Αφηρημένο

Ιστορικό

Η ανώμαλη ενεργοποίηση των μονοπατιών σηματοδότησης οδηγεί πολλές από τις βασικές βιολογικές διεργασίες που συνοδεύουν την έναρξη και την εξέλιξη του όγκου. Ακατάλληλος φωσφορυλίωση των ενδιαμέσων σε αυτά τα μονοπάτια σηματοδότησης αποτελούν συχνά παρατηρούμενο μοριακό βλάβη που συνοδεύει την ανεπιθύμητη ενεργοποίηση ή καταστολή των θετικών και των αρνητικών ογκογόνο οδούς. Ως εκ τούτου, οι μέθοδοι οι οποίες άμεσα το ερώτημα σηματοδότηση ενεργοποίηση μονοπατιού μέσω δοκιμασίες φωσφορυλίωσης σε μεμονωμένες βιοψίες καρκίνου του αναμένεται να παράσχει σημαντικές πληροφορίες σχετικά με τη μοριακή «λογική» που διακρίνει τον καρκίνο και φυσιολογικό ιστό από τη μία πλευρά, και επιτρέπει εξατομικευμένες στρατηγικές παρέμβασης από την άλλη.

Αποτελέσματα

Εμείς πρώτο έγγραφο το μεγαλύτερο διαθέσιμο σύνολο των θέσεων φωσφορυλίωσης τυροσίνης που είναι, μεμονωμένα, διαφορικά φωσφορυλιωμένη στον καρκίνο του πνεύμονα, παρέχοντας έτσι μια άμεση δέσμη στόχων φαρμάκων. Στη συνέχεια, έχουμε αναπτύξει μια νέα υπολογιστική μεθοδολογία για τον εντοπισμό οδών των οποίων η δραστηριότητα φωσφορυλίωσης συσχετίζεται έντονα με τον φαινότυπο του καρκίνου του πνεύμονα. Τέλος, έχουμε επιδείξει τη σκοπιμότητα της ταξινόμησης των καρκίνων του πνεύμονα βασίζεται σε υπογραφές φωσφορυλίωση πολλαπλών περιγραφικές.

Συμπεράσματα

Πολύ έξυπνη και βιολογικά διαφανή υπογραφές φωσφορυλίωση του καρκίνου του πνεύμονα παρέχουν ενδείξεις για την ύπαρξη ενός ισχυρού συνόλου μηχανισμών φωσφορυλίωσης (συλλαμβάνεται από τις υπογραφές) που υπάρχουν στην πλειονότητα των καρκίνων του πνεύμονα, και ότι διακρίνει αξιόπιστα κάθε καρκίνο του πνεύμονα από την κανονική. Αυτή η προσέγγιση θα πρέπει να βελτιώσει την κατανόησή μας για τον καρκίνο και να βοηθήσουν στην καθοδήγηση της θεραπείας του, δεδομένου ότι οι υπογραφές φωσφορυλίωση τονίζουν οι πρωτεΐνες και τα μονοπάτια των οποίων η φωσφορυλίωση θα πρέπει να ανασταλεί, προκειμένου να αποφευχθεί ανεξέλεγκτη πολλαπλασιασμό

Παράθεση:. Wu CJ, Cai Τ, Rikova K , Merberg D, Kasif S, Steffen M (2009) Μια έξυπνη φωσφορυλίωση Υπογραφή του καρκίνου του πνεύμονα. PLoS ONE 4 (11): e7994. doi: 10.1371 /journal.pone.0007994

Συντάκτης: Τσαντ Creighton, Baylor College of Medicine, Ηνωμένες Πολιτείες της Αμερικής

Ελήφθη: 24 Αυγούστου, 2009? Αποδεκτές: 16 Οκτωβρίου 2009? Δημοσιεύθηκε: 25 του Νοέμβρη 2009

Copyright: © 2009 Wu 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 υποστηρίχθηκε εν μέρει από μια επιχορήγηση από το Εθνικό Ινστιτούτο Γονιδιώματος του Ανθρώπου Ερευνών (R01 HG003367-01A1 να SK), και την αμερικανική Ένωση πνεύμονα (RG-52430-N για MS). 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:. Ο.Μ. και Κ.Κ. είναι υπάλληλοι της Vertex Pharmaceuticals και Τεχνολογία Σηματοδότησης Κυττάρου, αντίστοιχα. Καμία εταιρεία δεν υπέβαλε καμία άμεση κεφάλαια για αυτό το χειρόγραφο ή είχε οποιοδήποτε ρόλο στην ανάλυση, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου. Οι σχέσεις αυτές δεν μεταβάλλουν την τήρηση των συγγραφέων σε όλους PLoS ONE πολιτικές για την ανταλλαγή δεδομένων και υλικών, όπως αναφέρεται λεπτομερώς σε απευθείας σύνδεση στον οδηγό για τους συγγραφείς.

