Αφηρημένο

Σκοπός

Η πρώιμη διάγνωση του καρκίνου του προστάτη (PCA), η οποία είναι μια κλινικά ετερογενείς-πολυεστιακή νόσο, είναι απαραίτητο να βελτιωθεί η πρόγνωση των ασθενών. Ωστόσο, δημοσιεύθηκε προστάτη διαγνωστικοί δείκτες μοιράζονται μικρή επικάλυψη και κακώς επικυρωθεί με τη χρήση ανεξάρτητων δεδομένων. Ως εκ τούτου, εμείς εδώ αναπτύχθηκε μια ολοκληρωμένη πρωτεομική και την αλληλεπίδραση ταξινομητής που βασίζεται σε δίκτυο, συνδυάζοντας την έκφραση διαφορικό πρωτεΐνη με τοπολογικά χαρακτηριστικά των ανθρώπινων δικτύων αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης για να ενισχυθεί η ικανότητα του προστάτη διάγνωση.

Μέθοδοι και Αποτελέσματα

με δισδιάστατη ηλεκτροφόρηση διαφορά φθορισμού γέλη (2D-ΨΗΦΟ) σε συνδυασμό με MS με τη χρήση προστάτη και των παρακείμενων καλοήθεις ιστούς του προστάτη, συνολικά 60 πρωτεϊνών με τη διαφορική έκφραση σε ιστούς προστάτη προσδιορίστηκαν ως υποψήφια δείκτες. Στη συνέχεια, τα δίκτυά τους αναλύθηκαν από GeneGO λογισμικού Meta-Core και τρεις πρωτεΐνες κόμβο (PTEN, SFPQ και HDAC1) επιλέχθηκαν. Μετά από αυτό, ένα διαγνωστικό ταξινομητής προστάτη κατασκευάστηκε με φορέα στήριξης του μηχανήματος (SVM) μοντελοποίησης με βάση τα δεδομένα γονιδιακής έκφρασης μικροσυστοιχιών των γονιδίων που κωδικοποιούν τις πρωτεΐνες hub που αναφέρθηκαν παραπάνω. Επικυρώσεις των διαγνωστική απόδοση έδειξε ότι αυτή η ταξινομητή είχαν υψηλή προγνωστική ακρίβεια (85.96~90.18%) και η περιοχή κάτω από την καμπύλη ROC (προσέγγιση 1.0). Επιπλέον, η κλινική σημασία της PTEN, SFPQ και πρωτεΐνες HDAC1 στον προστάτη επικυρώθηκε τόσο από ELISA και αναλύσεων ανοσοϊστοχημεία. Πιο ενδιαφέρον, PTEN πρωτεΐνης ταυτοποιήθηκε ως ανεξάρτητος προγνωστικός δείκτης για βιοχημικές επιβίωσης χωρίς υποτροπή σε ασθενείς προστάτη, σύμφωνα με την πολυμεταβλητή ανάλυση Cox παλινδρόμησης.

Συμπεράσματα

Τα στοιχεία μας έδειξαν ότι η ολοκληρωμένη πρωτεομική και την αλληλεπίδραση που βασίζεται σε δίκτυο ταξινομητή που συνδυάζει την έκφραση διαφορικό πρωτεΐνης και τοπολογικά χαρακτηριστικά του δικτύου ανθρώπινη πρωτεΐνη αλληλεπίδρασης μπορεί να είναι ένα ισχυρό εργαλείο για τη διάγνωση του προστάτη. Εντοπίσαμε επίσης PTEN πρωτεΐνης ως ένα νέο προγνωστικό δείκτη για βιοχημικές ελεύθερη υποτροπής επιβίωση σε ασθενείς με προστάτη

Παράθεση:. Jiang F-Ν, Ο Η-γ, Zhang Υ-q, Γιανγκ D-L, Huang J-H, Zhu Υ-Χ, et al. (2013) η αλληλεπίδραση Integrative Πρωτεομική και με βάση το δίκτυο ταξινομητή για τον καρκίνο του προστάτη Διάγνωση. PLoS ONE 8 (5): e63941. doi: 10.1371 /journal.pone.0063941

Επιμέλεια: Νατάσα Κυπριανού, Πανεπιστήμιο του Κεντάκι College of Medicine, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής

Ελήφθη: 27 Ιαν, 2013? Αποδεκτές: 9, Απριλίου 2013? Δημοσιεύθηκε: May 30, 2013

Copyright: © 2013 Zhong 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

Χρηματοδότηση:. Αυτό το έργο χρηματοδοτήθηκε εν μέρει από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (81200550), Κινέζικα Εθνικό Πρόγραμμα Βασικά βασικής Έρευνας (2010CB912700, 2011CB910601), Εθνικό S & amp? T μεγάλο έργο (2008ZX10002-016, 2009ZX09301-002), Εθνικό Μείζονος Επιστημονικής και Τεχνολογικής Ειδικών Έργων (2011ZX09307-304), Επιστήμης και Τεχνολογίας του έργου της επαρχίας Γκουανγκντόνγκ (2010B060500003), Guangzhou Δημοτική Επιστήμης και Τεχνολογίας του έργου Key (2010Y1-C041). 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:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

