Heat Shock Proteins in Сancer Diagnostics

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

With the growing number of cancers, new assistive tools are required to obtain extensive molecular profiles of patients to help identify the disease. Early diagnosis of cancer is based on the analysis of relevant biomarkers, which can be used to monitor the population in order to identify the disease until it can be determined using standard methods and is not clinically manifest. One of the potential markers of cancer is heat shock proteins that act as molecular chaperones. Changes in heat shock proteins expression can serve as an important diagnostic marker of the cell’s response to damage. The paper presents a brief overview of the prevalence of oncological diseases in the world, the need of early oncological diagnostics development, as well as the prospects for the use of heat shock proteins in making an oncological diagnosis.

About the authors

O. I. Guliy

Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms,
Saratov Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: guliy_olga@mail.ru
Russia, 410049, Saratov

S. A. Staroverov

Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms,
Saratov Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences; Saratov State Vavilov Agrarian University

Email: guliy_olga@mail.ru
Russia, 410049, Saratov; Russia, 410012, Saratov

L. A. Dykman

Institute of Biochemistry and Physiology of Plants and Microorganisms,
Saratov Scientific Centre of the Russian Academy of Sciences

Email: guliy_olga@mail.ru
Russia, 410049, Saratov

References

  1. Thenrajan T., Wilson J. // Biosens. Bioelectron: X. 2022. V. 12. 100232. https://doi.org/10.1016/j.biosx.2022.100232
  2. Шевцов М.А., Хачатрян В.А., Маргулис Б.А. // Современная онкология. 2012. Т. 14. № 1. С. 63–68.
  3. Ferlay J., Colombet M., Soerjomataram I., Mathers C., Parkin D.M., Piñeros M., Znaor A., Bray F. // Int. J Cancer. 2019. V. 144. № 8. P. 1941–1953.
  4. Cui F., Zhou Z., Zhou H.S. // J. Electrochem. Soc. 2020. V. 167. № 3. 037525. doi.org/.https://doi.org/10.1149/2.0252003JES
  5. Crosby D., Bhatia S., Brindle K.M., Coussens L.M., Dive C., Emberton M. et al. // Science. 2022. V. 375. eaay9040. https://doi.org/10.1126/science.aay9040
  6. Malecka K., Mikuła E., Ferapontova E.E. // Sensors. 2021. V. 21. № 3. P. 736. https://doi.org/10.3390/s21030736
  7. Anzar N., Hasan M.R., Akram M., Yadav N., Narang J. // Process Biochem. 2020. V. 94. P. 126–135.
  8. Kuswandi B., Hidayat M.A., Noviana E. // Biosens. Bioelectron. X. 2022. V. 12. 100246. https://doi.org/10.1016/j.biosx.2022.100246
  9. Hawkes N. // BMJ. 2019. V. 364. l408. https://doi.org/10.1136/bmj.l408
  10. Brenner H., Schrotz-King P., Holleczek B., Katalinic A., Hoffmeister M. // Dtsch. Arztebl. Int. 2016. V. 113. № 7. P. 101–116. https://doi.org/10.3238/arztebl.2016.0101
  11. Kraywinkel K., Buttmann-Schweiger N., Benjamin B. // Gesundheitswesen. 2017. V. 79. № 8–9. P. 184.
  12. Goyal L., Hingmire S., Parikh P.M. // Med. J. Armed Forces India. 2006. V. 62. № 2. P. 162–168.
