Αφηρημένο

Ιστορικό

Ένα αυξανόμενο όγκο στο σώμα μπορεί να θεωρηθεί μια πολύπλοκη οικολογική και εξελικτική συστήματος. Μια νέα οικολογική εξελικτική υπόθεση (η «Ρυθμός Ανάπτυξης Υπόθεση», GRH) προτείνει ότι οι όγκοι έχουν αυξημένα φωσφόρου (P) απαιτεί λόγω της αυξημένης κατανομή σε νουκλεϊκά οξέα P-πλούσια, ειδικά ριβοσωμικού RNA, για να ανταποκριθεί στις πρωτεϊνική σύνθεση απαιτήσεις της επιταχυνόμενης πολλαπλασιασμό .

Μεθοδολογία /Principal Εκτίμηση

Προσδιορίσαμε την στοιχειακή (C, N, P) και το περιεχόμενο του νουκλεϊκού οξέος ζεύγη κακοηθών και φυσιολογικών ιστών από κόλον, πνεύμονα, ήπατος, νεφρού ή για 121 ασθενείς . Σύμφωνα με την GRH, του πνεύμονα και του παχέος εντέρου όγκοι ήταν σημαντικά υψηλότερη (περίπου κατά δύο φορές) σε περιεχόμενο Ρ (κλάσμα του ξηρού βάρους) και το περιεχόμενο RNA και χαμηλότερες σε άζωτο (Ν): Ρ από ζεύγη φυσιολογικό ιστό, και Ρ σε RNA συνέβαλε σημαντικά μεγαλύτερο κλάσμα της συνολικής βιομάζας P σε κακοήθεις σε σχέση με φυσιολογικούς ιστούς. Επιπλέον, οι διαφορές ειδικά για τον ασθενή για% P μεταξύ κακοηθών και φυσιολογικών ιστών συσχετίζεται θετικά με τέτοιες διαφορές για το% RNA, τόσο για τα συνολικά δεδομένα και μέσα σε τρεις από τις τέσσερις θέσεις οργάνων. Ωστόσο, σημαντικές διαφορές σε% Ρ και% RNA μεταξύ κακοηθών και φυσιολογικών ιστών δεν παρατηρήθηκαν σε ήπαρ και τους νεφρούς και, συνολικά, RNA συνεισέφερε μόνο ~ 11% της συνολικής περιεκτικότητας ιστού Ρ.

Συμπεράσματα /Σημασία

δεδομένα για πνεύμονα και του παχέος εντέρου όγκοι παρέχουν στήριξη για την GRH στον καρκίνο του ανθρώπου. Η ενίσχυση δύο φορές περιεχομένου P στο παχύ έντερο και των πνευμόνων όγκοι μπορεί να θέσει το στάδιο για τους δυνητικούς P-περιορισμό του πολλαπλασιασμού τους, καθώς οι διαφορές αυτές συχνά για την ταχέως αναπτυσσόμενη ζώντες οργανισμούς στα οικοσυστήματα. Ωστόσο, τα στοιχεία για τους νεφρούς και το ήπαρ δεν υποστηρίζουν την GRH. Να λογοδοτήσουν γι ‘αυτές τις αντικρουόμενες παρατηρήσεις, προτείνουμε ότι οι τοπικές περιβάλλοντα σε ορισμένα όργανα επιλέξτε για νεοπλασματικά κύτταρα που φέρουν μεταλλάξεις αυξανόμενο ρυθμό της κυτταρικής διαίρεσης ( «r-επιλεγμένα», όπως του παχέος εντέρου και του πνεύμονα), ενώ οι συνθήκες αλλού μπορεί να επιλέξει για τη μείωση της θνησιμότητας ( «K επιλεγέντος », όπως στο ήπαρ και τους νεφρούς)

Παράθεση:. Elser JJ, Kyle MM, Smith MS, Nagy JD (2007) Βιολογική Στοιχειομετρία σε ανθρώπινα καρκινικά. PLoS ONE 2 (10): e1028. doi: 10.1371 /journal.pone.0001028

Ακαδημαϊκό Επιμέλεια: Frederick Adler, το Πανεπιστήμιο της Γιούτα, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής

Ελήφθη: 26, Απρ 2007? Αποδεκτές: 17 Σεπτεμβρίου του 2007? Δημοσιεύθηκε: 10 Οκτωβρίου 2007

Copyright: © 2007 Elser 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 από ένα Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών /Εθνικά Ινστιτούτα Υγείας επιχορήγησης (NSF DMS-0342388) για να JJE και JDN και NSF /ΝΙΗ και ΝΙΗ επιχορηγήσεις (NSF DMS-0342325 και ΝΙΗ GM060792) για MSS.

Οι ανταγωνιστικές ενδιαφέροντα: Οι συγγραφείς δηλώνουν ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

