Αφηρημένο

Σε αυτή τη μελέτη, προχωρήσαμε σε μια μετα-ανάλυση των δεδομένων γονιδιακής έκφρασης υψηλής απόδοσης για τον προσδιορισμό του TNF

–

α-μεσολάβηση γονιδίων που εμπλέκονται στον καρκίνο του πνεύμονα. Ερευνήσαμε πρώτα τα προφίλ γονιδιακής έκφρασης δύο ανεξάρτητων μοντέλων ποντικού ΤΝΡ-α /TNFR ΚΟ. Το μονοπάτι σηματοδότησης υποδοχέα EGF ήταν η κορυφαία μονοπάτι που σχετίζονται με τα γονίδια που προκαλούνται από TNF-α. Μετά το ταίριασμα των ΤΝΡ-α με τη μεσολάβηση γονίδια ποντικού σε ανθρώπινα ορθόλογα τους, συγκρίναμε τα μοτίβα έκφρασης των γονιδίων ΤΝΡ-α με τη μεσολάβηση στη φυσιολογικών και καρκινικών ιστών των πνευμόνων που λαμβάνονται από τον άνθρωπο. Με βάση τα γονίδια TNF-α διαμεσολαβούμενη που απορυθμίζεται σε όγκους του πνεύμονα, έχουμε αναπτύξει μια προγνωστική γονίδιο υπογραφή που προέβλεψε αποτελεσματικά επιβίωση χωρίς υποτροπή στον καρκίνο του πνεύμονα σε δύο ομάδες επικύρωσης. δοκιμές αναδειγματοληψία πρότεινε ότι η προγνωστική δύναμη του γονιδίου υπογραφή δεν ήταν τυχαίο, και πολυπαραγοντική ανάλυση πρότεινε ότι αυτό το γονίδιο υπογραφή ήταν ανεξάρτητη των παραδοσιακών κλινικών παραγόντων και ενίσχυσε την ταυτοποίηση των ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα σε μεγαλύτερο κίνδυνο για υποτροπή.

Παράθεση: Wang Β, Τραγούδι Ν, Yu Τ, Zhou L, Zhang Η, Duan L, et al. (2014) Έκφραση του παράγοντα νεκρώσεως όγκων άλφα-διαμεσολαβείται Γονίδια Προβλέπει επιβίωσης χωρίς υποτροπή στον καρκίνο του πνεύμονα. PLoS ONE 9 (12): e115945. doi: 10.1371 /journal.pone.0115945

Επιμέλεια: Renato Franco, Istituto dei Tumori Fondazione Pascale, Ιταλία

Ελήφθη: 24 Ιουλίου, 2014? Αποδεκτές: 26 Νοεμ, 2014? Δημοσιεύθηκε: 30 Δεκ 2014

Copyright: © 2014 Wang et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα:. Η συγγραφείς επιβεβαιώνουν ότι όλα τα δεδομένα που διέπουν τα ευρήματα είναι πλήρως διαθέσιμα χωρίς περιορισμούς. Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. Η εργασία αυτή χρηματοδοτήθηκε από το πρόγραμμα 61271054 του Εθνικού Ιδρύματος Φυσικών Επιστημών της Κίνας και υποστηρίχθηκε επίσης από KYZ201320 έργο των Θεμελιωδών Κονδυλίων Έρευνας για την Κεντρική πανεπιστήμια. Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:. Tong Yu και Miao Zhu, δύο από τους συντάκτες του χειρογράφου, επί του παρόντος συνδεδεμένες με Nanjing Decode Genomics Βιοτεχνολογία Corporation. Αυτό δεν αλλάζει την τήρηση των συγγραφέων σε όλες τις πολιτικές PLoS ONE για την ανταλλαγή δεδομένων και υλικών.

Εισαγωγή

Ο παράγοντας νέκρωσης όγκων-άλφα (TNF-α) είναι μια πλειοτροπική φλεγμονώδης κυτοκίνη που εμπλέκονται στη συστηματική φλεγμονή που διεγείρει την αντίδραση οξείας φάσης. Αυτή η κυτοκίνη επηρεάζει περισσότερο τα ανθρώπινα όργανα και εμπλέκεται σε μία ποικιλία βιολογικών διεργασιών, συμπεριλαμβανομένου του πολλαπλασιασμού των κυττάρων, της διαφοροποίησης, της απόπτωσης, του μεταβολισμού των λιπιδίων, και θρόμβωσης [1], [2], [3]. ΤΝΡ-α χρησιμεύει επίσης ως μεσολαβητής σε διάφορες παθολογίες, όπως σηπτικό σοκ, απόρριψη μεταμόσχευσης, σκλήρυνση κατά πλάκας, διαβήτη, ρευματοειδή αρθρίτιδα, τραύμα, ελονοσία, μηνιγγίτιδα, και σύνδρομο αναπνευστικής δυσχέρειας ενηλίκων [4].

