Экзосомы крови больных злокачественными новообразованиями костей и суставных хрящей: связь с опухолевой прогрессией и практическая ценность в клинической медицине

Обложка
  • Авторы: Ольгин О.Э.1,2, Жеравин А.А.1, Алиев М.Д.3, Чойнзонов Е.Л.4, Чернышова А.Л.1,2, Тамкович С.Н.1,2,5
  • Учреждения:
    1. Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации
    2. Институт медицины и медицинских технологий Новосибирского государственного университета
    3. Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России
    4. Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН
    5. Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН
  • Выпуск: Том 23, № 6 (2025)
  • Страницы: 41-49
  • Раздел: Обзоры
  • URL: https://bakhtiniada.ru/1728-2918/article/view/373745
  • DOI: https://doi.org/10.29296/24999490-2025-06-06
  • EDN: https://elibrary.ru/fftuqz
  • ID: 373745

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Актуальность. Первичные злокачественные новообразования (ЗНО) костей и суставных хрящей составляют около 0,2% в структуре общей онкологической заболеваемости и отличаются агрессивным течением, высокой склонностью к метастазированию и резистентностью к терапии, что обуславливает неудовлетворительные показатели выживаемости, особенно на поздних стадиях. Существующие методы диагностики (визуализация, биопсия) сопряжены с рисками и имеют ограничения, включая отсутствие специфических иммуногистохимических маркеров и недостаточную чувствительность для раннего выявления данных заболеваний.

Цель. Обзор литературных данных для оценки использования «жидкостной биопсии» на основе экзосом крови для диагностики и мониторинга ЗНО костей и суставных хрящей.

Материал и методы. В работе рассмотрены публикации, посвященные изучению состава и функций экзосом, их роли в онкогенезе ЗНО костей и суставных хрящей, а также результаты исследований по использованию молекулярного груза экзосом в качестве источника потенциальных биомаркеров.

Результаты. Установлено, что для диагностики остеосаркомы высокий диагностический потенциал имеет miR-25-3p, хондросаркомы – miR-525, саркомы Юинга – miR-152 и miR-34а, участвующие в регуляции пролиферативной активности опухолевых клеток. Таким образом, анализ содержимого экзосом позволяет определить тип опухоли, прогнозировать ответ на терапию и риск метастазирования, преодолевая ограничения традиционной биопсии.

Об авторах

Олег Эрнстович Ольгин

Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации; Институт медицины и медицинских технологий Новосибирского государственного университета

Email: o.olgin@g.nsu.ru

лаборант научно-исследовательского отдела онкологии и радиотерапии Института онкологии и нейрохирургии; студент VI курса

Россия, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Александр Александрович Жеравин

Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации

Email: zheravin2010@yandex.ru
ORCID iD: 0000-0003-3047-4613

кандидат медицинских наук, ведущий научный сотрудник научно-исследовательского отдела онкологии и радиотерапии Института онкологии и нейрохирургии

Россия, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15

Мамед Джавадович Алиев

Федеральное государственное бюджетное учреждение «Национальный медицинский исследовательский центр радиологии» Минздрава России

Email: oncology@inbox.ru
ORCID iD: 0000-0003-2706-4138

доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, советник генерального директора

Россия, 125284, Москва, 2-й Боткинский проезд, 3

Евгений Лхамацыренович Чойнзонов

Томский национальный исследовательский медицинский центр РАН

Email: choynzonov@gmail.com
ORCID iD: 0000-0002-3651-0665

доктор медицинских наук, профессор, академик РАН, директор НИИ онкологии

Россия, 634009, Томск, пер. Кооперативный, 5

Алена Леонидовна Чернышова

Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации; Институт медицины и медицинских технологий Новосибирского государственного университета

Email: alacher@list.ru
ORCID iD: 0000-0002-8194-2811

доктор медицинских наук, профессор РАН, директор Института онкологии и нейрохирургии; доцент кафедры хирургии

Россия, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1

Светлана Николаевна Тамкович

Федеральное государственное бюджетное учреждение Национальный медицинский исследовательский центр имени академика Е.Н. Мешалкина Министерства здравоохранения Российской Федерации; Институт медицины и медицинских технологий Новосибирского государственного университета; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: tamkovich_sn@meshalkin.ru
ORCID iD: 0000-0001-7774-943X

кандидат биологических наук, доцент, заведующая научно-исследовательским отделом онкологии и радиотерапии Института онкологии и нейрохирургии; доцент кафедры Клинической биохимии; старший научный сотрудник Лаборатории инвазивных медицинских технологий