  13. Pulumati A., Pulumati A., Dwarakanath B.S., Verma A., Papineni R.V.L. // Cancer Rep. 2023. V. 6. e1764. https://doi.org/10.1002/cnr2.1764
  14. Franier B., Thompson M. // Biosens. Bioelectron. 2019. V. 135. P. 71–81.
  15. Первый В.С., Сухой В.Ф. Онкомаркеры. Клинико-диагностический справочник. Ростов-на-Дону: Феникс, 2012. 128 с.
  16. Абелев Г.И. // Иммунология. 1994. № 3. С. 4–9.
  17. Predictive Biomarkers in Oncology. / Eds. S. Badve, G.L. Kumar. Cham: Springer Nature, 2019. 642 p.
  18. Cao D.-L., Yao X.-D. // Chin. J. Cancer. 2010. V. 29. № 2. P. 229–233.
  19. Dykman L.A., Staroverov S.A., Fomin A.S., Panfilova E.V., Shirokov A.A., Bucharskaya A.B., Maslyakova G.N., Khlebtsov N.G. // Gold Bull. 2016. V. 49. № 3–4. P. 87–94.
  20. Madu C.O., Lu Y. // J. Cancer. 2010. V. 1. P. 150–177.
  21. Kimm M.A., Shevtsov M., Werner C., Sievert W., Zhiyuan W., Schoppe O. et al. // Cancers. 2020. V. 12. P. 1331. https://doi.org/10.3390/cancers12051331
  22. Werner C., Stangl S., Salvermoser L., Schwab M., Shevtsov M., Xanthopoulos A. et al. // Cancers. 2021. V. 13. 3706. https://doi.org/10.3390/cancers13153706
  23. Cavallaro S., Horak J., Hååg P., Gupta D., Stiller C., Sahu S.S. et al. // ACS Sens. 2019. V. 4. № 5. P. 1399–1408.
  24. Baghbaderani S.S., Mokarian P., Moazzam P. // Curr. Anal. Chem. 2022. V. 1. P. 63–78.
  25. Mahato K., Prasad A., Maurya P.K., Chandra P. // J. Anal. Bioanal. Tech. 2016. V. 7. № 2. e125. https://doi.org/10.4172/2155-9872.1000e125
  26. Mahato K., Maurya P.K., Chandra P. // 3 Biotech. 2018. V. 8. P. 149. https://doi.org/10.1007/s13205-018-1148-8
  27. Nanobiosensors for Personalized and Onsite Biomedical Diagnosis. / Ed. P. Chandra. Stevenage: IET, 2016. 640 p.
  28. Purohit B., Vernekar P.R., Shetti N.P., Chandra P. // Sens. Int. 2020. V. 1. 100040. https://doi.org/10.1016/j.sintl.2020.100040
  29. Kaczor-Urbanowicz K.E., Martín Carreras-Presas C., Kaczor T., Tu M., Wei F., Garcia-Godoy F., Wong D.T. // J. Cell Mol. Med. 2017. V. 21. № 4. P. 640‒647.
  30. Nagler R., Bahar G., Shpitzer T., Feinmesser R. // Clin. Cancer Res. 2006. V. 12. № 13. P. 3979–3984.
  31. Lindquist S., Craig E.A. // Annu. Rev. Genet. 1988. V. 22. P. 631–677.
  32. Richter K., Haslbeck M., Buchner J. // Mol. Cell. 2010. V. 40. № 2. P. 253–266.
  33. Guisbert E., Herman C., Lu C.Z., Gross C.A. // Genes Dev. 2004. V. 18. № 22. P. 2812–2821.
  34. Herman C., Gross C.A. In: Encyclopedia of Microbiology. / Ed. J. Lederberg. N.Y.: Acad. Press, 2000. P. 598–606.
  35. Morimoto R.I., Tissieres A., Georgopoulous C. In: The Biology of Heat Shock Proteins and Molecular Chaperones. / Eds. R.I. Morimoto, A. Tissieres, C. Georgopoulous. Cold Spring Harbor: Laboratory Press, 1994. P. 1–30.
  36. Whitley D., Goldberg S.P., Jordan W.D. // J. Vasc. Surg. 1999. V. 29. № 4. P. 748–751.
  37. Ellis J. // Nature. 1987. V. 328. № 6129. P. 378–379.
  38. Shemesh N., Jubran J., Dror S., Simonovsky E., Basha O., Argov C. et al. // Nat. Commun. 2021. V. 12. 2180. https://doi.org/10.1038/s41467-021-22369-9
  39. Craig E., Yan W., James P. In: Molecular Chaperones and Folding. Catalysts, Ed. B. Bukau. Amsterdam: Harwood Academic Publishers, 1999. P. 139–162.
