteiligt. Es wird in in vitro kultivierten RCC-Zellen und ccRCC-Proben herunterreguliert . miR–203 ist ein unabhängiger prognostischer Faktor des OS für RCC-Patienten (HR 3.071, 95% CI 1.719-6.374 ), da eine niedrige miR-203-Expression ein kürzeres OS vorhersagt (). In-vitro-Experimente zeigten, dass miR-203 das Wachstum und die Migration von RCC-Zellen hemmte, indem es direkt auf FGF2 abzielte, was durch eine teilweise Abschwächung der tumorsuppressiven Wirkung in einem FGF2-Überexpressionsmodell belegt wurde. In ähnlicher Weise waren niedrige Spiegel von miR-497 ein potenzieller unabhängiger Faktor für die Vorhersage eines kurzen OS bei ccRCC-Patienten .

Eine Reihe von miRNAs wurden zur postoperativen Vorhersage untersucht. Die Hochregulierung von miR-630 korrelierte unabhängig mit einer niedrigeren Gesamtüberlebensrate (HR 3,021, 95% –KI 2,074-5).726, ) bei 92 ccRCC-Patienten, die sich einer Nephrektomie unterzogen , und die Herunterregulierung von miR-217 war mit einem schlechten Überleben von ccRCC-Patienten verbunden . Die Fünf-Jahres-Überlebensrate von Patienten mit hohen miR-217-Spiegeln war höher als die von Patienten mit niedriger miR-217-Expression. Durch Vergleich der miR-187-Expression in postoperativen ccRCC-Proben und histologisch übereinstimmendem Normalgewebe (T / N) wurde die miR-187-Expression in ccRCC-Proben herunterreguliert und mit fortschreitendem Tumorgrad und -stadium schrittweise verringert. Alle Patienten mit hohen Spiegeln von miR-187 (T / N > 1) überlebten 5 Jahre nach der Operation; im Gegensatz dazu hatten nur 42% der Patienten mit niedrigem miR-187-Spiegel zu diesem Zeitpunkt überlebt (T / N < 0,42), was auf eine suppressive Rolle von miR-187 bei der ccRCC-Progression hindeutet. In-vitro-Experimente zeigten, dass eine Überexpression von miR-187 das Tumorzellwachstum hemmte und die Motilität verringerte, indem es direkt auf B7-Homolog 3 (B7-H3) abzielte. In: Chen et al. berichtet, dass die miR-129-3p-Expression in ccRCC-Proben herunterreguliert wurde. Niedrige Spiegel von miR–129–3p waren auch mit ungünstigen assoziiert DFS (HR 3,119, 95% CI 1,060-9,175 ) und OS (HR 3,199, 95% CI 1,075-9,521 ). 87.5% der ccRCC-Patienten mit einem miR-129-3p-Spiegel über dem Median überlebten 43 Monate, im Gegensatz zu nur 54,2% der Patienten mit einem Spiegel unter dem Median. Die Beteiligung von miR-129-3p an der ccRCC-Metastasierung beruhte auf der Herunterregulierung einer Reihe von metastasenbezogenen Genen, einschließlich SOX4, p-FAK, MMP2 und MMP-9. Darüber hinaus konnte ccRCC gemäß miR-129-3p-Spiegeln mit einer Genauigkeit von 73,5% von normalem Nierengewebe unterschieden werden.

Es wurde berichtet, dass die Hochregulation von miR-21 mit dem krebsspezifischen Überleben von ccRCC-Patienten korreliert. Die ΔΔCt-Schwelle 1.61 ergab eine Sensitivität von 66% und Spezifität von 81% . Die Herunterregulierung von miR-126 war auch mit dem krebsspezifischen Überleben verbunden. Eine ΔΔCt-Schwelle von 0,57 ergab eine Sensitivität und Spezifität von 36% bzw. 100%. Die Kombination der beiden Marker erreicht eine synergistische prädiktive Leistung für das krebsspezifische Überleben mit verbesserter Sensitivität und Spezifität (88% bzw. 75%).). Mit einem kombinierten Risiko-Score bei Cutoff von 6,82 basierend auf den beiden miRNAs prognostizierte es eine 5-Jahres-krebsspezifische Überlebensrate von 96% für Patienten mit niedrigem Risiko und 48% für Patienten mit hohem Risiko.