ρόλος του ΤΝΡ-α σε ανθρώπινους καρκίνους είναι πιο περίπλοκη [5], [6]. TNF-α έχει διπλό ρόλο στην επαγωγή του όγκου και της εξέλιξης [7]. ΤΝΡ-α μπορεί να διευκολύνει την παραγωγή και τη συντήρηση των αντικαρκινικών ανοσοαποκρίσεων μέσω της ενεργοποίησης των φυσικών φονικών κυττάρων και CD8 Τ κυττάρων [7], [8]. ΤΝΡ-α αναστέλλει επίσης την προκαλούμενη από όγκο αγγείωση με καταστροφή της αγγείωσης του όγκου που σχετίζεται με [9]. Επιπλέον, ο TNF-α μπορεί να επηρεάσει άμεσα τα καρκινικά κύτταρα, αυξάνοντας λυσοσωμικών ενζύμων και προκαλώντας την απελευθέρωση του κυτοχρώματος c από τα μιτοχόνδρια και την απόπτωση [10].

Αν και TNF-α έχει αντικαρκινική δράση, υπάρχουν αυξανόμενες ενδείξεις που δείχνουν ότι η ενδογενής ΤΝΡ-α δρα ως προαγωγός όγκων. TNF-α έχει γίνει γνωστό να συνεισφέρει σε χρόνια φλεγμονή και την προώθηση των όγκων σχηματισμό, την ανάπτυξη και τη μετάσταση [7], [11]. Έχει επίσης παρατηρηθεί ότι ο ΤΝΡ-α knockout (ΚΟ) ποντικοί ήταν πιο ανθεκτικά σε χημικές καρκινογένεση όγκων του δέρματος [12], [13]. Επιπλέον, τα ποντίκια με ανεπάρκεια σε TNF υποδοχέα τύπου 1 (TNFR-1) και TNF υποδοχέα τύπου 2 (TNFR-2) ήταν ανθεκτικά στην ανάπτυξη των όγκων του δέρματος [14], και knockdown του ΤΝΡ-α σε κυτταρικές γραμμές καρκίνου ωοθηκών οδήγησε σε μειωμένη την ανάπτυξη και την αγγειακή πυκνότητα [15]. Πιο πρόσφατα, Pitroda et al. εξέτασαν το ρόλο του ΤΝΡ-α διαμεσολαβούμενη στρωματικά φλεγμονής στην ανάπτυξη του όγκου. Βρήκαν ότι η διατάραξη της στρωματικών ΤΝΡ-α σηματοδότησης σημαντικά εξασθενημένη την ανάπτυξη των όγκων σε ΤΝΡ-α υποδοχέα ποντίκια (TNFR) ΚΟ σε σύγκριση με εκείνη σε άγριου τύπου (WT) ποντίκια [16]. Με βάση αυτό το πειραματικό μοντέλο των δεδομένων ΤΝΡ-α διαμεσολαβούμενη φλεγμονή και γονιδιακής έκφρασης υψηλής απόδοσης, ανέπτυξαν επίσης ένα προγνωστικό γονίδιο υπογραφή που προέβλεψε συνολική επιβίωση σε ανθρώπινους καρκίνους [16].

καρκίνος του πνεύμονα είναι η πιο συχνά διαγνωσθεί καρκίνος και είναι η κύρια αιτία θανάτου από καρκίνο στους άνδρες, η οποία περιλαμβάνει 17% του συνόλου των νέων περιπτώσεων καρκίνου και το 23% του συνόλου των θανάτων από καρκίνο [17]. Σε αυτή τη μελέτη, πραγματοποιήσαμε μετα-ανάλυση των δεδομένων μικροσυστοιχιών έκφραση υψηλής απόδοσης για την ταυτοποίηση του TNF

–

γονίδια α-σχετίζεται που εμπλέκονται στον καρκίνο του πνεύμονα. Πρώτον, προσδιορίζονται τα γονίδια πιθανώς ρυθμίζονται από τον TNF-α και TNFRs. Χρησιμοποιώντας δύο ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων μικροσυστοιχιών, χαρακτηρίσαμε τα κοινά γονίδια απορυθμίζεται σε TNF-α ΚΟ και TNFR KO ποντίκια. Εμείς θεωρούνται αυτά τα γονίδια, όπως τα γονίδια του TNF-α-συνδέονται. Δεύτερον, έχουμε αναπτύξει μια προγνωστική γονίδιο υπογραφή που προέρχεται από τα γονίδια του TNF-α-συνδέονται, και εμείς συμφωνημένα τα γονίδια TNF-α που συνδέεται στο ποντίκι για την ανθρώπινη ορθόλογα τους. Στη συνέχεια συγκρίναμε την έκφραση των ανθρώπινων γονιδίων TNF-α που συνδέεται σε φυσιολογικών και καρκινικών ιστών από δύο ομάδες καρκίνου του πνεύμονα. Δεκαεπτά ΤΝΡ-α σχετίζεται με γονίδια ταυτοποιήθηκαν ως συνήθως εκφράζονται διαφορικά μεταξύ των δύο ομάδων? Ως εκ τούτου, αυτά τα γονίδια που αποτελείται ένα πολυ-μοριακών έκβαση του καρκίνου πρόβλεψης. Αυτή η μοριακή υπογραφή προβλέψει αποτελεσματικά επιβίωσης χωρίς υποτροπή στον καρκίνο του πνεύμονα και ήταν ανεξάρτητη από τις καθιερωμένες κλινικές και παθολογικές προγνωστικούς παράγοντες.

