Urinary exosomal nuclear matrix protein-22 as a novel liquid biopsy marker for urothelial carcinoma in dogs: a pilot study

Abstract

Nuclear matrix protein-22 (NMP-22) is a protein that plays a role in the regulation of chromatids and the separation of cells during the replication process. Elevated levels of NMP-22 have been detected in the urine of patients with certain types of cancer, including bladder cancer. NMP-22 is widely used in human medicine as a prognostic and diagnostic tool for urothelial carcinoma (UC) using commercial kits because of its rapid results and small sample requirements. The use of urinary exosomes as a liquid biopsy tool is emerging in human medicine for the diagnosis of certain types of cancer. In this study, we aimed to evaluate the clinical efficacy of using urinary exosomal NMP-22 as a diagnostic tool for urothelial carcinoma in dogs. Twenty-nine dogs (UC group, n=6; UC suspected, n=6; control group, n=17) were included in the analysis and urine samples were collected. Following the isolation of exosomes from urine, the levels of NMP-22 were quantified via enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The expression of NMP-22 in urinary exosomes isolated from the urine of the urothelial carcinoma (UC) group was markedly higher than that in both the UC suspected (p < 0.005) and non-UC (p < 0.001) groups. However, there was no significant difference observed between the UC suspected and non-UC groups. It was confirmed that NMP-22 is significantly increased in exosome in urine of dogs diagnosed with UC, suggesting that exosome NMP-22 can be considered as one of the liquid biopsy tools for diagnosing UC in dogs.

Nuclear matrix protein-22(NMP-22)은 주로 염색체 조절 및 복제 과정에서 세포 분리에 관여하는 단백질로서, 방광암을 비롯한 특정 종류의 암에 걸린 환자의 소변에서 정상인에서 보다 높은 검출된다. 필요한 검체 양이 적고, 빠른 결과로 인해 인의에서는 NMP-22를 비뇨기계 암종에 대한 예후 평가 및 진단 도구로 널리 사용하고 있다. 최근 암 진단에 대한 액체 생검 도구로써 비뇨기 엑소좀의 사용 또한 대두되고 있다. 본 연구에서는 이러한 점을 이용해 비뇨기 엑소좀에서 검출한 NMP-22를 액체 생검 도구로 사용하여 개에서의 비뇨기 상피암 진단에 대한 임상적인 효용성을 평가했다. 29마리의 개(비뇨기 상피암군, n=6; 비뇨기 상피암 의심군, n=6; 대조군, n=17)가 본 연구에 포함되었으며, 보호자의 동의 하에 소변 샘플을 수집하였다. 소변에서 엑소좀을 분리한 후, ELISA를 이용하여 소변의 NMP-22 농도를 측정하였다. 그 결과, 비뇨기 상피암군의 소변에서 분리된 엑소좀의 NMP-22의 발현 수치는 비뇨기 상피암 의심군 (p < 0.005)과 대조군 (p < 0.001) 모두보다 현저히 높았다. 그러나 비뇨기 상피암 의심군과 대조군 간에는 유의한 차이는 확인되지 않았다. 이러한 결과는 소변에서 분리된 엑소좀의 NMP-22 발현 정도가 비뇨기 상피암 진단에 있어 액체 생검 도구로서 유용할 것으로 예상된다.