ο καρκίνος του προστάτη (PCA), ένας κλινικά ετερογενείς-πολυεστιακή νόσος, είναι η πιο κοινή κακοήθεια στους άνδρες και η δεύτερη κύρια αιτία της ανδρικής θανάτου από καρκίνο σχετίζονται [1]. Η συχνότητα εμφάνισης και η θνησιμότητα από αυτήν την αιτία στην Κίνα φαίνεται να αυξάνεται ραγδαία, και η κλινική έκβαση των ασθενών PCA είναι δύσκολο να προβλεφθεί. Εκτιμάται ότι το 20% των ασθενών με προστάτη πάσχει από υποτροπή της νόσου μετά από ριζική προστατεκτομή ή ακτινοθεραπεία [2]. Το ποσοστό επιβίωσης του καρκίνου ειδικά για 5 χρόνια είναι κοντά στο 80% σε άνδρες με εντοπισμένο προστάτη, αλλά είναι μόνο 34% σε άνδρες με μακρινή μετάσταση [3]. αντιγόνου (PSA) έλεγχο του ειδικού προστατικού έχει χρησιμοποιηθεί εκτενώς για την έγκαιρη ανίχνευση των κλινικά εντοπισμένο προστάτη. Ωστόσο, μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν αξιόπιστα μέσα πρόβλεψης της συμπεριφοράς του προστάτη και επιθετική εξέλιξη. Εν όψει της σημασίας της έγκαιρης διάγνωσης για την εφαρμογή των θεραπευτικών αγωγών που είναι η μόνη ελπίδα για την αύξηση του προσδόκιμου ζωής των ασθενών προστάτη, υπάρχει επείγουσα ανάγκη να αναπτυχθούν αποτελεσματικά συστήματα που μπορούν να προβλέψουν την εμφάνιση αυτού του νεοπλάσματος.

Μοριακή προφίλ του ανθρώπινου καρκίνου έχει αποδειχθεί ότι είναι μία νέα προσέγγιση για τη διερεύνηση αυτής πολύπλευρη διαδικασία της νόσου. Μεταξύ των διαφόρων μεθόδων υψηλής απόδοσης για μοριακή προφίλ, ανάλυση πρωτεώματος είναι το πιο ευρέως βασίζεται σε μεθόδους που χρησιμοποιούν διαφορική έκφραση σε δύο-διαστάσεων ηλεκτροφόρηση πηκτής πολυακρυλαμιδίου (2D-PAGE) πηκτές ή, πιο πρόσφατα, δύο διαστάσεων χρωματογραφία που ακολουθείται από προσδιορισμό πρωτεϊνικής μάζας φασματομετρία [4 ]. Θεωρείται ως ένα ισχυρό εργαλείο για την παγκόσμια αξιολόγηση της έκφρασης πρωτεΐνης, και έχει εφαρμοστεί ευρέως σε ανάλυση των ασθενειών, ιδιαίτερα στους τομείς της έρευνας για τον καρκίνο. τεχνολογία διδιάστατη ηλεκτροφόρηση γέλης διαφορά (2D-ΨΗΦΟ), χρησιμοποιώντας ένα μικτό δείγμα εσωτερικό πρότυπο, αναγνωρίζεται σήμερα ως μια ακριβή μέθοδος για τον προσδιορισμό και την ποσοτικοποίηση ανθρώπινες πρωτεΐνες, μείωση της μεταβλητότητας μεταξύ γέλης και απλοποιώντας την ανάλυση γέλης [5]. Αρκετές ομάδες περιλαμβανομένης της δικής μας έχουν υιοθετήσει αυτήν την υψηλή προσέγγιση throughput να αξιολογεί τη συνολική έκφραση πρωτεϊνών σε διάφορους ανθρώπινους καρκίνους, συμπεριλαμβανομένου ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα (HCC) [6], ορθοκολικό καρκίνο [7], οισοφαγικό καρκίνωμα των πλακωδών κυττάρων [8], του καρκίνου του μαστού [ ,,,0],9], τον καρκίνο των ωοθηκών [10], καρκίνος της ουροδόχου κύστης [11], η PCA [12], [13] και τον καρκίνο του παγκρέατος [14]. Ωστόσο, έχουν υπάρξει ο μεγάλος αριθμός των υποψήφιων πρωτεϊνών ταυτοποιήθηκαν χρησιμοποιώντας πλατφόρμες υψηλής απόδοσης και είναι η έλλειψη συνοχής μεταξύ των διαφόρων συστημάτων ανίχνευσης, λόγω της ετερογένειας των ομάδων ασθενών και τη διαφορά σε πλατφόρμες. Ως εκ τούτου, είναι απαραίτητο να προσδιοριστεί μια αξιόπιστη και συνεπής προγνωστικό παράγοντα που είναι αρκετά ισχυρή για να ξεπεραστούν οι μεταβλητότητες που προκαλούνται από διαφορετικές πλατφόρμες ή διαφορετικές ομάδες ασθενών.

ομάδα μελέτης μας έχει αναπτύξει πρόσφατα ένα ταξινομητή βιολογία συστημάτων που βασίζονται για την έγκαιρη διάγνωση του HCC συνδυάζοντας διαφορική γονιδιακή έκφραση και τοπολογικά χαρακτηριστικά της ανθρώπινης δικτύων αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης, και επίσης έδειξαν ότι αυτή η ταξινομητής μπορεί να ενισχύσει αποτελεσματικά την διαγνωστική απόδοση για ασθενείς HCC [15]. Στη βάση αυτή, στην παρούσα μελέτη, έχουμε την πρόθεση να αναπτύξει μια ολοκληρωμένη πρωτεομική και την αλληλεπίδραση που βασίζεται σε δίκτυο ταξινομητή χρησιμοποιώντας τα διαφορικά εκφρασμένων πρωτεϊνών ανιχνεύεται από 2D-ΨΗΦΟ στην προηγούμενη μελέτη μας [12], προκειμένου να ενισχυθεί η ικανότητα του προστάτη διάγνωση. Έχουμε εκτελέσει περαιτέρω την πειραματική επιβεβαίωση για την κλινική σημασία των υποψήφιων δεικτών προστάτη με ενζυμική Δοκιμασία ανοσοαπορρόφησης (ELISA) και ανοσοϊστοχημεία αναλύσεις.