  40. Bascos N.A.D., Landry S.J. // Int. J. Mol. Sci. 2019. V. 20. 6195. https://doi.org/10.3390/ijms20246195
  41. Lindner R.A., Treweek T.M., Carver J.A. // Biochem. J. 2001. V. 354. P. 79–87.
  42. Kampinga H.H., Hageman J., Vos M.J., Kubota H., Tanguay R.M., Bruford Elspeth A. et al. // Cell Stress Chaperones. 2009. V. 14. № 1. P. 105–111.
  43. Максимович Н.Е., Бонь Е.И. // Биомедицина. 2020. Т. 16. № 2. С. 60–67.
  44. Rani S., Srivastava A., Kumar M., Goel M. // FEMS Microbiol. Lett. 2016. V. 363. № 6. fnw030. https://doi.org/10.1093/femsle/fnw030
  45. Azad A.A., Zoubeidi A., Gleave M.E., Chi K.N. // Nat. Rev. Urol. 2015. V. 12. № 1. P. 26–36.
  46. Akerfelt M., Morimoto R.I., Sistonen L. // Nat. Rev. Mol. Cell Biol. 2010. V. 11. P.545–555.
  47. Schlesinger M.J. // J. Biol. Chem. 1990. V. 265. № 21. P. 12111–12224.
  48. Haslbeck M., Franzmann T., Weinfurtner D., Buchner J. // Nat. Struct. Mol. Biol. 2005. V. 12. № 10. P. 842–846.
  49. Hristozova N., Tompa P., Kovacs D. // PLoS One. 2016. V. 11. № 8. e0161970. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0161970
  50. Muchowski P.J. // Neuron. 2002. V. 35. № 1. P. 9–12.
  51. Barral J.M., Broadley S.A., Schaffar G., Hartl F.U. // Semin. Cell Dev. Biol. 2004. V. 15. № 1. P. 17–29.
  52. Liu Z., Xi D., Kang M., Guo X., Xu B. // Cell Stress Chaperones. 2012. V. 17. P. 539–551.
  53. Tkáčová J., Angelovičová M. // J. Anim. Sci. Biotechnol. 2012. V. 45. P. 349–353.
  54. Mathew A., Morimoto R.I. // Ann. N. Y. Acad. Scie. 1998. V. 851. P. 99–111.
  55. Rappa F., Farina F., Zummo G., David S., Campanella C., Carini F. et al. // Anticancer Res. 2012. V. 32. P. 5139–5150.
  56. Rizzo M., Cappello F., Marfil R., Nibali L., Marino Gammazza A., Rappa F. et al. // Cell Stress Chaperones. 2012. V. 17. P. 399–407.
  57. Liyanagamage D.S.N.K., Martinus R.D. // Mediators Inflamm. 2020. V. 2020. 8073516. https://doi.org/10.1155/2020/8073516
  58. Gunther S., Ostheimer C., Stang S., Specht H.M., Mozes P., Jesinghaus M. et al. // Front. Immunol. 2015. V. 6. P. 556. https://doi.org/10.3389/fimmu.2015.00556
  59. Breuninger S., Erl J., Knape C., Gunther S., Regel I., Rödel F. et al. // J. Clin. Cell Immunol. 2014. V. 5. № 5. P. 264. https://doi.org/10.4172/2155-9899.1000264
  60. Bayer C., Liebhardt M.E., Schmid T.E., Trajkovic-Arsic M., Hube K., Specht H.M., Schilling D. et al. // Int. J. Radiat. Oncol. Biol. Phys. 2014. V. 88. № 3. P. 694–700.
  61. Hurwitz M.D., Kaur P., Nagaraja G.M., Bausero M.A., Manola J., Asea A. // Radiother. Oncol. 2010. V. 95. № 3. P. 350–358.
  62. Abe M., Manola J.B., Oh W.K., Parslow D.L., George D.J., Austin C.L., Kantoff P.W. // Clin. Prostate Cancer. 2004. V. 3. № 1. P. 49–53.
  63. Takashima M., Kuramitsu Y., Yokoyama Y., Iizuka N., Toda T., Sakaida I. et al. // Proteomics. 2003. V. 3. № 12. P. 2487–2493.
  64. Feng J.T., Liu Y.K., Song H.Y., Dai Z., Qin L.X., Almofti M.R. et al. // Proteomics. 2005. V. 5. № 17. P. 4581–4588.
  65. Fujita Y., Nakanishi T., Miyamoto Y., Hiramatsu M., Mabuchi H., Miyamoto A. et al. // Cancer Lett. 2008. V. 263. № 2. P. 280–290.
