Плоскоклеточный рак кожи занимает второе место по распространённости среди немеланомных злокачественных новообразований кожи и демонстрирует неуклонный рост заболеваемости во всём мире. Предшественником этого заболевания в большинстве случаев является эпидермальная дисплазия, которая в зависимости от степени атипии имеет различный потенциал малигнизации. Дифференциальная диагностика между дисплазией тяжёлой степени и инвазивным раком кожи, а также отграничение начальных форм дисплазии от здоровой кожи остаются актуальной клинической задачей. Поэтому целью исследования стало выявление молекулярных маркеров эпидермальных дисплазий разной степени и плоскоклеточного рака кожи для улучшения малоинвазивной дифференциальной диагностики данных заболеваний. Проведён биоинформационный анализ открытых баз данных (TCGA, DisGeNET, cBioPortal, GTEx) для выявления ключевых генов и микроРНК. Валидация выполнена на выборке из 230 пациентов: 100 больных раком кожи, 90 пациентов с эпидермальными дисплазиями 1-3 степени и 40 условно здоровых доноров. Определение уровня экспрессии микроРНК проводили методом Real-Time qPCR в тканях и плазме крови. Для выявления маркерных микроРНК использовали LASSO-пенализованную логистическую регрессию с оптимизацией при помощи множественных перевыборочных (bootstrap) наборов данных. Выявлены 4 ключевые микроРНК (hsa-miR-423-5p, hsa-miR-937-5p, hsa-miR-155-5p, hsa-miR-326), экспрессия которых в плазме крови достоверно различается между группами. Разработан алгоритм дифференциальной диагностики с чувствительностью 90-95% и специфичностью 90%. Показано, что микроРНК таргетируют ключевые гены канцерогенеза кожи: CDKN2A, TP53, EGFR и NOTCH1. Таким образом, разработанный малоинвазивный алгоритм на основе анализа микроРНК в плазме крови позволяет проводить точную дифференциальную диагностику эпидермальных дисплазий и рака кожи, что даёт возможность персонализировать тактику лечения.
Squamous cell skin cancer is the second most common non-melanoma skin cancer and is steadily increasing in incidence worldwide. The precursor to this disease in most cases is epidermal dysplasia, which has varying malignant potential depending on the degree of atypia. Differentiating between high-grade dysplasia and invasive skin cancer, as well as distinguishing early forms of dysplasia from healthy skin, remains a pressing clinical challenge. Therefore, the aim of this study was to identify molecular markers for epidermal dysplasia of varying degrees and squamous cell skin cancer to improve minimally invasive differential diagnosis of these diseases. A bioinformatics analysis of open databases (TCGA, DisGeNET, cBioPortal, GTEx) was conducted to identify key genes and microRNAs. Validation was performed on a sample of 230 patients: 100 patients with skin cancer, 90 patients with grades 1-3 epidermal dysplasia, and 40 conditionally healthy donors. MicroRNA expression levels were determined using Real-Time qPCR in tissues and blood plasma. Marker microRNAs were identified using LASSO-penalized logistic regression with optimization using multiple bootstrapped datasets. Four key microRNAs (hsa-miR-423-5p, hsa-miR-937-5p, hsa-miR-155-5p, hsa-miR-326) were identified; their expression in blood plasma significantly differed between the groups. A differential diagnostic algorithm with a sensitivity of 90-95% and a specificity of 90% was developed. MicroRNAs have been shown to target key genes involved in skin carcinogenesis: CDKN2A, TP53, EGFR, and NOTCH1. Thus, the developed minimally invasive algorithm based on microRNA analysis in blood plasma enables accurate differential diagnosis of epidermal dysplasias and skin cancer, enabling personalized treatment strategies.
1. Сустретов В. А., Кутилин Д. С., Максимов А. Ю., Шатова Ю. С., Касьяненко В. Н. Генетические и эпигенетические аномалии при злокачественных новообразованиях кожи: базальноклеточный и плоскоклеточный рак // Современные проблемы науки и образования. 2022. № 4. URL: https://science-education.ru/ru/article/view?id=31793 (дата обращения: 15.05.2026). DOI: 10.17513/spno.31793.
2. Maner B. S., Dupuis L., Su A., Jueng J. J., Harding T. P., Meisenheimer VII J., Siddiqui F. S., Hardack M. R., Aneja S., Solomon J. A. Overview of genetic signaling pathway interactions within cutaneous malignancies // J Cancer Metastasis Treat. 2020. Vol. 6. P.37. DOI: 10.20517/2394-4722.2020.60. URL: https://www.oaepublish.com/articles/2394-4722.2020.60 (дата обращения: 15.05.2026).
3. Hedberg M. L., Berry C. T., Moshiri A. S., Xiang Y., Yeh C. J., Attilasoy C., Capell B. C., Seykora J. T. Molecular Mechanisms of Cutaneous Squamous Cell Carcinoma // Int J Mol Sci. 2022. Vol. 23(7). P. 3478. DOI: 10.3390/ijms23073478. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35408839 (дата обращения: 15.05.2026).
