Prospects of the Use of Potential New Biomarkers of Malignant Neoplasms: the Determining HIF-1α, CD44v6 Receptor and Hyaluronic Acid Levels in Non-Small Cell Lung Cancer Diagnosis
Authors: Мурашко Д.И. , Таганович А.Д. , Ковганко Н.Н. 
Published: March 2022

Введение. Немелкоклеточный рак легкого (НМКРЛ) занимает второе место в структуре смертности от онкологических заболеваний в Республике Беларусь. Он подразделяется на три гистологических подтипа: аденокарциному (АК), плоскоклеточный рак (ПКРЛ) и крупноклеточный рак (КРЛ). Поздняя диагностика существенно ухудшает прогноз течения этого заболевания. Существует потребность в поиске информативных биомаркеров, позволяющих судить о распространенности опухолевого процесса, особенно на ранних стадиях НМКРЛ.Цель. Изучить уровень CD44v6, HIF-1α и гиалуроновой кислоты (ГК) в периферической крови пациентов с НМКРЛ, с тем чтобы оценить целесообразность использования показателей приведенных тестов в диагностике заболевания.Материалы и методы. Материалом служила кровь 218 пациентов с НМКРЛ, 13 пациентов с гамартомой легкого и 42 здоровых человек. Концентрацию ГК и HIF-1α в сыворотке крови определяли методом иммуноферментного анализа. Относительное количество клеток лейкоцитарного ряда, снабженных рецептором CD44v6, и интенсивность флюоресценции в них комплекса этого рецептора с антителом (MFI), пропорциональную плотности расположения CD44v6 в мембране клеток, измеряли методом проточной цитометрии.Результаты. Доля гранулоцитов, снабженных CD44v6, в крови пациентов cо II, III и IV стадиями заболевания существенно превышает таковую у здоровых людей. Плотность расположения этого рецептора в гранулоцитах при II, III и IV стадиях НМКРЛ демонстрирует значительный рост по сравнению с соответствующим показателем клеток крови представителей контрольной группы. Концентрация HIF-1α в сыворотке крови пациентов с ранними (I–II) стадиями НМКРЛ статистически значимо не отличается от таковой здоровых лиц и пациентов с гамартомой, однако демонстрирует существенный рост на III–IV стадиях заболевания по сравнению с I стадией. Уровень ГК в крови пациентов с НМКРЛ значительно превышает таковой у здоровых людей и пациентов с гамартомой уже на I стадии заболевания и еще более существенно возрастает на последующих стадиях. Концентрация этого показателя в сыворотке крови оказалась выше у пациентов с бóльшим размером опухоли, наличием метастазов в регионарные лимфоузлы и внутренние органы. Корреляционный анализ подтвердил наличие связи средней силы уровня этого параметра в крови пациентов со стадиями НМКРЛ и дескрипторами опухоли.Измерение концентрации ГК в сыворотке крови пациентов позволяет диагностировать ранние стадии НМКРЛ с диагностической чувствительностью 94,4% и диагностической специфичностью 65,8% при пороговом значении концентрации ее в сыворотке крови 12,4 мкг/л. Пороговое значение уровня этого показателя 22,5 мкг/л может использоваться для дифференцирования I и II стадий НМКРЛ (диагностическая чувствительность – 81,3%, диагностическая специфичность – 70,6%). У 83,0% пациентов с III–IV стадиями НМКРЛ концентрация ГК в крови превышает пороговое значение 27,6 мкг/л. Диагностические параметры использования уровня ГК в крови с целью оценки наличия и распространенности НМКРЛ превышают результаты определения концентрации опухолеассоциированного антигена CYFRA 21-1.

Introduction. Non-small cell lung cancer (NSCLC) takes the second place in the structure of cancer morbidity in Belarus. It is classified into three histological types: adenocarcinoma (AC), squamous cell carcinoma (SCC) and large cell carcinoma (LCC). Late diagnosis significantly worsens prognosis of this disease. There is a need to search for available and informative biomarkers, which can allow to assess the prevalence of NSCLC, especially in its early stages.Purpose. To analyze the level of CD44v6, HIF-1α and hyaluronic acid (HA) in the peripheral blood of patients with NSCLC in order to assess the feasibility of its use in the diagnosis of NSCLC.Materials and methods. The material was the blood of 218 NSCLC patients, 13 lung hamartoma patients and 42 healthy people. HIF-1α and HA serum levels were determined by ELISA. Relative number of leukocytes supplied with CD44v6 and its density in the cells (MFI) were measured by flow cytometry.Results. Relative number of granulocytes supplied with CD44v6 in patients with stage II, III, IV NSCLC is significantly higher than in healthy people. MFI CD44v6 in granulocytes is higher in patients with stage II, III, IV NSCLC compared with healthy people. HIF-1αserum level in patients is the same as in сontrol group and lung hamartoma patients, but it is significantly increases in patients with III–IV stages NSCLC compared with stage I. HA serum level in stage I NSCLC patients is higher than in healthy people and lung hamartoma patients, and it increases even more in stages II, III and IV. Moreover, its serum level is higher in patients with T >5 cm compared with T <5 cm and also higher in patients with lymph node and distant metastases. Correlation analysis verified medium strength correlation between HA serum level and NSCLC stage.Measuring of HA serum level allows to diagnose NSCLC early stages with 94.4% diagnostic sensitivity and 65.8% specifity (cutoff value 12.4 ng/ml). The cutoff value of this parameter22.5 μg/L can be used to differentiate stages I and II of the disease (sensitivity – 81.3% and specifity – 70.6%). In 81.0% of patients with later stages NSCLC HA serum level is higher than cutoff value 27.6 μg/L. The diagnostic parameters of HA serum level measurement in NSCLC patients are higher compared with CYFRA 21-1 determination in blood serum.