Υλικά και Μέθοδοι

Ασθενείς και δείγματα Συλλογή

Η μελέτη εγκρίθηκε από την Επιτροπή Ερευνών Δεοντολογίας της Guangzhou Πρώτη Δημοτικού Λαϊκού Νοσοκομείου, Guangzhou Medical College, Guangzhou, PRChina. Γραπτή συγκατάθεση λήφθηκε από όλους τους ασθενείς. Όλα τα δείγματα αντιμετωπίζονται και να καθίστανται ανώνυμα, σύμφωνα με τα ηθικά και νομικά πρότυπα.

Για την ανάλυση 2D-ΨΗΦΟ, τέσσερα φρέσκα ιστούς του προστάτη και σε συνδυασμό 4 παρακείμενο καλοήθη ιστούς του προστάτη που λαμβάνεται από 4 ασθενείς του προστάτη που υποβλήθηκαν σε διουρηθρική εκτομή του προστάτη ή ριζική προστατεκτομή δόθηκαν από Guangzhou Πρώτη Δημοτική Λαϊκού Νοσοκομείου, Guangzhou, Κίνα. Κανένας από τους ασθενείς που προσλαμβάνονται σε αυτή τη μελέτη είχαν επικουρικό ή εισαγωγική ορμονική ή ακτινοβολίας θεραπεία πριν από τη χειρουργική επέμβαση. Τα κλινικοπαθολογοανατομικών δεδομένα των δειγμάτων όγκων συνοψίζονται στον Πίνακα 1.

Η

Για την επικύρωση πρωτεΐνη με ELISA και ανοσοϊστοχημεία αναλύσεις, 22 περιπτώσεις προστάτη ιστών καρκίνου και 21 περιπτώσεις παρακείμενων καλοήθεις ιστούς ελήφθησαν από ασθενείς με προστάτη οι οποίοι λειτουργούν στο Guangzhou Νοσοκομείο Πρώτο Δημοτικό Λαϊκό και το Νοσοκομείο Guangdong Provincial Λαϊκού, Guangzhou, Κίνα. Ανθρώπινα μικροσυστοιχίες ιστό του προστάτη (TMA) που αποτελείται 112 προστάτη ιστών από Καυκάσιους και τους ασθενείς Αφροαμερικανός προστάτη (γήρανση 46-87 ετών, μέση τιμή ± SD = 58 ± 7,36 χρόνια, ΤΝΜ σταδιοποίηση από Ι έως III) με λεπτομερείς κλινικές πληροφορίες αγοράστηκαν από Jieqing της εταιρείας (Guangzhou, Κίνα) .Οι κλινικοπαθολογοανατομικές δεδομένα αυτών των ασθενών συνοψίζονται στον πίνακα 2.

Η

Αναγνώριση των διαφορικών προφίλ έκφρασης των πρωτεϊνών σε προστάτη

το προφίλ διαφορικής έκφρασης των πρωτεϊνών σε PCa ιστούς σε σύγκριση με το παρακείμενο καλοήθη ιστούς του προστάτη ταυτοποιήθηκε με 2D-ΨΗΦΟ σύμφωνα με τα πρωτόκολλα του προηγούμενη μελέτη μας [12].

ανάλυση Network

ανάλυση Network διεξήχθη για να επιλέξετε απαραίτητων πρωτεϊνών σε δίκτυο ασθένεια καθώς τα συστατικά του προστάτη ταξινομητή σύμφωνα με τα πρωτόκολλα του προηγούμενη μελέτη μας [15]. Η παράσταση δίκτυο δημιουργήθηκε με τη χρήση του λογισμικού GeneGO Meta-Core (Encinitas, CA). Το λογισμικό διασυνδέονται όλα τα υποψήφια γονίδια, σύμφωνα με τα δημοσιευμένα σχολιασμούς βιβλιογραφία που βασίζεται. θεωρήθηκαν μόνο απευθείας συνδέσεις μεταξύ των ταυτοποιημένων γονιδίων. Μεγάλων κόμβων ορίστηκαν ως εκείνες με περισσότερους από τριάντα συνδέσεις και & lt?.. 50% των άκρων κρυμμένα εντός του δικτύου

Ολοκληρωμένες πρωτεομική και την αλληλεπίδραση του δικτύου με βάση την κατασκευή του προστάτη ταξινομητή

Σύνολα Δεδομένων

Για να αποδείξει αυτό το μυθιστόρημα ταξινομητή, τρεις διαθέσιμες στο κοινό σύνολα δεδομένων προφίλ γονιδιακής έκφρασης που λαμβάνονται από την έκφραση γονιδίων Omnibus (GEO, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/, ημερομηνία έκδοσης: 1 Απρίλη 2012, συμπεριλαμβανομένων των 29123 Series, 9933 πλατφόρμες και 719.101 δείγματα) χρησιμοποιήθηκαν σε αυτή τη μελέτη, συμπεριλαμβανομένων Tomlins_prostate [16] (GEO αριθμός ένταξης: GSE6099, 51 δείγματα προστάτη και δείγματα προστάτη αδένα 23 μη-όγκου), Wallace_prostate [17] (αριθμός ένταξης GEO: GSE6956, 75 δείγματα προστάτη και δείγματα προστάτη αδένα 14 μη-καρκινικά) και Taylor_prostate [18] (GEO αριθμός ένταξης: GSE21034, 150 δείγματα προστάτη και δείγματα 29 αδένα του προστάτη μη-καρκινικά) σύνολα δεδομένων. Αυτές οι ομάδες δεδομένων χωρίστηκαν τυχαία στα εκπαίδευση και δοκιμασία σύνολα δεδομένων για 100 φορές.