  66. Syrigos K.N., Harrington K.J., Karayiannakis A.J., Sekara E., Chatziyianni E., Syrigou E.I., Waxman J. // Urology. 2003. V. 61. № 3. P. 677–680.
  67. Pick E., Kluger Y., Giltnane J.M., Moeder C., Camp R.L., Rimm D.L., Kluger H.M. // Cancer Res. 2007. V. 67. № 7. P. 2932–2937.
  68. Santiago-O’Farrill J.M., Kleinerman E.S., Hollomon M.G., Livingston A., Wang W.L., Tsai J.W., Gordon N.B. // Oncotarget. 2017. V. 9. № 2. P. 1602–1616.
  69. Zhu Y., Tian Q., Qiao N., Cheng Y., Li H. // Eur. J. Gynaecol. Oncol. 2014. V. 36. № 4. P. 394–396.
  70. Ge H., Yan Y., Guo L., Tian F., Wu D. // Onco Targets Ther. 2018. V. 11. P. 351–359.
  71. Rappa F., Pitruzzella A., Marino Gammazza A., Barone R., Mocciaro E., Tomasello G. et al. // Cell Stress Chaperones. 2016. V. 21. № 5. P. 927–933.
  72. Jolly C., Morimoto R.I. // J. Natl. Cancer Inst. 2000. V. 92. № 19. P. 1564–1572.
  73. Hoang A.T., Huang J., Rudra-Ganguly N., Zheng J., Powell W.C., Rabindran S.K. et al. // Am. J. Pathol. 2000. V. 156. № 3. P. 857–864.
  74. Cornford P.A., Dodson A.R., Parsons K.F., Desmond A.D., Woolfenden A., Fordham M. et al. // Cancer Res. 2000. V. 60. № 24. P. 7099–7105.
  75. van’t Veer L.J., Dai H., van de Vijver M.J., He Y.D., Hart A.A., Mao M. et al. // Nature. 2002. V. 415. № 6871. P. 530–536.
  76. Ciocca D.R., Calderwood S.K. // Cell Stress Chaperones. 2005. V. 10. P. 86–103.
  77. Shi L., Chevolot Y., Souteyrand E., Laurenceau E. // Cancer Biomark. 2017. V. 18. № 2. P. 105–116.
  78. Zaher E.R., Hemida M.A., El-Hashash M.M., El-Sheridy H.G. // J. Cancer Res. Treat. 2018. V. 6. № 2. P. 47–53.
  79. Yang S., Xiao H., Cao L. // Biomed. Pharmacother. 2021. V. 142. 112074. https://doi.org/10.1016/j.biopha.2021.112074
  80. Qokoyi N.K., Masamba P., Munsamy G., Kappo A.P. // Lett. Drug Des. Discov. 2021. V. 18. P. 650–665.
  81. Ischia J., So A.I. // Nat. Rev. Urol. 2013. V. 10. P. 386–395.
  82. Di Tommaso L., Franchi G., Park Y.N., Fiamengo B., Destro A., Morenghi E. et al. // Hepatology. 2007. V. 45. P. 725–734.
  83. Witkin S.S. // Eur. J. Gynaecol. Oncol. 2001. V. 22. P. 249–256.
  84. Albakova Z., Norinho D.D., Mangasarova Y., Sapozhnikov A. // Front. Med. 2021. V. 88. 743476. https://doi.org/10.3389/fmed.2021.743476
  85. Chen R., Chen S., Liao J., Chen X., Xu X. // Am. J. Transl. Res. 2016. V. 8. P. 1763–1768.
  86. Arrigo A.P., Paul C., Ducasse C., Manero F., Kretz-Remy C., Virot S. et al. // Prog. Mol. Subcel. Biol. 2002. V. 28. P. 185–204.
  87. Ciocca D.R., Rozados V.R., Cuello-Carrio F.D., Gervasoni, S.I., Matar, P., Scharovsky O.G. // Cell Stress Chaperones. 2003. V. 8. № 1. P. 26–36.
  88. Shevtsov M., Multhoff G. // Front. Immunol. 2016. V. 7. 171. https://doi.org/10.3389/fimmu.2016.00171
  89. Murshid A., Gong J., Stevenson M.A., Calderwood S.K. // Expert Rev Vaccines. 2011. V. 10. № 11. P. 1553–1568.
  90. Троицкая О.С., Новак Д.Д., Рихтер В.А., Коваль О.А. // Acta Naturae. 2022. Т. 14. № 1. С. 40–53.
  91. Multhoff G., Pfister K., Gehrmann M., Hantschel M., Gross C., Hafner M., Hiddemann W. // Cell Stress Chaperones. 2001. V. 6. P. 337–344.
  92. Basu S., Srivastava P.K. // Cell Stress Chaperones. 2000. V. 5. P. 443–451.