Αποτελέσματα και Συζήτηση

γονίδια του TNF-α σχετίζεται με

Ερευνήσαμε πρώτα τα γονίδια πιθανώς ρυθμίζονται από τον TNF-α και των υποδοχέων του. TNF-α δεσμεύει δύο υποδοχείς, TNFR1 και TNFR2. TNFR1 εκφράζεται στους περισσότερους ιστούς, ενώ TNFR2 βρίσκεται μόνο σε κύτταρα του ανοσοποιητικού συστήματος. Δύο ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων μικροσυστοιχία περιέχουν πληροφορίες για την γονιδιακή έκφραση τόσο WT και TNF-α /ποντίκια TNFR ΚΟ συλλέχθηκαν από την Έκφραση Γονιδίου Omnibus (GEO) βάση δεδομένων [18]. Συγκρίναμε τα πρότυπα γονιδιακής έκφρασης των γαστρικών όγκων των WT και TNF-α ΚΟ ποντίκια (GEO ένταξη ID: GSE43145) και των μελανωμάτων του WT και TNFR ΚΟ ποντίκια (GEO ένταξη ID: GSE33253) [16]. Σε μια & lt? Ποσοστό εσφαλμένης ανακάλυψη 5% (FDR), 390 γονίδια ήταν κοινώς up-ρυθμίζονται σε σύγκριση με το WT ποντίκια σε δύο σύνολα δεδομένων (S1 πίνακα). Σε αντίθεση, 305 γονίδια βρέθηκαν να είναι συνήθως κάτω-ρυθμιζόμενη σε σύγκριση με WT ποντικούς (S1 πίνακα). Θεωρήσαμε αυτές απορυθμισμένη γονίδια TNF-α με τη μεσολάβηση γονίδια. ανάλυση Pathway χρησιμοποιώντας τη βάση δεδομένων PANTHER [19] έδειξε ότι η κορυφή οδού που σχετίζεται με αυτά τα γονίδια απορρυθμισμένης ήταν ο «υποδοχέας EGF μονοπάτι σηματοδότησης» (

P

= 0.029 από του Fisher exact test) (S2 Πίνακας), γεγονός που υποδηλώνει μια ισχυρή σχέση μεταξύ του ΤΝΡ-α και του υποδοχέα του επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR). EGFR είναι ένα μέλος της οικογένειας ErbB υποδοχέων. Μεταβολή στην έκφραση EGFR μπορεί να οδηγήσει σε καρκίνο [20], συμπεριλαμβανομένου του καρκίνου του πνεύμονα, πρωκτική καρκίνων, και πολύμορφο γλοιοβλάστωμα. ΤΝΡ-α είναι ένας κεντρικός ρυθμιστής του πολλαπλές οδούς σηματοδότησης φλεγμονής, και ένας σημαντικός στόχος του ΤΝΡ-α μπορεί να είναι το μονοπάτι σηματοδότησης καθοδικά του EGFR [21]. Στην πραγματικότητα, ο TNF-α έχει δειχθεί ότι επάγει μετενεργοποίηση EGFR σε μια ποικιλία κυττάρων [22], [23], [24].

Για να προσδιοριστεί αν γονίδια TNF-α διαμεσολαβούμενη προέρχονται από ποντικούς ήταν συναφή για καρκίνους του ανθρώπου, εμείς ταίριαζαν με τα ΤΝΡ-α με τη μεσολάβηση γονίδια ποντικού σε 651 ξεχωριστές ανθρώπινη ορθόλογα. Στη συνέχεια, αναλύσαμε τα πρότυπα έκφρασης αυτών των TNF-α διαμεσολαβούμενη ανθρώπινα γονίδια στον καρκίνο του πνεύμονα. Διερευνήσαμε τη διαφορά στην έκφραση γονιδίων μεταξύ φυσιολογικών και καρκινικών ιστών σε δύο ανεξάρτητες ομάδες καρκίνου του πνεύμονα από την Ισπανία (ES [GEO ένταξη ID: GSE18842]) [25] και την Ταϊβάν (TW [GEO ένταξη ID: GSE19804]) [26]. Μια paired t-test χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων μεταξύ των φυσιολογικών και καρκινικών ιστών (Εικ. 1). Συνολικά, 232 ΤΝΡ-α διαμεσολαβούμενη γονίδια ταυτοποιήθηκαν ως συνήθως εκφράζονται διαφορικά μεταξύ των φυσιολογικών και καρκινικών ιστών (ρυθμισμένο