Υποστήριξη φορέα μηχάνημα ταξινομητή.

φορέα υποστήριξης της μηχανής (SVM) [19], η οποία μπορεί να αντιμετωπιστεί η γενική περίπτωση της μη γραμμικής και μη-διαχωριζόμενα ταξινόμηση αποτελεσματικά, χρησιμοποιήθηκε για να κατασκευαστούν Ολοκληρωμένες πρωτεομική μας και την αλληλεπίδραση που βασίζεται στο δίκτυο του προστάτη ταξινομητή. Ο στόχος ενός SVM είναι να βρείτε ένα υπερεπίπεδο που μεγιστοποιεί το πλάτος του περιθωρίου μεταξύ των τάξεων και ταυτόχρονα ελαχιστοποιεί τα εμπειρικά λάθη [20]. Εδώ, έχουμε επιλέξει τη λειτουργία ακτινικής βάσης (RBF) ως εξής τύπο [21]: Στη συνέχεια, το σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης χρησιμοποιείται για την εισαγωγή του μοντέλου SVM, έτσι ώστε να υπολογιστεί η οριακή τιμή της βαθμολογίας επιλέγοντας την τιμή αποκοπής κατά την οποία η περιοχή κάτω από Δέκτης λειτουργούν Χαρακτηριστική (ROC) καμπύλη () ήταν η μεγαλύτερη. Τέλος, ο ταξινομητής SVM αποφασίζει:. Αν, το δείγμα μπορεί να προβλεφθεί ως ιστοί προστάτη

Απόδοση

αξιολόγηση

Η συνολική απόδοση του προστάτη ταξινομητή αξιολογήθηκε από δύο διαφορετικές προσεγγίσεις: 5 φορές πολλαπλής δοκιμή επικύρωσης και ανεξάρτητη δοκιμή σύνολο δεδομένων. Η συνολική προγνωστική ακρίβεια () και χρησιμοποιήθηκαν για τη μέτρηση της απόδοσης πρόβλεψη της μεθόδου μας. ROC καμπύλη μπορεί να δείξει την αποτελεσματικότητα μιας δοκιμής με την παρουσίαση τόσο ευαισθησία και ειδικότητα για διαφορετικά σημεία αποκοπής [22]. Η ευαισθησία και η ειδικότητα μπορεί να μετρήσει την ικανότητα μιας υπό εξέταση για τον εντοπισμό αληθινή θετικών και λανθασμένων αυτά σε ένα dataset.where,, αναφέρονται αντίστοιχα με τον αριθμό των αληθώς θετικά, αλήθεια αρνητικό, ψευδή θετικά και ψευδή αρνητικά συστατικά αποτέλεσμα σε μια δοκιμασία, ενώ αναφέρεται με το συνολικό αριθμό των προβλεπόμενων δειγμάτων.

Οι καμπύλες ROC γραφικώς και εξομαλύνεται από το λογισμικό SPSS με την ευαισθησία στον άξονα και 1-εξειδίκευση στον άξονα.

σε 5-φορές εγκάρσια -validation δοκιμή, το σύνολο δεδομένων ήταν τυχαία χωρίζονται σε 5 ομάδες, τέσσερις εκ των οποίων χρησιμοποιούνται για την εκπαίδευση των παραμέτρων του αλγορίθμου πρόβλεψης. Η προγνωστική ακρίβεια του αλγορίθμου στη συνέχεια αξιολογούνται από το υπόλοιπο σύνολο, και αυτή η διαδικασία επαναλήφθηκε πέντε φορές πριν την ευαισθησία και την ειδικότητα έναντι διαφόρων παραμέτρων σε πέντε σύνολα δεδομένων δοκιμής υπολογίζονται για την καμπύλη ROC.

Protein Validation με ένζυμα συνδεδεμένη ανοσορροφητική δοκιμασία

Η δοκιμασία ELISA διεξήχθη για την ανίχνευση των επιπέδων έκφρασης των εν δυνάμει υποψήφιων δείκτες, που αναγνωρίστηκαν ως απαραίτητες πρωτεΐνες τόσο 2D-ΨΗΦΟ και αναλύσεων δίκτυο, σύμφωνα με προηγούμενη μελέτη μας [12].

Protein Validation με ανοσοϊστοχημεία ανάλυση

Η ανάλυση ανοσοϊστοχημείας εκτελέσθηκε για τον προσδιορισμό των προτύπων έκφρασης και υποκυτταρικά τοπικές προσαρμογές των εν δυνάμει υποψήφιων δεικτών σε ιστούς προστάτη, σύμφωνα με προηγούμενη μελέτη μας [23].

Στατιστική ανάλυση

λογισμικό SPSS13.0 για Windows (SPSS Inc, USA) χρησιμοποιήθηκε για τη στατιστική ανάλυση. Συνεχείς μεταβλητές εκφράστηκαν ως

. Ομάδα συγκρίσεις των κατηγορικές μεταβλητές αξιολογήθηκαν με τη χρήση της χ

2 δοκιμών ή γραμμικά με γραμμική συσχέτιση. Συγκρίσεις των μέσων μέσων εκτελέστηκαν με τον ανεξάρτητο δείγματα t test ή 1-ανάλυση διακύμανσης. Οι

σ

τιμές μικρότερες από 0,05 θεωρήθηκαν στατιστικά σημαντικές.