Παρά την πολύ εκτεταμένη βάση γνώσεων, τα ποσοστά επιβίωσης του καρκίνου μετά το περιστατικό έδειξαν μόνο μέτριες βελτιώσεις τις τελευταίες δεκαετίες [1].. Έτσι, απαιτούνται νέες προσεγγίσεις που μπορούν να ενσωματώσουν την ποικίλο σώμα των γνώσεων στον τομέα αυτό για να δώσει μία καλύτερη κατανόηση του καρκίνου και τη βελτίωση διαθέσιμες θεραπείες. Ένα ολοένα και πιο σημαντική έμφαση στη βιολογία του καρκίνου είναι να εξετάσει το νεόπλασμα και υποδοχής ως ένα σύνθετο οικολογικό σύστημα στο οποίο γενετικά ετερογενείς πληθυσμούς των όγκων υφίστανται εξελικτική αλλαγή [2], [3]. Αυτή η έμφαση γίνεται όλο και πιο επιτακτική υπό το φως των πορισμάτων της «αινιγματικό του καρκίνου», στην οποία σύγχρονης μοριακής ανίχνευσης δείχνει την ευρεία παρουσία των κυττάρων που περιέχουν γνωστά ογκογονίδια συγκεκριμένες μεταλλάξεις σε κατά τα άλλα υγιείς [4] ιστού. Ενώ μια τέτοια «προ-καρκινικό στάδιο» μπορεί να εξακολουθούν να στερούνται βασικές μεταλλάξεις για την πλήρη ογκογόνο μετασχηματισμό, όπως οι παρατηρήσεις δείχνουν επίσης ότι σημαντικές πτυχές του περιβάλλοντος ενός γενετικά αποκλίνουσες κυττάρου μπορεί να είναι κρίσιμη στην τελική ανάπτυξή του σε φυσιολογικά σημαντικό όγκο. Ωστόσο, eco-εξελικτικές προσεγγίσεις δεν είναι ακόμη διαδεδομένη και λίγες προσπάθειες έχουν γίνει για να καταστούν λειτουργικές οι οικολογικές μηχανισμούς στο παιχνίδι σε ένα οικοσύστημα όγκου-ξενιστή.

Οικολογική στοιχειομετρία είναι η μελέτη της ισορροπίας της ενέργειας και των πολλαπλών χημικών στοιχείων σε οικολογικές αλληλεπιδράσεις [5]. Πιο πρόσφατα, η προσέγγιση αυτή έχει επεκταθεί σε ένα ευρύτερο σύνολο της εξελικτικής και λειτουργικά ζητήματα πέρα ​​από την οικολογία? Αυτή η εκτεταμένη θεωρία είναι βιολογικά στοιχειομετρία [6]. Σε αυτό το πλαίσιο, έχει πρόσφατα προταθεί ότι τα κύτταρα όγκου παρουσιάζουν ένα παράδειγμα στοιχειομετρική σύνδρομο στο οποίο υπάρχουν κοντά θετικές συσχετίσεις μεταξύ ρυθμού ανάπτυξης, το περιεχόμενο RNA βιομάζας (κλάσμα ξηρής μάζας), και φωσφόρου βιομάζας (P) περιεχόμενο [7] . Οι ενώσεις αυτές συμβαίνουν επειδή ταχέως πολλαπλασιαζόμενα κύτταρα αυξάνει γενικά την κατανομή τους σε P-πλούσια ριβοσωμικού RNA για να ανταποκριθεί στις αυξημένες απαιτήσεις της πρωτεϊνικής σύνθεσης του υψηλού ρυθμού ανάπτυξης. Αυτό το «Ρυθμός Ανάπτυξης Υπόθεση» (GRH εφεξής) έχει λάβει σημαντική υποστήριξη σε πρόσφατες μελέτες που περιλαμβάνουν ποικίλες βιόκοσμο που κυμαίνονται από μύγες σε βακτήρια [8]. Μία συνέπεια αυτής της υπόθεσης είναι ότι, όλα τα άλλα είναι ίσα, P-πλούσια σε ζώντες οργανισμούς θα πρέπει να περιορίζεται συχνότερα από την προσφορά του περιβάλλοντος ή διαιτητικές P [8]. Έτσι, η GRH προβλέπει ότι οι όγκοι μπορεί να είναι επιρρεπή σε

in vivo

P-περιορισμός της ανάπτυξης [7]. Δοκιμάσαμε το GRH στο πλαίσιο της βιολογίας του καρκίνου με την αξιολόγηση του αζώτου (Ν), Ρ, και νουκλεϊκό οξύ (RNA, DNA) περιεχόμενα ζευγών κακοήθεις και γειτονικό φυσιολογικό βιοψίες ιστού που προέρχονται από κόλον, ήπατος, νεφρού και πνεύμονα.