P

& lt? 0,05 και φορές αλλαγή & gt? 1,25) και στα δύο ομάδες (S3 πίνακα). Εκατόν είκοσι εννέα ΤΝΡ-α διαμεσολαβούμενη γονίδια ήταν προς τα πάνω ρυθμισμένα σε καρκινικούς ιστούς, ενώ 103 ΤΝΡ-α διαμεσολαβούμενη γονίδια ρυθμισμένα προς τα κάτω (S3 πίνακα). Να διερευνήσει σε ποιες λειτουργικές κατηγορίες αυτά τα γονίδια να πέσει, θα διεξαχθεί γονιδιακή ανάλυση οντολογίας με τη χρήση της βάσης δεδομένων GO [27]. Βρήκαμε ότι αυτά τα γονίδια σημαντικά εμπλουτισμένη με όρους βιολογική διαδικασία GO, όπως «μακρομόριο καταβολικές διαδικασία», «tRNA αμινοακυλίωσης», και «ουβικιτίνη εξαρτώμενη καταβολικές διαδικασία πρωτεΐνη» (S4 πίνακα).

Paired φυσιολογικό και καρκινικούς ιστούς από ασθενείς με καρκίνο του πνεύμονα στις ομάδες ES και TW συμπεριλήφθηκαν στη σύγκριση. Υ-άξονας: τιμές έκφραση log2 μετασχηματισμένη

Η

Ένα 17-γονίδιο υπογραφή προβλέπει ελεύθερη υποτροπής επιβίωση στον καρκίνο του πνεύμονα

Υποθέσαμε ότι το 232 διαφορικά εκφρασμένων TNF-α-μεσολάβηση. γονίδια μπορούσε να προβλέψει το αποτέλεσμα του όγκου στον καρκίνο του πνεύμονα. Μονοπαραγοντική Cox παλινδρόμησης αναλογικού κινδύνου έναντι ελεύθερη υποτροπής επιβίωση διενεργήθηκε σε ολόκληρη τη σειρά 232-γονιδίου σε μια ομάδα κατάρτισης από την Κορέα (KR [GEO ένταξη ID: GSE8894]) [28]. Μόνο τα γονίδια με απόλυτες τιμές της στατιστικής Wald (αναλογία του συντελεστή παλινδρόμησης σε τυπικό σφάλμα του) μεγαλύτερο από δύο διατηρήθηκαν. Συνολικά, εντοπίσαμε 17 TNF-α διαμεσολαβούμενη γονιδίων που σχετίζονται με καρκίνο του πνεύμονα επιβίωση χωρίς υποτροπή στην κοόρτη εκπαίδευσης. Έχουμε ορίσει τα 17 γονίδια του TNF-α-μεσολάβηση ως 17-γονιδίου υπογραφή (Εικ. 1 και Πίνακας 1).

Η

Έχουμε εφαρμόσει ένα σύστημα βαθμολόγησης για να εκχωρήσετε κάθε ασθενή ένα αποτέλεσμα επανάληψης που ήταν μια γραμμική συνδυασμός της έκφρασης της υπογραφής 17-γονίδιο σταθμισμένων με τους συντελεστές που λαμβάνονται από την ομάδα εκπαίδευση (βλέπε τις Μέθοδοι για λεπτομέρειες) [16], [29], [30], [31]. Το βάρος για κάθε γονίδιο αναγράφεται στον πίνακα 1. Οι ασθενείς θετικούς 17-γονίδιο ορίστηκαν ως εκείνες που έχουν επανάληψης score μεγαλύτερο από το διάμεσο ομάδα. Όπως αναμενόταν, υπήρχε μια σημαντικά μειωμένη επιβίωση χωρίς υποτροπή για τα 17-γονίδιο-θετικούς ασθενείς στην εκπαίδευση κοόρτη (Σχ. 2). Οι ασθενείς θετικούς 17-γονιδίου είχαν σημαντικά αυξημένο κίνδυνο για υποτροπή του 2,95 φορές στην ομάδα KR (Πίνακας 2).

Η βαθμολογία επανεμφάνιση του 17-γονιδίου υπογραφή προβλέπει κακή κλινική έκβαση στον καρκίνο του πνεύμονα. Οι μαύρες καμπύλες είναι για τους ασθενείς 17-γονιδίου-υπογραφή-θετικό, ενώ οι γκρι καμπύλες είναι για τις 17-γονιδίου-υπογραφή-αρνητικούς ασθενείς. Τα 17-γονίδιο-υπογραφή-θετικούς ασθενείς που ορίστηκαν ως εκείνες που έχουν επανάληψης στείλει μεγαλύτερη από την ομάδα διάμεσο σκορ.

P

-τιμές υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας δοκιμές log-rank για τις διαφορές στην επιβίωση. Το αριστερό πάνελ δείχνει την ομάδα κατάρτισης (KR), ενώ τα μεσαία και δεξιά πάνελ δείχνουν τις ομάδες επικύρωσης (JP και SE).