4. Piipponen M., Riihilä P., Nissinen L., Kähäri V. M. The Role of p53 in Progression of Cutaneous Squamous Cell Carcinoma // Cancers (Basel). 2021. Vol. 13(18). P.4507. DOI: 10.3390/cancers13184507. URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8466956/ (дата обращения: 15.05.2026).
5. Hosseini T. M., Park S. J., Guo T. The Mutational and Microenvironmental Landscape of Cutaneous Squamous Cell Carcinoma: A Review // Cancers (Basel). 2024. Vol. 16(16). P. 2904. DOI:10.3390/cancers16162904. URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC11352924/ (дата обращения: 15.05.2026).
6. Thomson J., Bewicke-Copley F., Anene C. A., Gulati A., Nagano A., Purdie K., Inman G. J., Proby C. M., Leigh I. M., Harwood C. A., Wang J. The Genomic Landscape of Actinic Keratosis // J Invest Dermatol. 2021. Vol. 141(7). P. 1664-1674.e7. DOI: 10.1016/j.jid.2020.12.024. URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC8221374/ (дата обращения: 15.05.2026).
7. Li Z., Lu F., Zhou F., Song D., Chang L., Liu W., Yan G., Zhang G. From actinic keratosis to cutaneous squamous cell carcinoma: the key pathogenesis and treatments // Front Immunol. 2025. Vol. 16. P. 1518633. DOI: 10.3389/fimmu.2025.1518633. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/39925808/ (дата обращения: 15.05.2026).
8. Cozma E. C., Banciu L. M., Soare C., Cretoiu S. M. Update on the Molecular Pathology of Cutaneous Squamous Cell Carcinoma // Int J Mol Sci. 2023. Vol. 24(7). P. 6646. DOI: 10.3390/ijms24076646. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37047618 (дата обращения: 15.05.2026).
9. Sobolewski P., Koper M., Wasaznik-Jedras A., Kolos M., Walecka I. Histological and Genetic Markers of Cellular Senescence in Keratinocyte Cancers and Actinic Keratosis: A Systematic Review// International Journal of Molecular Sciences. 2026. Vol. 27(3). P.1520. DOI:10.3390/ijms27031520. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41683940 (дата обращения: 15.05.2026).
10. Димитриади Т. А., Бурцев Д. В., Дженкова Е. А., Кутилин Д. С. МикроРНК как маркеры прогрессирования предраковых заболеваний в рак шейки матки // Современные проблемы науки и образования. 2020. № 1. URL: http://science-education.ru/ru/article/view?id=29529 (дата обращения: 15.05.2026). DOI: 10.17513/spno.29529.
11. O'Brien J., Hayder H., Zayed Y., Peng C. Overview of MicroRNA Biogenesis, Mechanisms of Actions, and Circulation// Front Endocrinol (Lausanne). 2018. Vol. 9. P. 402. DOI: 10.3389/fendo.2018.00402. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/30123182 (дата обращения: 15.05.2026).
12. Sathasivam H. P., Kist R., Sloan P., Thomson P., Nugent M., Alexander J., Haider S., Robinson M. Predicting the clinical outcome of oral potentially malignant disorders using transcriptomic-based molecular pathology // Br J Cancer. 2021. Vol. 125(3). P. 413-421. DOI: 10.1038/s41416-021-01411-z. URL:https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/33972745 (дата обращения: 15.05.2026).
13. Ratti M., Lampis A., Ghidini M., Salati M., Mirchev M. B., Valeri N., Hahne J. C. MicroRNAs (miRNAs) and Long Non-Coding RNAs (lncRNAs) as New Tools for Cancer Therapy: First Steps from Bench to Bedside// Target Oncol. 2020. Vol.15(3). P.261-278. DOI: 10.1007/s11523-020-00717-x. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/32451752/ (дата обращения: 15.05.2026).
14. Katayama E. S., Hue J. J., Loftus A. W., Ali S. A., Graor H. J., Rothermel L. D., Londin E., Zarei M., Winter J.M. Stability of microRNAs in serum and plasma reveal promise as a circulating biomarker// Noncoding RNA Res. 2025. Vol.15. P.132-141. DOI: 10.1016/j.ncrna.2025.08.001. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40926836/ (дата обращения: 15.05.2026).
15. Kutilin D. S., Gusareva M. A., Kosheleva N. G., Kit O. I. Regulatory network of competitively interacting RNAs and effectiveness of rectal tumors radiotherapy// Klin Onkol 2022.Vol. 35(4). P. 297-306. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/35989087. (дата обращения: 15.05.2026). DOI: 10.48095/ccko2022297.
16. Chomczynski P., Sacchi N. The single-step method of RNA isolation by acid guanidinium thiocyanate - phenol - chloroform extraction: twenty-something years on // Nat. Protoc. 2006. Vol. 1, № 2. P. 581-585. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/17406285 (дата обращения: 15.05.2026). DOI: 10.1038/nprot.2006.83.