Μέθοδοι

αναλύσεις δειγμάτων και Database

βιοψία δείγματα ελήφθησαν μέσω της Συνεργατικής Ανθρώπινο Δίκτυο Tissue (CHTN) του Εθνικού Ινστιτούτου Καρκίνου. Τα δείγματα ελήφθησαν σχεδόν αποκλειστικά από πρωτογενείς όγκους καταγωγής τέσσερα όργανα (συκώτι, νεφρά, κόλον /ορθό έντερο, ή των πνευμόνων). Σύμφωνα με τυπικές διαδικασίες CHTN, δείγματα όγκου και των υγιών παρακείμενων ιστών ελήφθησαν, με ένα τμήμα εξετάζεται από παθολογοανατόμο για τη διάγνωση και το υπόλοιπο υλικό καταψύχθηκαν ταχέως σε υγρό άζωτο και διατηρήθηκαν στους -70 ° C μέχρι την αποστολή σε ξηρό πάγο για ASU όπου και κρατήθηκαν στους -80 ° C μέχρι την περαιτέρω επεξεργασία. Για την ανάλυση νουκλεϊκών οξέων, υπο-δείγματα από κάθε δείγμα βιοψίας είχαν κάταγμα σε ξηρό πάγο και τα δείγματα 50-100 mg αμέσως ομογενοποιήθηκαν με 1 ml ΤπζοΙ (Invitrogen ™). Ακολουθώντας τις καθιερωμένες διαδικασίες εκχύλισης [9], μετά από επώαση για 10 λεπτά σε θερμοκρασία δωματίου όγκο ένα πέμπτο του χλωροφορμίου προστέθηκε και αναμείχθηκε, μετά την οποία οι φάσεις διαχωρίστηκαν με φυγοκέντρηση στα 12.000 g για 15 λεπτά στους 4 ° C. Η οργανική φάση εκχυλίζεται εκ νέου, και το συγκεντρωμένο υδατική φάση καταβυθίστηκε με ισοπροπανόλη και φυγοκεντρήθηκε στα 12.000 g για 10 λεπτά στους 4 ° C. Το σφαιρίδιο στη συνέχεια πλύθηκε με ψυχρή αιθανόλη 75% και επανα-φυγοκεντρείται, σύμφωνα με το πρωτόκολλο του κατασκευαστή. Το τελικό προϊόν RNA υποβλήθηκε σε επεξεργασία με RNAse DNAse απαλλαγμένη χρησιμοποιώντας αντιδραστήρια ελεύθερα DNA (Ambion). DNA εκχυλίστηκε από κατεψυγμένα υπο-δείγματα με τη χρήση του QIAamp MINIKIT DNA (QIAGEN ™). Οι συγκεντρώσεις νουκλεϊκών οξέων από εκχυλίσματα στη συνέχεια ποσοτικά με τη χρήση NanoDrop® ND-1000 φασματοφωτόμετρο. Δεδομένου ότι δεν ήταν δυνατόν να ξηραίνονται δείγματα για ανάλυση νουκλεϊκών οξέων για τη σύγκριση με στοιχειακή ανάλυση, για κάθε όργανο αναπτύξαμε ένα εμπειρικό συντελεστή για τη μετατροπή φρέσκο ​​κατεψυγμένο βάρους προς το ξηρό βάρος. Για να αξιολογηθεί η πιθανή υποβάθμιση του RNA κατά τη διάρκεια του χειρισμού του δείγματος, όλα τα εκχυλίσματα και υποβάλλονται σε ποσοτικό προσδιορισμό PCR σε πραγματικό χρόνο για την ενίσχυση της bp mRNA του φωσφοριβοσυλτρανσφεράση υποξανθίνης γουανίνης γονίδιο 1 (HPRT) καθαριότητας [10] 177. Τα δείγματα που δείχνει πιθανή υποβάθμιση RNA αποκλείστηκαν από την ανάλυση. Υπο-δείγματα για στοιχειακή ανάλυση ξηραίνονται και ζυγίζονται και στη συνέχεια αναλύθηκαν για την P με χρωματομετρία [11] ή για τον άνθρακα (C) και Ν (μέσω ενός μοντέλου PerkinElmer 2400.). Όλα τα αποτελέσματα στη συνέχεια εκφράζονται ως ποσοστό του ξηρού βάρους. Για να εκτιμηθεί το ποσοστό της συνολικής βιομάζας P εισφέρει RNA, το περιεχόμενο RNA πολλαπλασιάστηκε με 0.086, το κλάσμα μάζας του RNA εισφέρει P [5], και, στη συνέχεια, σε σύγκριση με το συνολικό περιεχόμενο Ρ.

Στατιστική Ανάλυση

Όλα τα συγκριτικά μέτρα, δηλαδή,% Ρ,% Ν, Ν: Ρ,% RNA, DNA και%% του Ρ εισφέρει RNA, αντιμετωπίστηκαν παρομοίως. Για κάθε ιστό προέλευσης (κόλον /ορθό έντερο, νεφρό, ήπαρ και πνεύμονα), τα δεδομένα αναλύθηκαν άμεσα και αφού συνοψίζονται στον ζεύγη μόδα για κάθε ασθενή ως μια αναλογία κακοήθους ιστού στο φυσιολογικό. Αναλογίες για το ποσοστό της P εισφέρει RNA ήταν log-μετασχηματιστεί. Οι ακραίες τιμές, που ορίζεται ως οποιαδήποτε μέτρηση πτώση πάνω από 1,5 σειρές εσωτερικό-τεταρτημόριο πέρα ​​από το πλησιέστερο εσωτερικό τεταρτημόριο για ένα συγκεκριμένο ιστό, αφαιρέθηκαν πριν από περαιτέρω αναλύσεις. Όχι περισσότερα από ένα ή δύο σημεία δεδομένων αφαιρέθηκαν ως σαφής ακραίες τιμές σε κάθε δεδομένη ανάλυση. Αποκλίσεις από την κανονικότητα ανιχνεύθηκαν με δοκιμασία D’Agostino για δοκιμές ασυμμετρία και Anscombe-Glynn για κύρτωση. Δοκιμάσαμε την ομοιογένεια των υποθέσεων μεταβλητότητας και, επίσης, σε σύγκριση με τις διακυμάνσεις των κανονικών και κακοηθών ιστών για όλα τα μέτρα που χρησιμοποιούν τη δοκιμασία Fligner-Κιλίν για την ομοιογένεια της διακύμανσης, τόσο για το σύνολο των δεδομένων και για κάθε χώρο όργανο. Σε κάθε περίπτωση, αλλά δύο, Fligner-Κιλίν συμφώνησε με ανάλογο τεστ Bartlett. Σε αμφότερες τις εξαιρέσεις, το Bartlett αλγόριθμο επηρεάστηκε εμφανώς από την ασυμμετρία των δεδομένων. Εάν πληρούνται ομαλότητα και διακύμανση παραδοχές, η απόλυτη δεδομένα αναλύθηκαν με αμφίδρομη ανάλυση διακύμανσης (ANOVA) με όργανο (ήπαρ, νεφρό, κόλον, πνεύμονα) και τύπου ιστού (κανονικό, κακοήθη) ως ανεξάρτητες μεταβλητές. Οι κακοήθεις /κανονικές αναλογίες ζεύγη αξιολογήθηκαν για σημαντικές διαφορές μεταξύ των κακοηθών και φυσιολογικών ιστών για τις τέσσερις θέσεις οργάνων με τη χρήση ενός δείγματος