Eine weitere Studie zeigte, dass das Verhältnis von miR-21 zu miR-10B (miR 21 / 10B) unabhängig mit dem Überleben () und dem TNM-Stadium korrelierte und eine bessere Vorhersageleistung aufwies als singuläre miRNA . Die Analyse von Patienten ohne Metastasierung zeigte, dass Patienten mit niedrigem miR21 / 10B ein längeres krankheitsspezifisches Überleben ( Monate) und höhere 5-Jahres- und 10-Jahres-Überlebensraten (84,2%) aufwiesen als Patienten mit hohem miR21 / 10B, die eine krankheitsspezifische Überlebensrate von Monaten und 5 Jahren (51,6%) und 10 Jahren (49,1%) aufwiesen. Mit dem Cutoff-Wert im Median zeigte ein Cox-proportionales Hazard-Regressionsmodell, dass miR21 / 10B ein unabhängiger prognostischer Faktor war (95% CI = 1,201–5,736). Somit könnte miR21 / 10B möglicherweise zur postoperativen Risikostratifizierung von Patienten ohne Metastasierung verwendet werden.

Es wird berichtet, dass miR-141-3p und miR-145-5p als posttranskriptionelle Regulatoren die Tumorzellmigration und -invasion unterdrücken, indem sie auf NRP2 oder SLC16A3 abzielen. Interessanterweise hemmt die gleichzeitige Überexpression beider miRNAs kooperativ die Migration, indem sie die HS6ST2- und LOX-Expression unterdrückt, von denen letztere ein starker prognostischer Faktor für OS in ccRCC war.

Vergho et al. im Vergleich zu ccRCC-Patienten () und ccRCC-Patienten mit einem Tumorthrombus (TT), der sich in die Vena cava inferior erstreckt, was im Allgemeinen auf eine schlechte Prognose hinwies . Die Ergebnisse zeigten, dass miR-21, miR-126 und miR-221 unabhängig voneinander den krebsbedingten Tod bei Patienten mit ccRCC vorhersagen konnten. Ein kombinierter Score basierend auf drei miRNAs wurde nach der Formel (4.592 × ΔCt miR-21) + (-3,892 × ΔCt miR-126) + (-1,938 × ΔCt miR-221). Mit einem Cutoff-Wert von 18,7. Die Spezifität des Risikoscores für Hochrisikopatienten betrug 90%, für Patienten mit geringem Risiko 87%.

zusammengenommen können spezifische miRNAs potenzielle Marker für die Vorhersage des Überlebens von Patienten in ccRCC sein. Die Kombination mehrerer miRNAs oder miRNAs mit klinischen Parametern, zum Beispiel TNM-Stadium oder Tumorgröße, erzielte eine bessere prädiktive Leistung mit höherer Genauigkeit, Sensitivität und Spezifität als einzelne miRNAs. Ein kombinierter Score, der auf zwei oder mehr miRNAs basiert, ist praktisch und zuverlässig für die Risikostratifizierung von Patienten mit ccRCC.

5. Prospektiv

Akkumulierende Evidenz hat gezeigt, dass miRNAs, insbesondere in einer Gruppe, sensitive und spezifische neuartige nichtinvasive Biomarker für die Vorhersage von pathologischem Grad, Rezidiv / Metastasierung und Überleben für ccRCC-Patienten sind. miRNA kann ein nützliches Instrument sein, um Patienten mit einem hohen Risiko für eine schlechte Prognose zu identifizieren und somit eine personalisierte Therapie und einen Follow-up-Zeitplan zu ermöglichen (Abbildung 1). Derzeit basiert der Nachweis von miRNA auf quantitativer Echtzeit-PCR (qRT-PCR). Die Interpretation der Auswirkungen der miRNA-Expression bleibt jedoch eine Herausforderung in klinischen Umgebungen.

Abbildung 1

Die prognostische Bedeutung von miRNAs in ccRCC. miRNAs sagen die Prognose von ccRCC in Bezug auf pathologischen Grad und Stadium, Rezidiv und Metastasierung sowie Überleben voraus.

Darüber hinaus ist es eine weitere Frage, wie die gegenseitige und komplizierte Regulation von miRNAs und Zielgenen verstanden werden kann, da jedes Gen von verschiedenen miRNAs beeinflusst werden kann und jede miRNA wiederum auf mehrere Gene abzielen kann. Die Erforschung der Beteiligung von miRNAs an ccRCC befindet sich noch in einem Vorstadium und erfordert weitere Untersuchungen vor der klinischen Anwendung. Und wir haben alle miRNAs zusammengefasst, wie sie in unserem Manuskript erwähnt wurden, einige Befunde (Tabellen 1 und 3) und Funktionsmechanismen (Tabelle 2).

Interessenkonflikte

Die Autoren erklären, dass sie keine Interessenkonflikte haben.