Η

Στη συνέχεια ερευνήσαμε την προγνωστική δύναμη της βαθμολογίας υποτροπής ότι προσδιορίστηκε χρησιμοποιώντας το 17-γονίδιο υπογραφή σε ανεξάρτητες ομάδες επικύρωσης. Δύο ομάδες επικύρωση από την Ιαπωνία (JP [GEO ένταξη ID: GSE31210]) [32] και τη Σουηδία (SE [GEO ένταξη ID: GSE37745]) [33] συλλέχθηκαν. Kaplan-Meier ανάλυση επιβίωσης έδειξε ένα σημαντικά μειωμένο χωρίς υποτροπή επιβίωσης για τις 17-γονιδίου-θετικούς ασθενείς στις ομάδες επικύρωσης (

P

= 5.4 × 10

-5 για την ομάδα JP και

P

= 0,011 για την ομάδα SE από δοκιμασία log-rank) (Εικ. 2). Μονοπαραγοντική Cox αναλογικού κινδύνου παλινδρόμησης έδειξε ότι 17-γονίδιο-θετικούς ασθενείς είχαν σημαντικά αυξημένο κίνδυνο για υποτροπή του 2,67-φορές στην κοόρτη JP και 2,08-φορές στην κοόρτη SE (Πίνακας 2). Αυτά τα ευρήματα έδειξαν ότι το 17-γονίδιο υπογραφή είναι προβλεπτική της υποτροπής επιβίωση χωρίς σε καρκίνους του πνεύμονα.

Διερευνήσαμε επίσης την προγνωστική ισχύ για κάθε γονίδιο εντός της 17-γονίδιο υπογραφή στην κοόρτη JP, η οποία είναι η μεγαλύτερη κοόρτης σε αυτή τη μελέτη. Οι ασθενείς κατανεμήθηκαν σε δύο ομάδες ανάλογα με το επίπεδο έκφρασης του κάθε γονιδίου, χρησιμοποιώντας το μεσαίο ως αποκοπής. Εντοπίσαμε τρία γονίδια,

HNRNPAB

,

PPIL1

, και

SRPK1

, το οποίο μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να προβλέψει υποτροπής επιβίωση χωρίς ατομικά (προσαρμοσμένο

P

& lt?.. 0.05 από δοκιμασία log-rank) (S1 Σχήμα)

στην πραγματικότητα, μεταξύ του συνόλου 17-γονιδίου,

ABCE1

,

CKS1B

,

HNRNPAB

,

PCDH7

,

PPIL1

, και

SRPK1

έχουν ήδη αναφερθεί ότι παίζει σημαντικό ρόλο στην παθογένεση του καρκίνου. Για παράδειγμα, φίμωση

ABCE1 από

μικρό παρεμβαλλόμενο RNA μπορούν να αναστείλουν τον πολλαπλασιασμό και διεισδυτικότητα των μικρών κυτταρικών γραμμών καρκίνου του πνεύμονα [34].

CKS1B

-depleted κύτταρα καρκίνου του μαστού δεν είναι μόνο έκθεμα επιβραδύνθηκε G (1) εξέλιξη, αλλά αυτά τα κύτταρα συσσωρεύονται επίσης σε G (2) -Μ λόγω μπλοκάρει την είσοδο μιτωτική [35].

HNRNPAB

βρέθηκε να υπερεκφράζεται σε υψηλά μεταστατικά κύτταρα και ιστούς όγκων από ασθενείς με ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα με υποτροπή [36].

PCDH7

ήταν ρυθμισμένη στα οστά μεταστατικό ιστούς καρκίνου του μαστού, και η καταστολή της

PCDH7

ανέστειλε πολλαπλασιασμό των κυττάρων του καρκίνου του μαστού, τη μετανάστευση, και εισβολή in vitro [37].

PPIL1

παρατηρήθηκε ότι υπερεκφράζεται συχνά σε καρκινικά κύτταρα του παχέος εντέρου σε σύγκριση με noncancerous επιθηλιακά κύτταρα του βλεννογόνου του παχέος εντέρου [38]. Ακόμη πιο ενδιαφέρον, παρεκκλίνουσα

SRPK1

έκφραση σε οποιαδήποτε κατεύθυνση θα μπορούσε να προάγει τον καρκίνο με αλληλεπίδραση με PHLPP μεσολάβηση αποφωσφορυλίωση της Akt [39]. Στην παρούσα μελέτη, δείξαμε ότι ακόμα και αν η προγνωστική δύναμη του 17-γονίδιο υπογραφή είναι ανώτερη, οι επιμέρους γονίδια, όπως

HNRNPAB

,

PPIL1

, και

SRPK1,

μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως μεμονωμένα βιοδείκτες για την πρόβλεψη επιβίωσης χωρίς υποτροπή.