t

-ΜΕΛΕΤΕΣ για την μηδενική υπόθεση ότι όλες οι (τέσσερις) παραμετρική αναλογίες ισοφάρισε ενότητας . Εάν δεν πληρούνται οι υποθέσεις της κανονικότητας, πραγματοποιήσαμε ανάλογες δοκιμές Wilcoxon για ένα δείγμα για το ανάλογο null. Επιτευχθεί σημασία για αυτές τις πολλαπλές συγκρίσεις ρυθμίστηκε χρησιμοποιώντας τη διαδικασία Holm για κάθε συγκριτικό μέτρο. Επιπλέον, για την αξιολόγηση μεταξύ τόπου διαφορές στη χημική σύνθεση μεταξύ των υγιών ιστών, εκτελέσαμε επίσης δοκιμασίες Kruskal-Wallis για κάθε παράμετρο. Αυτή η δοκιμή είναι ισχυρή κατά των παραβιάσεων των παραδοχών της ANOVA. Έχουμε επίσης την έκθεση συντελεστή συσχέτισης στιγμή το προϊόν του Pearson μεταξύ του συνόλου P και το περιεχόμενο RNA. Όλες οι στατιστικοί υπολογισμοί πραγματοποιήθηκαν με τη χρήση R Statistical Software, έκδοση 2.1.1.

Αποτελέσματα και Συζήτηση

Η ανάλυση διακύμανσης έδειξε ότι τα τέσσερα όργανα δειγματοληψίας διέφεραν σημαντικά τη συνολική σχεδόν σε όλα τα μέτρα του στοιχειακού και βιοχημικών σύνθεση (Πίνακας 1). P-περιεχόμενο (ποσοστό ξηρής μάζας) ήταν σχετικά υψηλός σε φυσιολογικά δείγματα (Σχήμα 1Α) από το νεφρό και το ήπαρ (~0.75-0.85%) σε σύγκριση με δείγματα από κόλον και πνεύμονα (~0.55%), αν και αυτή η συνολική διαφορά ήταν μόνο οριακά σημαντική (p = 0.06). Σε αντίθεση, ο ιστός Ν-περιεχόμενο ήταν σημαντικά διαφορετική μεταξύ των οργάνων (ρ & lt? 0.015), κυρίως λόγω της κάπως μειωμένη% Ν στο ήπαρ (Σχήμα 1 C). Ν: Ρ σε φυσιολογικό ιστό αντανακλάται αντιστρόφως εκείνες για το περιεχόμενο Ρ (Σχήμα 2Α) και διέφεραν σημαντικά μεταξύ των οργάνων (ρ & lt? 0.015), αντανακλώντας κατώτερο Ν: P σε νεφρούς και ιδιαίτερα στο ήπαρ. Μεταξύ οργάνων διαφορές τόσο στο περιεχόμενο RNA (τοις εκατό του ξηρού) και το περιεχόμενο DNA για τους φυσιολογικούς ιστούς (Σχήμα 3Α και 3C) ήταν πολύ σημαντική (ρ & lt? 10

-4), είναι υψηλότερο στο ήπαρ (~ 1,3% και 0,75 % αντίστοιχα) σε σχέση με φυσιολογικά δείγματα από νεφρό, κόλον και πνεύμονα (0.5-0.7% και 0.25-0.35%, αντίστοιχα). Τέλος, μεταξύ των οργάνων διαφορές στο% P στο RNA για φυσιολογικούς ιστούς διέφερε επίσης σημαντικά (p & lt? 10

-4). Το ποσοστό της συνολικής P εισφέρει Ρ στο RNA για φυσιολογικούς ιστούς (Σχήμα 2C) κυμάνθηκε από 7% (πνεύμονας) σε 14% (ήπαρ). Όπως αναμενόταν από τη σχετικά ομοιόμορφη% C μείζονος βιομορίων [5],% C δεν διέφερε πολύ μεταξύ οργάνων, αν και οι διαφορές μεταξύ των επιτόπιων ήταν στατιστικά σημαντικές (ρ & lt? 0,01). Μέσες τιμές% C για τα τέσσερα όργανα ήταν: 48,9% (του πνεύμονα), 51.2 (κόλον), 51.2 (νεφρών), 51,4 (συκώτι)

Α.. και το περιεχόμενο B. P. Γ και Δ Ν περιεχόμενο. Ο αριθμός των παρατηρήσεων που συμβάλλουν στην κάθε μέσο δίδεται από τον αριθμό που σχετίζεται με κάθε ράβδο ή το σημείο. Τα δεδομένα στα δεξιά πάνελ χέρι εκφράζονται ως ο μέσος όρος των ασθενών συγκεκριμένες αναλογίες των κακοήθων σχέση με κανονικές τιμές ιστού (m /n αναλογία) για κάθε παράμετρο. Η οριζόντια γραμμή παρουσιάζει ένα λόγο m /n από ένα, δεικνύοντας καμία διαφορά μεταξύ κακοηθών και φυσιολογικών ιστών. Οι μπάρες σφάλματος δείχνουν ± ένα τυπικό σφάλμα. Οι αστερίσκοι δίπλα σε κάθε σύμβολο στα δεξιά πάνελ χέρι δείχνουν τα αποτελέσματα των συγκεκριμένων οργάνων

t-test

εξετάσει αν η m /n αναλογία διαφέρει από το ένα για το συγκεκριμένο όργανο (*** = p & lt? 0,0001? * * = 0.0001 & lt? p & lt? 0.001? * = 0.001 & lt? p & lt? 0,05?. δεν αστερίσκος = μη σημαντική)

Η

Α. Απόλυτες τιμές και Β σχετικές τιμές για Ν: Ρ. Γ απόλυτες τιμές και Δ σχετικές τιμές για% P στο RNA. Τα δεδομένα εκφράζονται όπως στην Εικόνα 1.