Россия, 630055, Новосибирск, ул. Речкуновская, 15; 630090, Новосибирск, ул. Пирогова, 1; 630090, Новосибирск, пр. Лаврентьева, 8

Список литературы

  1. Ассоциация онкологов России Восточно-европейская группа по изучению сарком Российское общество клинической онкологии. Клинические рекомендации “Саркомы костей” (письмо Министерства здравоохранения Российской Федерации от 22.07.2022). М., 2022; 71. [Association of Oncologists of Russia Eastern European Sarcoma Research Group Russian Society of Clinical Oncology. Clinical recommendations of “Bone Sarcoma» (letter from the Ministry of Health of the Russian Federation dated 07/22/2022). Moscow, 2022; 71 (in Russian)].
  2. Каприна А.Д. и др. Злокачественные новообразования в России в 2023 году (заболеваемость и смертность). М.: МНИОИ им. П.А. Герцена – филиал ФГБУ «НМИЦ радиологии» Минздрава России, 2024; 276. [Kaprin A.D. et al. Malignant neoplasms in Russia in 2023 (morbidity and mortality). Moscow: P.A. Herzen Moscow Institute of Medical Sciences – branch of the Federal State Budgetary Institution «NMITS of Radiology» of the Ministry of Health of Russia, 2024; 276 (in Russian)].
  3. Валиев А.К., Тарарыкова А.А., Тепляков В.В., Мусаев Э.Р., Рогожин Д.В., Сушенцов Е.А., Мачак Г.Н. и др. Злокачественные опухоли костей. Злокачественные опухоли. 2023; 3s2-1. [Valiev A.K., Tararykova A.A., Teplyakov V.V., Musaev E.R., Rogozhin D.V., Sushentsov E.A., Machak G.N. et al. Malignant bone tumors. Malignant tumors. 2023; №3s2-1 (in Russian)].
  4. Фритц Э., Перси К., Джек Э., Шанмугаратнам К., Собин Л., Паркин Д.М., Уилан Ш. Международная классификация болезней – онкология (МКБ-О), 3 издание, 1 пересмотр. Пер. с англ. А.В. Филочкиной, под ред. А.М. Беляева, О.Ф. Чепика, А.С. Артемьевой, А.А. Барчука, Ю.И. Комарова. СПб.: Издательство «Вопросы онкологии», 2017; 52–4. [Fritz E., Percy K., Jack E., Shanmugaratnam K., Sobin L., Parkin D.M., Whelan S. International Classification of Diseases – Oncology (ICD-O), 3rd edition, 1st revision. Translated from English by A.V. Filochkina, edited by A.M. Belyaev, O.F. Chepik, A.S. Artemyeva, A.A. Barchuk, Yu.I. Komarova. St. Petersburg: Publishing House «Questions of Oncology», 2017; 52–4 (in Russian)].
  5. Пономарев В., Чернышева О., Поликарпова С., Богуш Е., Высоцкая И., Кирсанов В., Тупицын. Детекция циркулирующих опухолевых клеток у больных раком молочной железы I–III стадий. Патология кровообращения и кардиохирургия. 2020; 24 (3): 107–11. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2020-3-107-111 [Ponomarev V., Chernysheva O., Polikarpova S., Bogush E., Vysotskaya I., Kirsanov V., Tupitsyn. Detection of circulating tumor cells in patients with breast cancer stages I–III . Pathology of blood circulation and cardiac surgery. 2020; 24 (3): 107–11. https://doi.org/10.21688/1681-3472-2020-3-107-111 (in Russian)].
  6. Феденко А.А., Бохян А.Ю., Горбунова В.А., Махсон А.Н., Тепляков В.В. Практические рекомендации по лечению первичных злокачественных опухолей костей (остеосаркомы, саркомы Юинга) рекомендации восточно-европейской группы по изучению сарком. Злокачественные опухоли. 2021; 3S2-1. [Fedenko A.A., Bokhyan A.Yu., Gorbunova V.A., Makhson A.N., Teplyakov V.V. Practical recommendations for the treatment of primary malignant bone tumors (osteosarcomas, Ewing’s sarcoma) recommendations of the Eastern European sarcoma study group. Malignant tumors. 2021; 3S2-1 (in Russian)].