δοκιμών resampling για το 17-γονιδίου υπογραφή

Έχουμε πραγματοποίησε δοκιμή αναδειγματοληψία για να καθοριστεί αν η προβλεπτική ικανότητα του 17- γονιδιακή υπογραφή ήταν σημαντικά καλύτερη από αυτή των τυχαίων συνόλων γονιδίων. Κατασκευάσαμε 1000 υπογραφές τυχαίο γονίδιο, που καθεμία περιέχει 17 γονίδια που επιλέχτηκαν τυχαία από το ανθρώπινο γονιδίωμα. Οι βαθμολογίες επανάληψη υπολογίστηκαν με βάση τις τυχαιοποιημένες υπογραφές γονίδιο, και μονομεταβλητών αναλογικών κινδύνων κατά Cox παλινδρόμησης επιβίωσης διεξήχθη για κάθε νέα δειγματοληψία γονίδιο υπογραφή. Η συσχέτιση μεταξύ κάθε τυχαία γονιδιακή υπογραφή και επιβίωσης χωρίς υποτροπή μετρήθηκε χρησιμοποιώντας τη στατιστική Wald. εναλλακτική υπόθεση μας ήταν ότι ο Wald στατιστική αξία της 17-γονιδίου υπογραφή μας πρέπει να είναι υψηλότερη από εκείνη των τυχαιοποιημένων υπογραφών γονίδιο εάν το 17-γονίδιο υπογραφή ήταν περισσότερο προβλεπτική από τις τυχαιοποιημένες υπογραφές. Σύκο. 3 δηλώνει ότι η Wald στατιστική του 17-γονιδίου υπογραφή ήταν σημαντικά υψηλότερο από εκείνο των τυχαιοποιημένων υπογραφές γονίδιο (

P

= 0,045 για την ομάδα JP και

P

= 0,009 για την ομάδα SE ), γεγονός που υποδηλώνει ότι η συσχέτιση μεταξύ του 17-γονιδίου υπογραφή και επιβίωσης χωρίς υποτροπή δεν είναι τυχαίο.

Οι μαύροι ρόμβοι δείχνουν τα στατιστικά στοιχεία Wald του 17-γονιδίου υπογραφή. Τα γκρι ιστογράμματα δείχνουν την κατανομή των στατιστικών Wald για τα 1.000 νέα δειγματοληψία γονίδιο υπογραφές με ισομεγέθη κάτω από την μηδενική υπόθεση της μη σύνδεσης μεταξύ της 17-γονιδίου υπογραφή και επιβίωσης χωρίς υποτροπή.

Η

Μια προηγουμένως δημοσιευθεί μελέτη από Venet et al. σε σύγκριση με 47 προγνωστική καρκίνο του μαστού υπογραφές υπογραφές των τυχαίων γονιδίων [40]. Διαπιστώθηκε ότι περίπου 60% των υπογραφών δεν ήταν σημαντικά καλύτερα προγνωστικοί έκβαση από τυχαιοποιημένες υπογραφές του ίδιου μεγέθους, και ~ 23% ήταν χειρότερη προγνωστικοί παράγοντες από το διάμεσο τυχαία υπογραφή [40]. Ως εκ τούτου, δεν είναι δυνατόν να συμπεράνουμε ότι ένα συγκεκριμένο μηχανισμός σχετίζεται με ανθρώπινο καρκίνο από το εύρημα ότι ένα γονίδιο υπογραφής για το μηχανισμό αυτό προβλέπει έκβαση του καρκίνου, επειδή τα περισσότερα τυχαιοποιημένη υπογραφές κάνουν [40]? Ωστόσο, εδώ, δείχνουν ότι το 17-γονιδιακή υπογραφή μας ξεπερνά αυτό το πρόβλημα.

πολυπαραγοντική ανάλυση

Ερευνήσαμε την απόδοση του 17-γονιδίου υπογραφή σε σύγκριση με την κλινική παράγοντες που σχετίζονται με την έκβαση του καρκίνου του πνεύμονα . Για την ομάδα JP, θεωρήσαμε παράγοντες, όπως η ηλικία του ασθενούς, το φύλο, το ιστορικό καπνίσματος, το στάδιο,

EGFR

/

KRAS

/

ALK

γονιδίου κατάσταση αλλοίωση, και το επίπεδο της πρωτεΐνης Myc . Στην JP ομάδα, το στάδιο και

EGFR

/

KRAS

/

ALK

κατάστασης του γονιδίου αλλοίωση μπορεί ξεχωριστά να προβλέψει επιβίωσης χωρίς υποτροπή (S2 Εικ.). Για την ομάδα SE, πήραμε την ηλικία, το φύλο και το στάδιο υπόψη. Ωστόσο, κανένα από αυτά τα παράγοντα στην κοόρτη SE μπορεί να προβλέψει μεμονωμένα επιβίωση χωρίς υποτροπή. Μια πολυπαραγοντική Cox παλινδρόμησης αναλογικού κινδύνου επιβίωσης έδειξαν ότι το καθεστώς υπογραφή 17-γονίδιο παρέμεινε μια σημαντική συμμεταβλητή σε σχέση με τους κλινικούς παράγοντες σε κάθε ομάδα επικύρωσης (

P

= 3.4 × 10

-3 για την JP ομάδα και

P

= 2.5 × 10

-2 για την ομάδα SE) (Πίνακας 3). Στην ομάδα JP, την ηλικία του ασθενούς, το στάδιο, και

EGFR

/

KRAS

/

ALK

κατάσταση αλλοίωση ήταν επίσης σημαντικές μεταβλητές. Ωστόσο, στην ομάδα SE, η κατάσταση υπογραφή 17-γονίδιο ήταν η μόνη σημαντική covariant στην πολυμεταβλητή μοντέλο (Πίνακας 3). Αυτά τα αποτελέσματα υποδεικνύουν έντονα ότι η 17-γονίδιο υπογραφή είναι σε μεγάλο βαθμό ανεξάρτητες από τις παραδοσιακές κλινικούς παράγοντες και ενισχύει την ταυτοποίηση των ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα σε μεγαλύτερο κίνδυνο για υποτροπή.