Η

Α. και το περιεχόμενο Β RNA. Γ και Δ DNA περιεχόμενο. Τα δεδομένα εκφράζονται όπως στην Εικόνα 1.

Η

επόμενο θεωρούμε διαφορές μεταξύ κακοηθών και φυσιολογικών ιστών. Υπήρχε γενικά μεγαλύτερη διακύμανση σε% P και% RNA σε κακοήθεις ιστούς σε σχέση με φυσιολογικούς ιστούς (βλέπε σχήματα 4 και 5), τόσο για το σύνολο των δεδομένων και για κάθε χώρο όργανο εξετάζεται χωριστά (p & lt? 0,04 από δοκιμή Fligner-Κιλίν, εκτός για την περιεκτικότητα σε RNA στο ήπαρ, όπου p = 0.80). Οι διαφορές αυτές αντανακλούν πιθανότατα το γεγονός ότι τα δείγματα κακοήθους ιστού περιέχουν μεταβλητούς μείγματα φυσιολογικών και μετασχηματισμένων κυττάρων ενώ τα φυσιολογικά δείγματα περιέχουν μόνο φυσιολογικά κύτταρα. Σύμφωνα με την GRH, κακοήθεις ιστούς διέφερε σημαντικά από φυσιολογικούς ιστούς σε όλες τις παραμέτρους που αναλύθηκαν {εκτός για το% Ν (ρ = 0.15 σε αμφίδρομη ANOVA) και% C (p = 0.89)? Σημειώστε ότι αυτά δεν προβλέπεται να διαφέρουν υπό την GRH}. Ωστόσο, οι διαφορές αυτές εξαρτώνταν από την όργανο από το οποίο τα δείγματα όγκου ελήφθησαν (Σχήματα 1-5, Πίνακας 1). Αυτές οι διαφορές προσδιορίζονται με μεγαλύτερη ακρίβεια με την εξέταση των δεδομένων ειδικά για τον ασθενή για κάθε παράμετρο σε ζεύγη κακοήθεις και φυσιολογικοί ιστοί (πάνελ δεξί χέρι στα Σχήματα 1-3 και σκέδασης-οικόπεδα για δεδομένα ζεύγη% Ρ και% RNA στα Σχήματα 4 και 5). Σε παχέος εντέρου και του πνεύμονα, το περιεχόμενο του όγκου P ήταν περίπου διπλάσιο από εκείνο στο φυσιολογικό ιστό (p & lt? 10

-3, με βάση ένα δείγμα

t-test

? Εικόνα 1Β), ενώ τα νεφρά και το συκώτι όγκους έκαναν δεν διαφέρουν (p & gt? 0,5) στο Ρ περιεχόμενο από φυσιολογικό ιστό. Από Ν-περιεχόμενο ήταν παρόμοια σε κακοήθεις και φυσιολογικούς ιστούς (εκτός από το ήπαρ, όπου το Ν-περιεχόμενο ήταν κάπως υψηλότερο σε κακοήθη δείγματα? Σχήμα 1D), Ν: Ρ (Σχήμα 2Β) ήταν επίσης σημαντικά χαμηλότερη σε δείγματα του παχέως εντέρου και του πνεύμονα όγκου ( p & lt? 0.01), αλλά δεν διαφέρουν σε νεφρούς και το ήπαρ (p & gt? 0,08). Σύμφωνα με την GRH, υπήρχε μια ευρεία ομοιότητα μεταξύ των προτύπων που παρατηρήθηκαν για το περιεχόμενο Ρ και για το περιεχόμενο RNA (σύγκρινε Σχήμα 3Β με το Σχήμα 1Β και το Σχήμα 5 με το Σχήμα 4), όπως οι συγκεντρώσεις RNA σε κακοήθη ιστό ήταν -2.5-φορές υψηλότερη απ ‘ φυσιολογικούς ιστούς για παχέος εντέρου και του πνεύμονα (p & lt? 10

-4), αλλά όχι για τους νεφρούς και το ήπαρ (p & gt? 0,8). Αυτό το μοτίβο επίσης πραγματοποιήθηκε για συγκεντρώσεις DNA (ρ & lt? 0,02 για παχέος εντέρου, του πνεύμονα, των νεφρών και αλλά p & gt? 0,4 για το ήπαρ, το Σχήμα 3D), πιθανόν αντανακλώντας τα αυξημένα επίπεδα πλοειδίας που συχνά παρατηρούνται σε προχωρημένους όγκους [12]. Τέλος, το ποσοστό των Ρ εισφέρει RNA ήταν -1.5-φορές υψηλότερη σε κακοήθη σχέση με φυσιολογικούς ιστούς σε όλα τα όργανα (Εικόνα 2D), αλλά αυτή ήταν σημαντική μόνο για παχέος εντέρου και του καρκίνου του πνεύμονα (ρ & lt? 0,003? P & gt? 0.3 για ήπαρ και τους νεφρούς). Είμαστε επίσης πολύ καλές επιδόσεις σε συνδυασμό ANOVA για κάθε παράμετρο και τα επιτευχθέντα αποτελέσματα σε μεγάλο βαθμό συνεπής με το ένα δείγμα

t

-ΜΕΛΕΤΕΣ. Πρόσθετη υποστήριξη για το GRH προέρχεται από σύγκριση των ασθενών ειδικών «υπολείμματα» από% P και τα δεδομένα RNA% που απεικονίζεται στα Σχήματα 4 και 5. Τέλος, προσδιορίσαμε τον ασθενή-ειδικές διαφορές μεταξύ όγκου και φυσιολογικών% Ρ και μεταξύ όγκου και φυσιολογικών% RNA και αξιολογήθηκαν για τα συνολικά δεδομένα που και μέσα σε κάθε θέση οργάνου, ο βαθμός στον οποίο οι ασθενείς έχουν μεγάλες αυξήσεις% P σε όγκο ιστού σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό είχε επίσης αντίστοιχα μεγάλες αποκλίσεις σε% RNA. Υπήρξαν σημαντικές θετικές συσχετίσεις μεταξύ αυτών των διαφορών ειδικά για τον ασθενή τόσο για το συνολικό σύνολο δεδομένων (p & lt? 10