  7. Шалыга И.Ф., Ачинович С.Л., Козловская Т.В., Мартемьянова Л.А., Турченко С.Ю., Авижец Ю.Н. Саркома Юинга. Проблемы здоровья и экологии. 2018; 1 (55): 101–5. [Shalyga I.F., Achinovich S.L., Kozlovskaya T.V., Martemyanova L.A., Turchenko S.Yu., Avizhets Yu.N. Ewing’s sarcoma. Problems of health and ecology. 2018; 1 (55): 101–5 (in Russian)].
  8. Самбурова Н.В., Пименов И.А., Жевак Т.Н., Литвицкий П.Ф. Саркома Юинга: молекулярногенетические механизмы патогенеза ВСП. 2019; 4: 257–63. [Samburova N.V., Pimenov I.A., Zhevak T.N., Litvitsky P.F. Ewing’s sarcoma: molecular genetic mechanisms of pathogenesis VSP. 2019; 4: 257–63 (in Russian)].
  9. Джугашвили Е.И., Юнусова Н.В., Яловая А.И., Григорьева А.Е., Середа Е.Е., Коломиец Л.А., Тамкович С.Н. Сравнительная оценка уровней опухолеассоциированных миркоРНК экзосом плазмы крови и асцитической жидкости пациентов с раком яичников. Успехи молекулярной онкологии. 2023; 2: 108–16. [Dzhugashvili E.I., Yunusova N.V., Yalovaya A.I., Grigorieva A.E., Sereda E.E., Kolomiets L.A., Tamkovich S.N. Comparative assessment of levels of tumor-associated miRNAs in exosomes of blood plasma and ascitic fluid of patients with ovarian cancer. Advances in Molecular Oncology. 2023; 2: 108–16 (in Russian)].
  10. Самойлова Е.М., Кальсин В.А., Беспалова В.А., Девиченский В.М., Баклаушев В.П. Экзосомы: от биологии к клинике. Гены и клетки. 2017; 4: 7–19. [Samoylova E.M., Kalsin V.A., Bespalova V.A., Devichensky V.M., Baklaushev V.P. Exosomes: from biology to clinic. Genes and cells. 2017; 4: 7–19 (in Russian)].
  11. Тихонова М.В., Карачунский А.И., Поспелов В.И., Румянцев С.А., Румянцев А.Г. Перспективы использования экзосом опухолевых клеток в диагностике, мониторинге и терапии злокачественных заболеваний. РЖДГиО. 2017; 2: 40–5. [Tikhonova M.V., Karachunsky A.I., Pospelov V.I., Rumyantsev S.A., Rumyantsev A.G. Prospects for the use of tumor cell exosomes in diagnostics, monitoring and therapy of malignant diseases. Russian J. of Pediatric Hematology and Oncology. 2017; 2: 40–5 (in Russian)].
  12. Шефер А.А., Фрик Я.А., Тамкович С.Н. Диагностический и терапевтический потенциал белков экзосом при раке молочной железы. Успехи молекулярной онкологии. 2023; 2: 58–69. [Shefer A.A., Frick Ya.A., Tamkovich S.N. Diagnostic and therapeutic potential of exosome proteins in breast cancer. Advances in Molecular Oncology. 2023; 2: 58–69 (in Russian)].
  13. Ventura S., Aryee D.N.T., Felicetti F., De Feo A., Mancarella C., Manara M.C., Picci P. et al. CD99 regulates neural differentiation of Ewing sarcoma cells through miR-34a-Notch-mediated control of NF-κB signaling. Oncogene. 2016; 3944–54. doi: 10.1038/onc.2015.463.
  14. Boehme K.A., Schleicher S.B., Traub F., Rolauffs B. Chondrosarcoma: A Rare Misfortune in Aging Human Cartilage? The Role of Stem and Progenitor Cells in Proliferation, Malignant Degeneration and Therapeutic Resistance. Int. J. Mol. Sci. 2018; 311. doi: 10.3390/ijms19010311.
  15. Chicón-Bosch M., Tirado O.M. Exosomes in Bone Sarcomas: Key Players in Metastasis. Cells. 2020; 241. doi: 10.3390/cells9010241.
  16. Zając A., Kopeć S., Szostakowski B., Spałek M., Fiedorowicz M., Bylina E., Filipowicz P. et al. Chondrosarcoma-from Molecular Pathology to Novel Therapies. Cancers. 2021; 2390. doi: 10.3390/cancers13102390.