Η

Το 17-γονίδιο υπογραφή προήλθε από ένα «υπόθεση με γνώμονα την» μέθοδο αντί για πλήρες διαλογής γονιδιώματος. Παραδοσιακά, η προγνωστική δύναμη των μεμονωμένων γονιδίων εντός του ανθρώπινου γονιδιώματος δοκιμάστηκε μία προς μία. Τα γονίδια με την καλύτερη στατιστική σημασία θα πρέπει να διατηρούνται και να χρησιμοποιούνται ως βιοδείκτες του καρκίνου. Ωστόσο, στατιστικά που προέρχονται από το γονίδιο υπογραφές από όλη την διαλογή του γονιδιώματος είναι συχνά εξαιρετικά ακριβή στις ομάδες ανακάλυψη από τις οποίες εντοπίστηκαν, αλλά οι περισσότεροι από αυτούς δεν έχουν επικυρωθεί ως χρήσιμα κλινικά εργαλεία [41], [42]. Σε αυτή τη μελέτη, η πρώτη μας υπόθεση ότι ο ΤΝΡ-α εμπλέκεται στον καρκίνο του πνεύμονα. Τότε προκαθορισμένων τα γονίδια που δυνητικά προκαλούνται από ΤΝΡ-α /TNFR χρησιμοποιώντας TNF-α /ποντίκια TNFR ΚΟ. Η πολυπαραγοντική ανάλυση δείχνει ότι αυτή η μέθοδος «bottom-up» αποδίδει ένα γονίδιο που με ελπιδοφόρα προβλεπτική ισχύ, η οποία προσθέτει προγνωστική αξία σε κλινικά και παθολογικά ευρήματα στον καρκίνο του πνεύμονα.

Συμπεράσματα

Ερευνήσαμε το γονίδιο προφίλ έκφρασης δύο ανεξάρτητων μοντέλων ποντικού ΤΝΡ-α /TNFR ΚΟ. Το μονοπάτι σηματοδότησης EGFR βρέθηκε να είναι η κορυφή μονοπάτι που σχετίζονται με τα γονίδια που προκαλούνται από TNF-α. Με βάση τα γονίδια TNF-α διαμεσολαβούμενη βρίσκονται στα μοντέλα ποντικών, έχουμε αναπτύξει μια προγνωστική γονίδιο υπογραφή που προέβλεψε αποτελεσματικά επιβίωση χωρίς υποτροπή στον καρκίνο του πνεύμονα σε δύο ομάδες επικύρωσης. Όταν εργάζονται συνεταιριστικά με γνωστά παραδοσιακά κλινικούς παράγοντες, η 17-γονίδιο υπογραφή μπορεί να ενισχύσει την ακρίβεια πρόβλεψης για τον εντοπισμό των ασθενών που διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο για υποτροπή.

Μέθοδοι

επεξεργασία δεδομένων μικροσυστοιχιών

Όλα τα δεδομένα μικροσυστοιχιών αναλύθηκαν σε αυτή τη μελέτη ελήφθησαν από τη βάση δεδομένων GEO [18]. Η στιβαρή μέσος multichip (GCRMA) αλγόριθμος GC [43] χρησιμοποιήθηκε για να συνοψίσει το επίπεδο έκφρασης του κάθε ανιχνευτή που για τα δεδομένα μικροσυστοιχίας. Η ανάλυση σημασία των μικροσυστοιχιών (SAM) αλγόριθμο [44] χρησιμοποιήθηκε για τον προσδιορισμό των διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων μεταξύ WT και ΤΝΡ-α ποντικοί /TNFR ΚΟ. Μια paired t-test χρησιμοποιήθηκε για την ανίχνευση των διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων μεταξύ των φυσιολογικών και καρκινικών ανθρώπινους ιστούς των πνευμόνων.

P

-τιμές προσαρμόστηκαν χρησιμοποιώντας τη διαδικασία Benjamini-Hochberg.