-8,

r

2 = 0,28) και για τις τρεις από τις τέσσερις θέσεις οργάνων ( p & lt? 0,05,

r

2 = 0,09 – 0,36? για παχέος εντέρου, p = 0,18,

r

2 = 0.02). Αυτό αποδεικνύει ότι η GRH κατέχει όχι μόνο στο συνολικό μέγεθος των συνολικών μέσους όρους, αλλά και στο επίπεδο των μεμονωμένων ασθενών

Η διακεκομμένη γραμμή δείχνει την 1:. Η σχέση 1. Ένα σημείο δεδομένων που βρίσκεται πάνω από τη γραμμή υποδεικνύει ότι το περιεχόμενο Ρ είναι αυξημένη σε κακοήθεις ιστούς, σε σχέση με το κανονικό, σε αυτόν τον ασθενή

Η

Η διακεκομμένη γραμμή υποδεικνύει την 1:. Σχέση 1. Ένα σημείο δεδομένων που βρίσκεται πάνω από τη γραμμή υποδεικνύει ότι το περιεχόμενο RNA είναι αυξημένα σε κακοήθεις ιστούς, σε σχέση με το φυσιολογικό, σε αυτόν τον ασθενή.

Η

Αν και τα ευρήματα που μόλις περιέγραψα είναι σε γενικές γραμμές σύμφωνες με την GRH, σε δείγματα μας RNA συνεισέφερε μόνο ~ 10% των συνολικών Ρ, σε αντίθεση με μια προηγούμενη διαπίστωση -50% για τα βακτήρια, τα καρκινοειδή και τα έντομα [8]. Η σχετικά χαμηλή συμβολή του RNA σε P σε δείγματα μας μπορεί να αντανακλά μεθοδολογικές επιδράσεις ή πραγματικές διαφορές μεταξύ αυτών των ανθρώπινων ιστών και το ασπόνδυλο και βακτηριακή δείγματα που αναλύθηκαν προηγουμένως. Για παράδειγμα, η υποβάθμιση του RNA πριν να δοκιμάσετε κατάψυξη μπορεί να οδηγήσει σε μια υποτίμηση της συμβολής του RNA στο συνολικό Π Ωστόσο, δεδομένου ότι χρησιμοποιείται ανάλυση του HPRT γονιδίου καθαριότητας για να αφαιρέσετε τα δείγματα RNA που μπορεί να έχουν υποβαθμιστεί σημαντικά, αυτό είναι απίθανο να έχουν συνέβαλε σημαντικά στην ευρήματά μας. Μια άλλη πιθανότητα είναι ότι η αποτελεσματικότητα εκχύλισης RNA από σχετικά μεγάλες και βιοχημικά ετερογενούς όγκων μας και φυσιολογικά δείγματα ήταν χαμηλή σε σύγκριση με την ανάκτηση RNA από μικρά ασπόνδυλα και τα βακτήρια. Αν ναι, τότε θα παρατηρηθεί μια μικρότερη συνεισφορά του RNA στο συνολικό P. Ωστόσο, η σχετικά χαμηλή τιμή που παρατηρήθηκε για τους ανθρώπινους ιστούς είναι πιθανό να είναι ρεαλιστική, καθώς η συμβολή του RNA σε βιομάζα P προβλέπεται να μειωθεί από άνθρωπο σε μικρά ασπόνδυλα, διότι ρυθμό ανάπτυξης και τη συνολική μεταβολική πολλαπλασιασμό επίσης μειώνεται με την αύξηση του μεγέθους του σώματος [13] .

Παρά αυτά τα θέματα, κατά μέσο όρο συνολική περιεκτικότητα σε P και το περιεχόμενο RNA για κακοήθεις ή φυσιολογικούς ιστούς για τους τέσσερις τύπους οργάνων έδειξαν μια ισχυρή και σημαντική θετική συσχέτιση (p & lt? 0.001,

r

2 = 0,72). Συνολικά, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι η ανάπτυξη του όγκου στον πνεύμονα και του παχέος εντέρου περιλαμβάνει μετατοπίσεις των βιοχημικών χορηγήσεων, συμπεριλαμβανομένων τόσο RNA και DNA, με αποτέλεσμα περισσότερο από διπλάσια αύξηση στην μαζική συγκεκριμένη ζήτηση για το φώσφορο. Σημειώνουμε ότι η αύξηση αυτή είναι πιθανό μια υποεκτίμηση των αυξημένων απαιτήσεων P μετασχηματισμένων κυττάρων, όπως τα δείγματα βιοψίας των καρκινικών ιστών που ενδέχεται να περιλαμβάνει ένα απροσδιόριστο μείγμα και των δύο μεταμορφώνεται και φυσιολογικά κύτταρα μαζί με ακυτταρικού μήτρα στρωματικά.