  17. Fujiwara T., Uotani K., Yoshida A., Morita T., Nezu Y., Kobayashi E., Yoshida A. et al. Clinical significance of circulating miR-25-3p as a novel diagnostic and prognostic biomarker in osteosarcoma. Oncotarget. 2017; 33375–92. doi: 10.18632/oncotarget.16498.
  18. Wang J.W., Wu X.F., Gu X.J., Jiang X.H. Exosomal miR-1228 from cancer-associated fibroblasts promotes cell migration and invasion of osteosarcoma by directly targeting SC. Oncol. Res. 2019; 979–86. doi: 10.3727/096504018X15336368805108.
  19. Gong L., Bao Q., Hu C., Wang J., Zhou Q., Wei L., Tong L. et al. Exosomal miR-675 from metastatic osteosarcoma promotes cell migration and invasion by targeting CALN1. Biochem. Biophys. Res. Commun. 2018; 170–6. doi: 10.1016/j.bbrc.2018.04.016.
  20. Yang F., Ning Z., Ma L., Liu W., Shao C., Shu Y., Shen H. Exosomal miRNAs and miRNA dysregulation in cancer-associated fibroblasts. Mol Cancer. 2017; 148. doi: 10.1186/s12943-017-0718-4.
  21. Khanicheragh P., Abbasi-Malati Z., Saghebasl S., Hassanpour P., Milani S.Z., Rahbarghazi R., Hasani A. Exosomes and breast cancer angiogenesis; Highlights in intercellular communication. Cancer Cell Int. 2024; 402. doi: 10.1186/s12935-024-03606-9.
  22. Fu H., Wu Y., Chen J., Hu X., Wang X., Xu G. Exosomes and osteosarcoma drug resistance. Front Oncol. 2023; 13: 1133726. doi: 10.3389/fonc.2023.1133726.
  23. Yu D., Li Y., Wang M., Gu J., Xu W., Cai H., Fang X. et al. Exosomes as a new frontier of cancer liquid biopsy. Mol Cancer. 2022; 21. doi: 10.1186/s12943-022-01509-9.
  24. De Feo A., Sciandra M., Ferracin M., Felicetti F., Astolfi A., Pignochino Y., Picci P. et al. Exosomes from CD99-deprived Ewing sarcoma cells reverse tumor malignancy by inhibiting cell migration and promoting neural differentiation. Cell Death Dis. 2019; 1–15. doi: 10.1038/s41419-019-1675-1.
  25. Zhang X.B., Zhang R.H., Su X., Qi J., Hu Y.C., Shi J.T., Zhang K. et al. Exosomes in osteosarcoma research and preclinical practice. Am J Transl Res. 2021; 882–97.
  26. Tenchov R., Sasso J.M., Wang X., Liaw W.S., Chen C.A., Zhou Q.A. Exosomes–Nature’s Lipid Nanoparticles, a Rising Star in Drug Delivery and Diagnostics. ACS Nano. 2022; 17802–46. doi: 10.1021/acsnano.2c08774.
  27. Ferguson J.L., Turner S.P. Bone Cancer: Diagnosis and Treatment Principles. Am Fam Physician. 2018; 205–13.
  28. Fujiwara T., Ozaki T. Overcoming Therapeutic Resistance of Bone Sarcomas: Overview of the Molecular Mechanisms and Therapeutic Targets for Bone Sarcoma Stem. Cells. Stem Cells Int. 2016; 1–13. doi: 10.1155/2016/2603092.
  29. Lee Y.J., Shin K.J., Jang H.J., Ryu J.S., Lee C.Y., Yoon J.H., Seo J.K. et al. GPR143 controls ESCRT-dependent exosome biogenesis and promotes cancer metastasis. Dev Cell. 2023; 320–34. doi: 10.1016/j.devcel.2023.01.006.
  30. Krylova S.V., Feng D. The Machinery of Exosomes: Biogenesis, Release, and Uptake. Int. J. Mol. Sci. 2023; 1337. doi: 10.3390/ijms24021337
  31. Joshi G.K., Deitz-McElyea S., Liyanage T., Lawrence K., Mali S., Sardar R., Korc M. Label-Free Nanoplasmonic-Based Short Noncoding RNA Sensing at Attomolar Concentrations Allows for Quantitative and Highly Specific Assay of MicroRNA-10b in Biological Fluids and Circulating Exosomes. ACS Nano. 2015; 11075–89. doi: 10.1021/acsnano.5b04527.
  32. Georgeanu V.A., Mămuleanu M., Ghiea S., Selișteanu, D. Malignant Bone Tumors Diagnosis Using Magnetic Resonance Imaging Based on Deep Learning Algorithms. Medicina 2022; 58: 636. doi: 10.3390/medicina58050636.