Αποτελέσματα και Συζήτηση

Αναγνώριση των υποψήφιων δεικτών προστάτη για ανάλυση δικτύου

Σύμφωνα με στην προηγούμενη μελέτη μας [12], ένα σύνολο 60 διαφορικά εκφρασμένων πρωτεϊνών, συμπεριλαμβανομένων 37 που ρυθμίζεται up-και 23 που ρυθμίζεται προς τα κάτω στους ιστούς PCa, χρησιμοποιήθηκαν για την ανάλυση του δικτύου (το λεπτομερείς πληροφορίες αυτού του καταλόγου πρωτεΐνη δείχθηκε in).

Αναγνώριση των πρωτεϊνών κόμβο του δικτύου για την PCA ταξινομητή

για να δημιουργήσετε το δίκτυο, οι πρωτεΐνες (κόμβοι) και δημοσίευσε τις συνδέσεις βιβλιογραφία που βασίζεται σε (στα άκρα) χαράχθηκαν χρησιμοποιώντας GeneGo-MetaCore. Η αρχιτεκτονική του δικτύου είναι συνεπής με ένα δίκτυο χωρίς κλίμακα και αντιπροσωπεύει τις αλληλεπιδράσεις μεταξύ των επιμέρους στόχων. Καθώς οι στόχοι με υψηλούς βαθμούς συνδεσιμότητας θεωρούνται τα πιο σημαντικά συστατικά ενός δικτύου [24], εξετάσαμε πλήμνες με περισσότερα από 30 συνδέσεις και λιγότερο από το 50% των ακμών κρυμμένα εντός του δικτύου. Για το δίκτυο των διαφορικών εκφρασμένων γονιδίων σε ιστούς προστάτη (Σχήμα 1Α), επιλέχθηκαν 13 κόμβους για την κατασκευή του δικτύου αλληλεπίδρασή τους (Σχήμα 1Β): DDX5, ERG, HDAC1, HSP27, NDPK_A, NDPK_B, PEA3, SFPQ (PSF), ΡΤΕΝ, PUR-άλφα, TAF1, TAF15, και hnRNP_L (η λεπτομερής ενημέρωση αυτών των πρωτεϊνών πλήμνη παρουσιάζεται στον πίνακα S2). Όπως φαίνεται στο Σχήμα 1Β, τρεις πρωτεΐνες πλήμνη (ΡΤΕΝ, HDAC1 και SFPQ) τα οποία αλληλεπιδρά με κάθε άλλο στενά επιλέχθηκαν για να κατασκευάσουν PCa ταξινομητή μας.

Hub-based όψη δίκτυο 13 διαφορικά εκφραζόμενων γονιδίων πλήμνη (Β ). GeneGO MetaCore χρησιμοποιήθηκε για να δημιουργήσει ένα δίκτυο άμεσων συνδέσεων μεταξύ των γονιδίων που επιλέγονται για ανάλυση. Κόκκινο, πράσινο, και γκρι βέλη δείχνουν αρνητικό, θετικό, και μη καθοριζόμενα αποτελέσματα, αντίστοιχα. Hubs ταυτοποιήθηκαν ως έχοντες περισσότερα από τριάντα συνδέσεις και λιγότερο από το 50% των άκρων κρυμμένα εντός του δικτύου.

Η

Η αξιολόγηση των επιδόσεων του προστάτη ταξινομητή

κατασκευή του προστάτη ταξινομητή.

Με βάση τα επίπεδα γονιδιακής έκφρασης από τρεις κόμβους που αναφέρθηκαν παραπάνω, ο ταξινομητής προστάτη κατασκευάστηκε χρησιμοποιώντας μοντέλο SVM. Το σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης χρησιμοποιήθηκε για την εκπαίδευση των παραμέτρων του προστάτη ταξινομητή και τα ανεξάρτητα σύνολα δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν για την αξιολόγηση της απόδοσης του ταξινομητή.

ανεξάρτητη επικύρωση.

Οι ανεξάρτητοι σύνολα δεδομένων γονιδιακής έκφρασης μικροσυστοιχιών χρησιμοποιήθηκαν για να δοκιμή του προστάτη ταξινομητή μας. Tomlins_prostate [16] (GEO αριθμός ένταξης: GSE6099, 51 δείγματα προστάτη και δείγματα προστάτη αδένα 23 μη-όγκου), Wallace_prostate [17] (GEO αριθμός ένταξης: GSE6956, 75 δείγματα προστάτη και δείγματα προστάτη αδένα 14 μη-καρκινικά) και Taylor_prostate [ ,,,0],18] (GEO αριθμός ένταξης: GSE21034, 150 δείγματα προστάτη και δείγματα 29 αδένα του προστάτη μη-καρκινικά) σύνολα δεδομένων χωρίστηκαν τυχαία στην κατάρτιση και τη δοκιμή σύνολα δεδομένων, και αυτή η διαδικασία επαναλήφθηκε 100 φορές. Τα βάρη των γονιδίων κόμβο και κατώτατο όριο βαθμολογίας στο ταξινομητή προστάτη είχαν εκπαιδευτεί από το σύνολο δεδομένων εκπαίδευσης. Η προγνωστική ακρίβεια και η AUC τιμή του αλγορίθμου στη συνέχεια αξιολογούνται από τις σύνολα δεδομένων δοκιμής, και αυτή η διαδικασία επαναλήφθηκε 100 φορές. Τέλος, η ακρίβεια και η AUC τιμές για διαφορετικές δοκιμές αθροίζονται για να υπολογιστεί το μέσο όρο και το τυπικό σφάλμα.