σύστημα βαθμολόγησης κινδύνου

Για την κατάρτιση ομάδα (KR), μονοπαραγοντική αναλογικών κινδύνων κατά Cox παλινδρόμησης χρησιμοποιήθηκε για την αξιολόγηση η συσχέτιση μεταξύ της επιβίωσης χωρίς υποτροπή και γονιδιακής έκφρασης. Μια βαθμολογία επανάληψης Στη συνέχεια υπολογίστηκε για κάθε ασθενή χρησιμοποιώντας ένα γραμμικό συνδυασμό της γονιδιακής έκφρασης που σταθμίζεται από τη στατιστική Wald (αναλογία του συντελεστή παλινδρόμησης με το πρότυπο σφάλμα του), όπως φαίνεται παρακάτω [16], [29], [30], [31]:

Εδώ,

S

είναι η βαθμολογία επανεμφάνιση του ασθενούς?

n

είναι ο αριθμός των γονιδίων?

Z

i

υποδηλώνει τη στατιστική Wald του γονιδίου

i

(παρατίθενται στον Πίνακα 1)?

e

i

δηλώνει το επίπεδο έκφρασης του γονιδίου

i

? και

μ

i

και

τ

i

είναι η μέση τιμή και την τυπική απόκλιση των τιμών γονιδιακής έκφρασης για τη γονιδιακή

i

σε όλα τα δείγματα. Οι ασθενείς χωρίστηκαν στη συνέχεια σε θετικές και αρνητικές ομάδες, με τη μέση της βαθμολογίας υποτροπής ως αποκοπής. Μια υψηλότερη υποτροπή βαθμολογία συνεπαγόταν μια κακή έκβαση. Το σύστημα βαθμολόγησης και οι συναφείς συντελεστές κλιμάκωσης καθορίστηκαν με βάση τις ομάδες κατάρτισης και στη συνέχεια αξιολογούνται στις ομάδες επικύρωσης [16], [29], [30], [31].

Στατιστική εργαλείο

Όλες οι στατιστικές αναλύσεις πραγματοποιήθηκαν από την πλατφόρμα ρ. Η βιβλιοθήκη «επιβίωσης» χρησιμοποιήθηκε για να κάνει ανάλυση επιβίωσης. Η στατιστική σημαντικότητα μεταξύ δύο καμπύλες Kaplan-Meier προσδιορίστηκε από δοκιμασία log-rank χρησιμοποιώντας τη λειτουργία «survdiff». Τόσο η μονοπαραγοντική και πολυπαραγοντική αναλογικών κινδύνων κατά Cox παλινδρόμησης διεξήχθη από τη λειτουργία «coxph».

Υποστήριξη Πληροφορίες

S1 Εικ.

η έκφραση

HNRNPAB

,

PPIL1

, και

SRPK1

προβλέπει ελεύθερη υποτροπής επιβίωση ξεχωριστά. Οι ασθενείς στην ομάδα JP στρωματοποιήθηκαν σε δύο ομάδες ανάλογα με το επίπεδο έκφρασης του κάθε γονιδίου, χρησιμοποιώντας το μεσαίο ως αποκοπής. Οι μαύρες καμπύλες είναι για τους ασθενείς η έκφραση του γονιδίου υψηλότερη από τη μέση, ενώ οι γκρι καμπύλες είναι για τους άλλους ασθενείς

doi:. 10.1371 /journal.pone.0115945.s001

(PDF)

S2 Εικ .

Στάδιο και

EGFR

/

KRAS

/

ALK

γονιδίου κατάσταση αλλοίωση προβλέψει μεμονωμένα επιβίωσης χωρίς υποτροπή στην ομάδα JP. Το αριστερό πάνελ είναι για το στάδιο. Η μαύρη καμπύλη είναι για τους ασθενείς με στάδιο ΙΙ, ενώ το γκρι καμπύλη είναι για τους ασθενείς με σταδίου Ι Το δεξί πάνελ είναι για το καθεστώς του γονιδίου αλλοίωση. Η μαύρη καμπύλη είναι για τους ασθενείς, χωρίς μεταβολή, ενώ το γκρι καμπύλη είναι για τους ασθενείς με μεταβολή.

P

-τιμές υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας δοκιμές log-rank για τις διαφορές στην επιβίωση

doi:. 10.1371 /journal.pone.0115945.s002

(PDF)

S1 πίνακα.

Τα γονίδια κοινά διαφορικά εκφρασμένων μεταξύ WT και TNF-α /TNFR ΚΟ

doi:. 10.1371 /journal.pone.0115945.s003

(XLSX)

S2 πίνακα. .

Οι top 10 μονοπάτια PANTHER που συνδέονται με τις απορυθμισμένη γονίδια σε TNF-α /ποντίκια TNFR ΚΟ

doi: 10.1371 /journal.pone.0115945.s004

(XLSX)

S3 πίνακα.

η ΤΝΡ-α διαμεσολαβούμενη γονίδια που εκφράζονται διαφορικά μεταξύ των φυσιολογικών και καρκινικών ιστών

doi:. 10.1371 /journal.pone.0115945.s005

(XLSX)

S4 Πίνακα.

Οι GO όρους βιολογική διαδικασία που σχετίζεται με τα γονίδια του TNF-α-μεσολάβηση που απορυθμίζεται σε ιστούς όγκων

doi:. 10.1371 /journal.pone.0115945.s006

(XLSX)