17. Кутилин Д. С., Димитриади С. Н., Пулатова А. А., Франциянц Е. М., Зыкова Т. А., Хван В. К., Розенко А. Д. Способ прогнозирования развития рецидива у больных с вирусом папилломы человека и немышечно-инвазивным раком мочевого пузыря. Патент РФ RU2800265C1. 2023. URL: https://patents.google.com/patent/RU2800265C1/ru (дата обращения: 15.05.2026).
18. Кутилин Д. С. Регуляция экспрессии генов раково-тестикулярных антигенов у больных колоректальным раком// Молекулярная биология. 2020. Т. 54. № 4. С. 580-595. URL: https://www.elibrary.ru/item.asp?id=42963750 (дата обращения: 15.05.2026). DOI: 10.31857/S0026898420040096.
19. Friedman J., Hastie T., Tibshirani R. Regularization Paths for Generalized Linear Models via Coordinate Descent// J Stat Softw. 2010. Vol. 33(1). P. 1-22. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/20808728 (дата обращения: 15.05.2026). DOI: 10.18637/jss.v033.i01.
20. Kirpich A., Ainsworth E. A., Wedow J. M., Newman J. R. B., Michailidis G., McIntyre L. M. Variable selection in omics data: A practical evaluation of small sample sizes// PLoS One. 2018. Vol. 13(6). P. 0197910. DOI: 10.1371/journal.pone.0197910 (дата обращения: 15.05.2026).
21. Argenziano G., Zalaudek I., Corona R., Sera F., Cicale L., Petrillo G., Ruocco E., Hofmann-Wellenhof R., Soyer H.P. Vascular structures in skin tumors: a dermoscopy study // Arch Dermatol. 2004. Vol.140(12). P.1485-9. DOI: 10.1001/archderm.140.12.1485.
22. Tsang D. A., Tam S. Y. C., Oh C. C. Molecular Alterations in Cutaneous Squamous Cell Carcinoma in Immunocompetent and Immunosuppressed Hosts-A Systematic Review // Cancers (Basel). 2023. Vol. 15(6). P.1832. DOI:10.3390/cancers15061832.
23. Pickering C. R., Zhou J. H., Lee J. J., Drummond J. A., Peng S. A., Saade R. E., Tsai K. Y., Curry J. L., Tetzlaff M. T., Lai S. Y., Yu J., Muzny D. M., Doddapaneni H., Shinbrot E., Covington K. R., Zhang J., Seth S., Caulin C., Clayman G. L., El-Naggar A. K., Gibbs R. A., Weber R. S., Myers J. N., Wheeler D. A., Frederick M. J. Mutational landscape of aggressive cutaneous squamous cell carcinoma// Clin Cancer Res. 2014. Vol. 20(24). P. 6582-6592. DOI: 10.1158/1078-0432.CCR-14-1768. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/25303977/ (дата обращения: 15.05.2026).
24. Maubec E., Petrow P., Scheer-Senyarich I., Duvillard P., Lacroix L., Gelly J., Certain A., Duval X., Crickx B., Buffard V., Basset-Seguin N., Saez P., Duval-Modeste A.B., Adamski H., Mansard S., Grange F., Dompmartin A., Faivre S., Mentré F., Avril M.F. Phase II study of cetuximab as first-line single-drug therapy in patients with unresectable squamous cell carcinoma of the skin // J Clin Oncol. 2011. Vol. 29(25). P. 3419-3426. DOI: 10.1200/JCO.2010.34.1735. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21810686/ (дата обращения: 15.05.2026).
25. Durinck S., Ho C., Wang N. J., Liao W., Jakkula L. R., Collisson E. A., Pons J., Chan S. W., Lam E. T., Chu C., Park K., Hong S. W., Hur J. S., Huh N., Neuhaus I. M., Yu S. S., Grekin R. C., Mauro T. M., Cleaver J. E., Kwok P. Y., LeBoit P. E., Getz G., Cibulskis K., Aster J. C., Huang H., Purdom E., Li J., Bolund L., Arron S. T., Gray J. W., Spellman P. T., Cho R. J. Temporal dissection of tumorigenesis in primary cancers // Cancer Discov. 2011. Vol. 1(2) P. 137-143. DOI: 10.1158/2159-8290.CD-11-0028. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21984974 (дата обращения: 15.05.2026).
26. Arroyo J. D., Chevillet J. R., Kroh E. M., Ruf I. K., Pritchard C. C., Gibson D. F., Mitchell P. S., Bennett C. F., Pogosova-Agadjanyan E. L., Stirewalt D. L., Tait J. F., Tewari M. Argonaute2 complexes carry a population of circulating microRNAs independent of vesicles in human plasma // Proc Natl Acad Sci U S A. 2011. Vol. 108(12). P. 5003-5008. DOI: 10.1073/pnas.1019055108. URL: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/21383194. (дата обращения: 15.05.2026).