Η συνολική προγνωστική ακρίβεια και AUC των διαφόρων ταξινομητές προστάτη στα σύνολα δεδομένων δοκιμής Tomlins_prostate, Wallace_prostate και Taylor_prostate υπολογίστηκαν. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 3, οι αξίες της ακρίβειας του παρόντος ταξινομητή προστάτη σε διάφορες ανεξάρτητες σύνολα δεδομένων δοκιμής ήταν 85.88~92.71% και οι τιμές AUC ήταν 0.89~0.93. Η AUC τιμή είναι ένας δείκτης της αποτελεσματικότητας του συστήματος αξιολόγησης. Ένα ιδανικό δοκιμή με τέλεια διάκριση (100% ευαισθησία και 100% ειδικότητα) έχει ένα AUC του 1,0, ενώ ένα μη κατατοπιστική πρόβλεψη έχει την έκταση 0,5, υποδεικνύοντας ότι μπορεί να επιτευχθεί με απλή εικασία. Όσο πιο κοντά στο 1.0 η AUC μιας δοκιμής είναι, τόσο υψηλότερη είναι η συνολική αποτελεσματικότητα της δοκιμής θα είναι [22]. Βρήκαμε ότι αυτός ο ταξινομητής προστάτη είχε μια περιοχή που προσεγγίζει 1.0, γεγονός που υποδηλώνει ότι είχε μια σχετικά υψηλή ικανότητα να εντοπίσει τις πραγματικές τους ιστούς του προστάτη κατά τις διάφορες ανεξάρτητες σύνολα δεδομένων δοκιμής.

Η

Έχουμε επιλέξει 3 κόμβους (PTEN, HDAC1 και SFPQ) από 13 κόμβους στο δίκτυο ως συστατικό του προστάτη ταξινομητή μας, επειδή αλληλεπιδρούν μεταξύ τους στενά. Προκειμένου να επαληθεύσει την ορθολογικότητα αυτής της επιλογής, συγκρίναμε την απόδοση του προστάτη ταξινομητή με 13 κόμβους και του προστάτη ταξινομητή με 3 κόμβους. Καθώς τα αποτελέσματα που φαίνονται στο Σχήμα 2, η προβλεπτική ακρίβεια και AUC του ταξινομητή με 3 κόμβους ήταν τόσο υψηλότερες από εκείνες του ταξινομητή με 13 κόμβους. Αλλά οι διαφορές δεν είχαν καμία στατιστική σημασία (όλα τα P & gt? 0,05)., Που δείχνει ότι μπορεί να είναι λογικό να επιλέγουν τα κέντρα με άμεση αλληλεπίδραση με το συστατικό του προστάτη ταξινομητή μας

Η προγνωστική ακρίβεια και AUC του ταξινομητή με 3 κόμβους ήταν τόσο υψηλότερα από εκείνα του ταξινομητή με 13 κόμβους. Αλλά οι διαφορές δεν είχαν καμία στατιστική σημασία (όλα τα P & gt? 0,05).

Η

Πέντε φορές διασταυρωμένης επικύρωσης

Επίσης χρησιμοποιήσαμε το 5-φορές πρωτόκολλο διασταυρωμένης επικύρωσης για την αξιολόγηση του. απόδοση αυτού του ταξινομητή προστάτη. Καθώς η AUC είναι ένας δείκτης της διάκρισης για την ταξινόμηση, χρησιμοποιήθηκε εδώ για να αξιολογήσει την προγνωστική αποτελεσματικότητα αυτού του ταξινομητή προστάτη. Όπως φαίνεται στον Πίνακα 4, οι τιμές ακρίβεια αυτού του ταξινομητή PCA σε όλες τις πέντε δοκιμασίες ήταν 86.32~92.88% και οι τιμές AUC ήταν 0.89~0.93, γεγονός που υποδηλώνει ότι έχει μεγάλη αξιοπιστία και αποτελεσματικότητα για να προσδιοριστούν οι πραγματικές ιστούς προστάτη έναντι διαφορετικών δοκιμών . σύνολα δεδομένων

Η

Κλινική σημασία των πρωτεϊνών κόμβο PTEN, HDAC1 και SFPQ στον προστάτη

Nextly, ερευνήσαμε τις ενώσεις των τριών πρωτεϊνών κόμβο: PTEN, HDAC1 και SFPQ, με τις κλινικοπαθολογοανατομικές χαρακτηριστικά και την πρόγνωση των ασθενών με προστάτη. Τα αποτελέσματα 2D-ΨΗΦΟ αυτών των κόμβων ήταν φαίνεται στο Σχήμα 3.

Μια paired t-test του Student εφαρμόστηκε σε όλα τα τέσσερα ζευγάρια που χρησιμοποιούν το λογισμικό DeCyder BVA.

Η

PTEN.