Μια προφανής ερώτηση που αναδύεται από τα δεδομένα μας είναι ο λόγος για ιστούς όγκων εμπλουτισμένα σε Ρ και νουκλεϊκά οξέα σε κόλον και του πνεύμονα, αλλά όχι σε ήπαρ και τους νεφρούς. Μακροχρόνια θεωρία του r /K-επιλογής από την εξελικτική οικολογία [14] παρέχει μια υπόθεση. Στη θεωρία επιλογής /K r, οι περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως η διαταραχή ή υψηλά ποσοστά θήρευσης φαίνεται να ευνοούν άτομα με ταχείς ρυθμούς ανάπτυξης και υψηλή γονιμότητα, με γενικό εμπόριο-off στο ότι είναι αδύναμοι ανταγωνιστές όταν οι πόροι καθίστανται περιοριστικές [14]. Αυτό είναι το «Ρ». ( «R» αναφέρεται στο μέγιστο ρυθμό αύξησης του πληθυσμού του πληθυσμού δυναμικές εξισώσεις.) Αντίθετα, «η επιλογή Κ» περιλαμβάνει ένα σενάριο στο οποίο σταθερές συνθήκες να οδηγήσει σε ένα περιβάλλον στο οποίο πόρων μπορεί συχνά να είναι ανεπαρκής να υποστηρίξει μέγιστη ανάπτυξη, ευνοώντας έτσι μειώνονται τα ποσοστά θνησιμότητας και τη βελτίωση της ανταγωνιστικής ικανότητες. ( «Κ» αναφέρεται στην παράμετρο της φέρουσας ικανότητας στις εξισώσεις του πληθυσμού.)

Εφαρμόζοντας αυτές τις ιδέες με τα στοιχεία μας, υποθέτουμε ότι, επειδή εξωτερικών επιθηλιακών ιστών βιώνουν συνήθως ασταθείς συνθήκες επιβάλλουν υψηλά επίπεδα εξωτερικού θνησιμότητας (για μεταμόσχευση πνεύμονα, ειδικά υπό συνθήκες εξωτερικών στρες, όπως από τον καπνό του τσιγάρου), οι όγκοι στον πνεύμονα και του παχέος εντέρου μπορεί να αντανακλά το αποτέλεσμα των μακροπρόθεσμων επιλογή ευνοεί την κυτταρική μετασχηματισμούς αυξανόμενο ρυθμό κυτταρικής διαίρεσης ( «r-επιλεγμένο»). Αντίθετα, πιο σταθερές τοπικές συνθήκες ήπαρ και τους νεφρούς μπορεί αντ ‘αυτού κυρίως ευνοούν μετασχηματισμένα κύτταρα τα οποία έχουν αποκτήσει χαμηλότερα ποσοστά κυτταρικής θνησιμότητας, όπως μειωμένη απόπτωση ( «Κ-επιλεγμένο»). Σύμφωνα με το GRH, η r-στρατηγικής απαιτεί μια συγκεκριμένη βιοχημική κατανομή που επηρεάζουν τη βιομάζα περιεχόμενο P, αλλά μια K-στρατηγική δεν το κάνει. Αυτές οι ιδέες μπορεί να ελεγχθεί με τον χαρακτηρισμό των ιδιαίτερων γενετικών μετασχηματισμούς που κυριαρχούν στο P-πλούσια σε όγκους έναντι εκείνων που κυριαρχούν σε όγκους χαμηλής-P. Η υπόθεσή μας προβλέπει ότι η Ρ-πλούσια όγκους θα πρέπει να κυριαρχείται από τα κύτταρα με γενετική αλλοιώσεις παρεμβαίνει με κατάλληλη ρύθμιση προς τα κάτω του ριβοσώματος παραγωγής ή άλλων ελέγχων κυτταρικού κύκλου, ενώ οι όγκοι χαμηλής-P θα πρέπει να κυριαρχείται από τα κύτταρα με μεταλλάξεις που οδηγούν σε ακατάλληλα χαμηλά ποσοστά απόπτωσης ή τη γήρανση.

Τα υπάρχοντα υπόδειξη δεδομένων στο δυναμικό εγκυρότητα ενός τέτοιου πλαισίου. Για παράδειγμα, είναι γνωστό ότι η υπερ-έκφραση του c-

myc

πρωτεΐνη οδηγεί σε αυξημένη κυτταρικού πολλαπλασιασμού μέσω ενισχυμένων ποσοστών των ριβοσωμάτων βιογένεσης [15] και ότι το

myc

υπερεκφράζεται σε 70 % των καρκίνων του παχέος εντέρου [16], σύμφωνη με την P-πλούσια υπογραφή που τεκμηριώνουν (Σχήμα 1). Έτσι, κυτταρικό μετασχηματισμό μέσω

myc

αντιπροσωπεύει μια πιθανή πορεία προς ένα P-πλούσια «r-επιλεγμένα» όγκου. Προτείνουμε ένα παρόμοιο σενάριο για την ογκογένεση μέσω μεταλλάξεων που περιλαμβάνουν πρωτεΐνη ρετινοβλάστωμα, η οποία εμπλέκεται στη ρύθμιση του RNA πολυμεράσες Ι και ΙΙΙ [17]. Όσον αφορά την ανάπτυξη της «K-επιλεγμένα» όγκους, πιθανή γενετική μηχανισμοί μπορεί να περιλαμβάνουν απώλεια-του-λειτουργία μεταλλάξεων στο

Fas

μεσολάβηση [18] ή

COX

μεσολάβηση [19] σηματοδότησης πορείες προς την απόπτωση. Πράγματι,

Fas

μεσολάβηση απόπτωση παρέχει έναν εξελικτικό μηχανισμό μέσω του οποίου τα κύτταρα όγκου διαφεύγουν σήματα απόπτωση μέσω DcR3, «υποδοχέα δόλωμα» για το συνδετήρα πρωτεΐνης Fas, FasL. DcR3 δεσμεύει αποτελεσματικά FasL και εξουδετερώνει την αποτελεσματικότητά της ως ένα μόριο τελεστή για κυτταροτοξικά Τ και ΝΚ κύτταρα. DcR3 έχει δειχθεί να ενισχυθεί σημαντικά στο 50% των πρωτογενών πνεύμονα και του παχέος εντέρου όγκοι [20]. Αυτή η απόδειξη της επιλογής για μειωμένη αποπτωτική απώλεια (μιας οδού συμφωνεί με Κ-επιλογής, δεν r-επιλογής) στον πνεύμονα και του παχέος εντέρου είναι ασυμβίβαστη με το επιχείρημα μας ότι η Ρ-πλούσια πνεύμονα και του παχέος εντέρου όγκοι είναι τα προϊόντα της επιλογής r. Ωστόσο, δεδομένου ότι πολλά ογκοκατασταλτικά γονίδια και ογκογονίδια έχουν πολλαπλές άμεσες και έμμεσες επιπτώσεις στο