  93. Tsan M.F., Gao B. // Am. J. Physiol. Cell Physiol. 2004. V. 286. P. C739–C744.
  94. Mazzaferro V., Coppa J., Carrabba M.G., Rivoltini L., Schiavo M., Regalia E. et al. // Clin. Cancer Res. 2003. V. 9. P. 3235–3245.
  95. Pilla L., Patuzzo R., Rivoltini L., Maio M., Pennacchioli E., Lamaj E. et al. // Cancer Immunol. Immunother. 2006. V. 55. P. 958–968.
  96. Maki R.G., Livingston P.O., Lewis J.J., Janetzki S., Klimstra D., Desantis D., Srivastava P.K., Brennan M.F. // Dig. Dis. Sci. 2007. V. 52. P. 1964–1972.
  97. Bolhassani A., Rafati S. // Expert Rev. Vaccines. 2008. V. 7. № 8. P. 1185–1199.
  98. Shevtsov M.A., Nikolaev B.P., Yakovleva L.Y., Parr M.A., Marchenko Y.Y., Eliseev I. et al. // J. Control. Release. 2016. V. 220. P. 329–340.
  99. Testori A., Richards J., Whitman E., Mann G.B., Lutzky J., Camacho L. et al. // J. Clin. Oncol. 2008. V. 26. P. 955–962.
  100. Ampie L., Choy W., Lamano J.B., Fakurnejad S., Bloch O., Parsa A.T. // J. Neurooncol. 2015. V. 123. P. 441–448.
  101. Dykman L.A., Staroverov S.A., Kozlov S.V., Fomin A.S., Chumakov D.S., Gabalov K.P. et al. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 22. 14313. https://doi.org/10.3390/ijms232214313
  102. Das J.K., Xiong X., Ren X., Yang J.-M., Song J. // J. Oncol. 2019. V. 2019. 3267207. https://doi.org/10.1155/2019/3267207
  103. Hu C., Yang J., Qi Z., Wu H., Wang B., Zou F., Mei H., Liu J., Wang W., Liu Q. // MedComm. 2022. V. 3. № 3. e161. https://doi.org/10.1002/mco2.161
  104. Деев С.М., Лебеденко Е.Н. // Биоорганическая химия. 2015. Т. 41. № 5. С. 539–552.
  105. Dykman L.A., Khlebtsov N.G. // Biomaterials. 2016. V. 108. P. 13–34.
  106. Odion R.A., Liu Y., Vo-Dinh T. // Cancers. 2022. V. 14. 5737. https://doi.org/10.3390/cancers14235737
  107. Albakova Z., Siam M.K.S., Sacitharan P.K., Ziganshin R.H., Ryazantsev D.Y., Sapozhnikov A.M. // Transl. Oncol. 2021. V. 14. 100995. https://doi.org/10.1016/j.tranon.2020.100995
  108. Regimbeau M., Abrey J., Vautrot V., Causse S., Gobbo J., Garrido C. // Semin. Cancer Biol. 2022. V. 86. P. 46–57.
  109. Wang L., Xu W., Wang B., Si X., Li S. // Processes. 2023. V. 11. 403. https://doi.org/10.3390/pr11020403
  110. Khalil A.A., Kabapy N.F., Deraz S.F., Smith C. // Biochim. Biophys. Acta – Rev. Cancer. 2011. V. 1816. P. 89–104.
  111. Staroverov S.A., Kozlov S.V., Brovko F.A., Fursova K.K., Shardin V.V., Fomin A.S. et al. // Biosens Bioelectron: X. 2022. V. 11. 100211. .https://doi.org/10.1016/j.biosx.2022.100211
  112. Guliy O.I., Evstigneeva S.S., Dykman L.A. // Biosens Bioelectron. 2023. V. 222. 114909. https://doi.org/10.1016/j.bios.2022.114909
  113. Дон Е.С., Тарасов А.В., Эпштейн О.И., Тарасов С.А. // Клиническая лабораторная диагностика. 2017. Т. 62. С. 52–59.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2.

Download (1MB)
Indexing metadata
3.

Download (306KB)
Indexing metadata
4.

Download (981KB)
Indexing metadata
5.

Download (396KB)
Indexing metadata
6.

Download (581KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2023 О.И. Гулий, С.А. Староверов, Л.А. Дыкман

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».