ΡΤΕΝ (φωσφατάση και tensin ομόλογο στο χρωμόσωμα 10), εντοπίζεται στο 10q23.3, είναι ένα από τα πιο κοινά γονίδια καταστολής όγκων σε ανθρώπινους καρκίνους [25]. Λειτουργεί ως αρνητικός ρυθμιστής του μονοπατιού ΡΙ3Κ /ΑΚΤ [26]. Συσσωρευμένα μελέτες έδειξαν τον σημαντικό ρόλο της PTEN στην ογκογένεση και την εξέλιξη του όγκου της ΣΕΣΣ. Chaux et al. [27] έδειξε ότι η απώλεια της έκφρασης ΡΤΕΝ μπορεί να σχετίζεται με αυξημένο κίνδυνο υποτροπής μετά από προστατεκτομή για κλινικά εντοπισμένο PCa? Choucair et al. [28] πρότειναν ότι ΡΤΕΝ διαγράφεται όγκων που εκφράζουν χαμηλά επίπεδα του υποδοχέα ανδρογόνων μπορεί να αντιπροσωπεύει μια χειρότερη προγνωστική υποσύνολο του προστάτη θέσπιση πρόκληση για θεραπευτική διαχείριση? Αντωναράκης et al. [29] διαπίστωσε ότι η απώλεια της έκφρασης ΡΤΕΝ στην πρωτοβάθμια δείγματα προστάτη μπορεί να προβλέψει επιβίωση χωρίς εξέλιξη με μεγαλύτερη ακρίβεια από ό, τι κλινικούς παράγοντες και μόνο σε άνδρες με υψηλού κινδύνου προστάτη που λαμβάνουν επικουρική docetaxel μετά την προστατεκτομή. Με τα παρόμοια αποτελέσματα των προηγούμενων εκθέσεων, τόσο ELISA και ανοσοϊστοχημεία αναλύει στην τρέχουσα μελέτη έδειξε ότι το επίπεδο έκφρασης της ΡΤΕΝ πρωτεΐνης σε ιστούς του προστάτη ήταν σημαντικά χαμηλότερη από ότι σε παρακείμενες καλοήθεις ιστούς του προστάτη [δοκιμασία ELISA: 60,96 ± 7,08 (ng /mg) έναντι 89,28 ± 20,62 (ng /mg), P & lt? 0.001? Ανάλυση ανοσοϊστοχημείας: 2,38 ± 0,37 έναντι 3,92 ± 0,40, p = 0,01? Πίνακας 5, Σχήμα 4Α και Β]. Επιπλέον, τα επίπεδα έκφρασης του ΡΤΕΝ σε ιστούς προστάτη με προχωρημένο παθολογικό στάδιο και θετική μετάσταση ήταν σημαντικά χαμηλότερα από εκείνα με πρώιμη παθολογική φάση (Ρ = 0,041, Πίνακας 6) και αρνητικό μετάσταση (Ρ = 0,006, Πίνακας 6). Επιπλέον, η βιοχημική ποσοστό επιβίωσης χωρίς υποτροπή των ασθενών με χαμηλή έκφραση ΡΤΕΝ ήταν σημαντικά χαμηλότερες από εκείνες με υψηλή έκφραση ΡΤΕΝ (Ρ = 0,016, Σχήμα 5Α). Επιπλέον, οι πολυπαραγοντική ανάλυση έδειξε ότι η ρύθμιση προς τα κάτω της PTEN (P = 0.03) ήταν ανεξάρτητος προγνωστικός δείκτης της μικρότερης βιοχημικής υποτροπής ελεύθερης επιβίωσης (Πίνακας 7).

Ένα, PTEN ασθενώς θετική χρώση βρέθηκε στο κυτταρόπλασμα των ιστών προστάτη? Β, ΡΤΕΝ έντονα θετική χρώση βρέθηκε σε κυτταρόπλασμα των καλοήθων αυλού κύτταρα? C, SFPQ ασθενώς θετική χρώση βρέθηκε στο κυτταρόπλασμα των ιστών προστάτη? D, SFPQ έντονα θετική χρώση βρέθηκε στο κυτταρόπλασμα των καλοήθων αυλού κυττάρων? Ε, HDAC1 έντονα θετική χρώση βρέθηκε στο κυτταρόπλασμα των ιστών προστάτη? F, HDAC1 ασθενώς θετική χρώση βρέθηκε σε κυτταρόπλασμα των καλοήθων αυλού κύτταρα? G, Αρνητικό ελέγχου για την ανάλυση ανοσοϊστοχημείας? βαθμολογίες χρώση H, Ανοσοϊστοχημική της PTEN, SFPQ και HDAC1 σε προστάτη και των παρακείμενων καλοήθεις ιστούς του προστάτη.

Η

Η

Η

SFPQ.

SFPQ ( παράγοντας Συγκόλλησης προλίνη /γλουταμίνη πλούσια, επίσης γνωστή ως PSF) λειτουργεί ως πολυπυριμιδίνης οδού δέσμευσης παράγοντα ματίσματος πρωτεΐνη σχετιζόμενη που έχει δύο διπλής ελίκωσης τομείς [30]. Μπορεί να δεσμεύουν DNA και RNA και αποτελεί ουσιαστικό παράγοντα για μάτισμα του RNA. Xu et al. [31] έδειξε ότι SFPQ μπορεί να προκαλέσει αντίσταση των κυττάρων HeLa σε 2 ‘, 2’-diflurodeoxycytidine καθώς και άλλα ανάλογα νουκλεοσιδίου πυριμιδίνης? Tanaka et al. [32] ανέφεραν μια PSF-TFE3 γονιδίου σύντηξης SFPQ /σε περιαγγειακή επιθηλιοειδή καρκινικό κύτταρο για πρώτη φορά. Για το καλύτερο της γνώσης μας, η συμμετοχή των SFPQ στον προστάτη δεν έχει διευκρινιστεί. Στην παρούσα μελέτη, τόσο ELISA και ανοσοϊστοχημεία αναλύσεις έδειξαν ότι το επίπεδο έκφρασης της πρωτεΐνης SFPQ σε ιστούς προστάτη ήταν σημαντικά χαμηλότερη από ότι σε παρακείμενες καλοήθεις ιστούς του προστάτη [δοκιμασία ELISA: 1.95 ± 2.06 (ng /mg) έναντι 3,75 ± 2,18 (ng /mg), Ρ = 0,02? Ανάλυση ανοσοϊστοχημείας: 3,81 ± 0,54 έναντι 5,01 ± 0,48, P = 0,02? Πίνακας 5, Σχήμα 4C και D]. Επιπλέον, η μειωμένη έκφραση της πρωτεΐνης SFPQ συσχετίστηκε σημαντικά με προχωρημένο κλινικό στάδιο των ιστών προστάτη (Ρ = 0,007, Πίνακας 6). Ωστόσο, τα δεδομένα μας δεν βρήκε την προγνωστική σημασία της SFPQ σε ασθενείς προστάτη (Σχήμα 5D~F).