τόσο

κυτταρική αντιγραφή και κυτταρικό θάνατο (

p53

είναι ένα χαρακτηριστικό παράδειγμα, [21]), είναι πιθανό ότι ανάπτυξη όγκων αντανακλά την ταυτόχρονη λειτουργία πολλαπλών μηχανισμών. Είναι επίσης σημαντικό να αναγνωριστεί ότι η Ε /Κ θεωρία επιλογής δεν προτείνει μια ποιοτική κατηγοριοποίηση των εξελικτικών αποτελέσματα αλλά αντ ‘αυτού προτείνει ένα συνεχώς μεταβαλλόμενο σύστημα από σχετικές συνεισφορές του r-επιλεγμένα και K-επιλεγμένα χαρακτηριστικά για οποιοδήποτε δεδομένο είδος. Η πιθανή αυτή ισχύει και για τους όγκους. Η πρόκληση, εν μέσω της τεράστιας πολυπλοκότητας της γενετικής του καρκίνου και γονιδιακή έκφραση, μένει να προσδιοριστούν οι εναλλακτικές οδούς (επιτάχυνση αντιγραφή εναντίον μείωση της θνησιμότητας) κυριαρχούν κάτω από ποιες συνθήκες και για ποιο λόγο. Αναδυόμενες γονιδιωματικής και transcriptomic προσεγγίσεις κατέχει σημαντική υπόσχεση για λειτουργικά κατηγοριοποίηση διαφορετικών όγκων κατά μήκος ενός r /Κ συνεχές. Για παράδειγμα, γονιδιωματική ανάλυση των όγκων υψηλού P μπορεί να αποκαλύψει ότι κυριαρχούνται από κύτταρα που περιέχουν μεταλλάξεις που σχετίζονται κατά κύριο λόγο με τη ρύθμιση του κυτταρικού κύκλου ή ριβοσωμάτων βιογένεση, ενώ οι όγκοι χαμηλού Ρ μπορεί να κυριαρχείται από κύτταρα που φέρουν γενετικές αλλαγές που προκύπτουν σε μειωμένους συντελεστές απόπτωση ή της κυτταρικής γήρανσης.

Οικολογικές μελέτες έχουν δείξει ότι η P-πλούσια οργανισμοί είναι γενικά πιο ευαίσθητα στην P-περιορισμένη ανάπτυξη που οφείλονται σε ανεπαρκή εφοδιασμό της P από το εξωτερικό περιβάλλον ή τη διατροφή [5]. Είτε νεοπλάσματα με ενισχυμένο περιεχόμενο Ρ (όπως το ~ 2-πλάσια αύξηση της Ρ-περιεχομένου σε κόλον και πνεύμονα όγκους) βιώνουν επίσης Ρ-περιορισμένη ανάπτυξη παραμένει να ελεγχθεί. Ωστόσο, τα υπάρχοντα κλινικά δεδομένα υποδηλώνουν ότι τα αυξημένα αιτήματα P πολλαπλασιαζόμενων όγκων μπορεί να έχει το σώμα-ευρεία φυσιολογικές επιπτώσεις. Για παράδειγμα, ογκολογική υποφωσφαταιμία έχει υποτεθεί, σε ορισμένες περιπτώσεις να αντικατοπτρίζει μεταφορά ορού PO

4 σε αντιγραφόμενα κύτταρα όγκου [22]. Προκαλούμενη από όγκο οστεομαλακία [23], μια σχετικά σπάνια πάθηση στην οποία απελευθερώνουν καρκινικά κύτταρα (που χαρακτηρίστηκαν πρόσφατα) phosphatonins που οδηγούν σε αυξημένη νεφρική PO

4 απώλεια και την κινητοποίηση της ΔΠ

4 από τα οστά, είναι ένα άλλο ενδιαφέρον παράδειγμα ένα σύνδεση μεταξύ της ανάπτυξης των όγκων και της P ομοιόσταση. Ενώ προκαταρκτικά, τα ευρήματα μας δείχνουν ότι, τουλάχιστον για ορισμένους όγκους, οι απαιτήσεις για τα βασικά θρεπτικά συστατικά φωσφόρου στοιχείου διαφέρουν σημαντικά από αυτά των φυσιολογικών ιστών. Οι μελλοντικές μελέτες για να αξιολογηθεί κατά πόσον η ενίσχυση του περιεχομένου P σε ιστούς όγκων που τεκμηριώνουν έχει φυσιολογική σημασία και αν μπορεί να παρέχει πρόσθετες κατευθύνσεις για θεραπεία. Πρόσθετες εργασίες περαιτέρω χαρακτηρίζουν την στοιχειομετρική υπογραφή των καρκινικών ιστών και την εξέταση των δυναμικών συνέπειες των παρατηρούμενων διαφορών για την εξέλιξη του όγκου και για την επιλογή μεταξύ των κλώνων καταγωγές είναι απαραίτητη, καθώς και.

Ευχαριστίες

Ευχαριστούμε τα μέλη του η ομάδα ASU-KU εσωτερική Νόσος Dynamics για τη συνεργασία τους. Το χαρτί βελτιώθηκε από τα σχόλια των δύο ανώνυμους σχολιαστές.