  33. Liu B., Song X., Yan Z., Yang H., Shi Y., Wu J. MicroRNA-525 enhances chondrosarcoma malignancy by targeting F-spondin 1. Oncol Lett. 2019; 781–8. doi: 10.3892/ol.2018.9711.
  34. Chen J.C., Shih H.C., Lin C.Y., Guo J.H., Huang C., Huang H.C., Chong Z.Y. et al. MicroRNA-631 Resensitizes Doxorubicin-Resistant Chondrosarcoma Cells by Targeting Apelin. Int. J. Mol. Sci. 2023; 24 (1): 839. doi: 10.3390/ijms24010839.
  35. Zhang P., Li J., Song Y., Wang X. MiR-129-5p inhibits proliferation and invasion of chondrosarcoma cells by regulating SOX4/Wnt/β-catenin signaling pathway. Cell. Physiol. Biochem. 2017; 242–53. doi: 10.33594/000000608.
  36. Ma D., Huang C., Zheng J., Tang J., Li J., Yang J., Yang R. Quantitative detection of exosomal microRNA extracted from human blood based on surface-enhanced Raman scattering. Biosens Bioelectron. 2018; 167–73. doi: 10.1016/j.bios.2017.08.062.
  37. Rajani R., Gibbs C.P. Treatment of Bone Tumors. Surg. Pathol. Clin. 2012; 301–18. doi: 10.1016/j.path.2011.07.015.
  38. Bădilă A.E., Rădulescu D.M., Niculescu A.-G., Grumezescu A.M., Rădulescu M., Rădulescu A.R. Recent Advances in the Treatment of Bone Metastases and Primary Bone Tumors: An Up-to-Date Review. Cancers. 2021; 4229. doi: 10.3390/cancers13164229
  39. Wu H., Zheng S., He Q., Li Y. Recent Advances of Circular RNAs as Biomarkers for Osteosarcoma. Int. J. Gen Med. 2023; 173–83. doi: 10.2147/IJGM.S380834.
  40. Jafarzadeh A., Naseri B., Khorramdelazad H., Jafarzadeh S., Ghorbaninezhad F., Asgari Z., Masoumi J. et al. Reciprocal Interactions Between Apelin and Noncoding RNAs in Cancer Progression. Cell Biochem Funct. 2024; e4116. doi: 10.1002/cbf.4116.
  41. Siegel R.L., Mph K.D.M., Jemal A. Cancer statistics. CA A Cancer J. Clin. 2020; 7–30. doi: 10.3322/caac.21590.
  42. Taran R., Taran S., Malipatil N. Pediatric osteosarcoma: An updated review. Indian J. Med Paediatr. Oncol. 2017; 33–43. doi: 10.4103/0971-5851.203513.
  43. Tzeng H.-E., Lin S.-L., Thadevoos L.-A., Ko C.-Y., Liu J.-F., Huang Y.-W., Lin et al. The mir-423-5p/MMP-2 Axis Regulates the Nerve Growth Factor-Induced Promotion of Chondrosarcoma Metastasis. Cancers. 2021; 3347. doi: 10.3390/cancers13133347.
  44. Tzanakakis G., Giatagana E.-M., Berdiaki A., Spyridaki I., Hida K., Neagu M., Tsatsakis A. et al. The Role of IGF/IGF-IR-Signaling and Extracellular Matrix Effectors in Bone Sarcoma Pathogenesis. Cancers. 2021; 2478. doi: 10.3390/cancers13102478.
  45. Kawano M., Tanaka K., Itonaga I., Iwasaki T., Kubota Y., Tsumura H. Tumor-suppressive microRNA-152 inhibits the proliferation of Ewing’s sarcoma cells by targeting CDK5R1. Sci Rep. 2023; 18546. doi: 10.1038/s41598-023-45833-6.
  46. Weinschenk R.C., Wang W.L., Lewis V.O. Chondrosarcoma. J. Am. Acad Orthop Surg. 2021; 553–62. doi: 10.5435/JAAOS-D-20-01188.
  47. Zhang L., Yu D. Exosomes in cancer development, metastasis, and immunity. Biochim Biophys Acta Rev. Cancer. 2019; 455–68. doi: 10.1016/j.bbcan.2019.04.004.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

Согласие на обработку персональных данных

 

Используя сайт https://journals.rcsi.science, я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных») даю согласие на обработку персональных данных на этом сайте (текст Согласия) и на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика» (текст Согласия).