HDAC1.

HDAC1 (ιστόνης δεακετυλάσης 1) είναι ένα μέλος της κατηγορίας Ι αποακετυλασών ιστόνης που περιλαμβάνει επίσης HDAC2, -3 και -8 [33]. Παίζει σημαντικό ρόλο στην κυτταρική γήρανση, η γήρανση του ήπατος, μυελίνωση, ενηλίκων νευρογένεση και την καρκινογένεση [34]. HDAC1 αλληλεπιδρά με ρετινοβλάστωμα ογκοκατασταλτικού πρωτεΐνης και αυτό το συγκρότημα είναι ένα βασικό στοιχείο στον έλεγχο του κυτταρικού πολλαπλασιασμού και διαφοροποίησης [35]. Μαζί με μετάσταση σχετιζόμενη πρωτεΐνη-2, HDAC1 αποακετυλιωμένα άλατα ρ53 και διαμορφώνει επίδρασή της στην ανάπτυξη των κυττάρων και την απόπτωση. Στο προστάτη, Πάτρα et al. [36] και Χαλκίδου et al. [37] ανίχνευσε το σημαντικά υψηλότερο έκφραση HDAC1 στον καρκίνο του προστάτη σε σύγκριση με καλοήθη κυτταρικές προστάτη γραμμές και ιστούς, γεγονός που υποδηλώνει ότι HDAC1 μπορεί να σχετίζεται με την καρκινογένεση του προστάτη. Πρόσφατα, Lei et al. [38] απέδειξε ότι η απώλεια PTEN σε προστάτη μπορεί να προκαλέσει μειωμένη έκφραση της NKX3.1 που ρυθμίζει αρνητικά τη μεταγραφή του υποδοχέα ανδρογόνων και, κατά συνέπεια, τα ανδρογόνα γεγονότα σηματοδότησης των υποδοχέων που συνδέονται με. Βρήκαν επίσης ότι NKX3.1 μπορούν να ασκούν τα μηχανήματα κυτταρικό θάνατο του κυτταρικού κύκλου και μέσω της σύνδεσης με HDAC1. Σε συμφωνία με αυτές τις προηγούμενες μελέτες, τα δεδομένα μας δείξει την αυξητική ρύθμιση της πρωτεΐνης σε ιστούς HDAC1 PCa σε σύγκριση με παρακείμενες καλοήθεις ιστούς του προστάτη [δοκιμασία ELISA: 6.70 ± 5.02 (ng /mg) έναντι 4,84 ± 3,68 (ng /mg), P = 0.03? Ανάλυση ανοσοϊστοχημείας: 5,13 ± 0,56 έναντι 3,44 ± 0,61, p = 0,01? Πίνακας 5, Εικόνα 4Ε και F]. Αναφορικά με την κλινική σημασία της, βρήκαμε ότι η υπερέκφραση του HDAC1 ήταν πιο συχνά συνέβη σε ιστούς προστάτη με προχωρημένο κλινικό στάδιο (Ρ = 0,01, Πίνακας 6). Ωστόσο, τα δεδομένα μας δεν βρήκε την προγνωστική σημασία της HDAC1 σε ασθενείς προστάτη (Σχήμα 5G~I).

Συμπέρασμα

Η παρούσα μελέτη αναπτύχθηκε μια νέα ταξινομητή του προστάτη διάγνωση που βασίζεται στην ενσωμάτωση τα τοπολογικά χαρακτηριστικά του δικτύου αλληλεπίδρασης πρωτεΐνης-πρωτεΐνης με προφίλ έκφρασης απόκλιση πρωτεΐνη υπό συνθήκες ασθένειας. Αυτή η συστηματική ολοκλήρωση μας παρέχει δύο βασικά πλεονεκτήματα: Πρώτον, μας δίνει τη δυνατότητα να αξιοποιήσει επαρκώς τις πληροφορίες πρωτεΐνη συν-έκφραση που παρέχεται από τα στοιχεία πρωτεομική, η οποία πιστεύεται ότι είναι πιο κατατοπιστική από τις αλλαγές έκφραση μεμονωμένων πρωτεϊνών για ταυτοποίηση βιοδείκτη. Δεύτερον, η ανάλυση του δικτύου είναι ένα ισχυρό εργαλείο για την κατανόηση παθολογικών μηχανισμών της νόσου. Με την ενσωμάτωση των τοπολογικών χαρακτηριστικών του βιολογικού δικτύου, ορισμένες πληροφορίες χάνονται στην ανάλυση διαφορικής έκφρασης προστίθεται ταξινομητή μας. Πιο ενδιαφέροντα, με πειραματική επιβεβαίωση, χρησιμοποιώντας ένα μεγάλο αριθμό κλινικά δείγματα ιστών προστάτη, εντοπίσαμε επίσης PTEN πρωτεΐνης ως ένα νέο προγνωστικό δείκτη για βιοχημικές ελεύθερη υποτροπής επιβίωση σε ασθενείς του προστάτη.

Υποστήριξη Πληροφορίες

Πίνακα S1.

διαφορικά εκφρασμένων Λίστα πρωτεΐνη που προσδιορίζονται από 2D-ΨΗΦΟ

doi:. 10.1371 /journal.pone.0063941.s001

(DOC)

Πίνακας S2.

Hub πρωτεΐνες του δικτύου των διαφορικών πρωτεϊνών που εκφράζονται σε προστάτη

doi:. 10.1371 /journal.pone.0063941.s002

(DOCX)