Εισαγωγή

Στο μοριακό επίπεδο, οι καρκίνοι είναι ετερογενείς ασθένειες , που προκύπτουν από τους γενετικούς παράγοντες, περιβαλλοντικά καρκινογόνα και τυχαία, σωματική μετάλλαξη [1]. Η φωσφορυλίωση των πρωτεϊνών είναι ένας βασικός ρυθμιστής της πρωτεΐνης δραστηριότητα [2], και ιδίως, τροποποίηση των καταλοίπων τυροσίνης διαμορφώνουν κρίσιμες διαδικασίες σηματοδότησης και ελέγχου [3]. Σε καρκίνους, παρεκκλίνουσα κατάσταση φωσφορυλίωσης των βασικών υπολειμμάτων (παρουσία ή απουσία της) έχει παρατηρηθεί και τεκμηριωθεί σε πολλές μελέτες, οι οποίες περιλαμβάνουν την αρχική ογκογονίδιο, src [4], και πολλοί άλλοι [5].

υπογραφές που βασίζονται για πρωτεΐνη τα επίπεδα αρχίζουν να αναπτύσσονται [6]. Τα επίπεδα πρωτεΐνης αναμένεται να συσχετίζεται ισχυρά με φαινότυπο και διαγνωστικά με βάση πρωτεΐνη μπορεί να εφαρμοστεί εύκολα στις περισσότερες μεγάλες ιατρικά κέντρα. Παρακολούθηση της λειτουργικής κατάστασης των πρωτεϊνών μπορεί επομένως να είναι ιδιαίτερα συναφές με κλινικές εφαρμογές, και προσφέρουν ένα επιπλέον επίπεδο ειδικότητας για την ενίσχυση επιστημονική κατανόηση μας της αιτιώδους εξέλιξη της νόσου. Μέθοδοι για ανίχνευση υψηλής απόδοσης του φωσφορυλιωμένα υπολείμματα χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας αναπτύσσεται ταχέως [7], [8], [9], [10] και εφαρμόζεται στη μελέτη των μονοπατιών σηματοδότησης [11] μαζί με συμπληρωματικές ανάλυση και προσεγγίσεις μοντελοποίησης [ ,,,0],12], [13].

στην παρούσα εργασία, εξετάσαμε τα στοιχεία παγκόσμια φωσφορυλίωση τυροσίνης από καρκίνους του πνεύμονα και φυσιολογικό πνευμονικό ιστό [14], επιδιώκοντας να εντοπίσει διαφορικά φωσφορυλιωμένη περιοχές των πρωτεϊνών και διαφορικά ενεργοποιούνται μονοπάτια, και να αξιολογεί τους καταλληλότητα ως ταξινομητές. Αναφέρουμε ένα μεγάλο σύνολο των τόπων που είναι διαφορικά φωσφορυλιώνονται σε όγκους, πολλά από τα οποία μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως άμεσοι στόχοι για νέα φάρμακα. Παρουσιάζουμε αποδείξεις ότι ορισμένα μονοπάτια διαφορικά ενεργοποιούνται, με βάση την παγκόσμια κατάσταση φωσφορυλίωσης τους, χρησιμοποιώντας μια νέα υπολογιστική προσέγγιση για να εκτελέσει μια παραλλαγή της πρωτεΐνης της ανάλυσης του γονιδίου σύνολο εμπλουτισμού.

Στη συνέχεια καταδεικνύουν ότι ένας σχετικά μικρός αριθμός των φωσφορυλιωμένων πεπτιδίων που παρατηρήθηκαν στα εν λόγω δεδομένα [14] μπορεί να διακρίνει μεταξύ φυσιολογικού ιστού και όγκου με εξαιρετική ευαισθησία και ειδικότητα. Εμείς επικύρωση φωσφορυλίωση υπογραφή μας χρησιμοποιώντας αυστηρή σταυρό επικύρωση και τη δοκιμή σε ανέκδοτες ανεξάρτητο σύνολο. Τέλος, συγκρίνουμε τις συγγένειες δέσμευσης των πολλαπλών αναστολέων κινάσης με τη δραστικότητα φωσφορυλίωσης των στόχων τους στη μελέτη μας. Η ενοποίηση με φαρμακευτικές δεδομένων οδηγεί σε ενδιαφέρουσες υποθέσεις σχετικά με τη σχετική αποτελεσματικότητα αυτών των φαρμάκων και προτείνει ανεξερεύνητο αλλά δυνητικά ισχυροί παράγοντες του καρκίνου του πνεύμονα, τονίζοντας πιθανές κλινικές εφαρμογές.

Υπάρχει μια θεμελιώδης διάκριση μεταξύ πρόβλεψης υπογραφές, όπως αυτές αναπτύχθηκε εδώ, και η παρατήρηση ότι μια πρωτεΐνη εκφράζεται διαφορικά (ή φωσφορυλιωμένη) με στατιστική σημασία. Κατ ‘αρχήν, μία πρωτεΐνη μπορεί να είναι διαφορικά φωσφορυλιωμένα, αλλά έχει μικρή προγνωστική χρησιμότητα για την ευρεία ταξινόμηση μιας ασθένειας ή για την επινόηση μια εξατομικευμένη στρατηγική θεραπείας. Διαφορική φωσφορυλίωση πρωτεΐνης είναι μια περίληψη πληθυσμός συσσωμάτωμα. Αυτό σημαίνει ότι, κατά μέσο όρο, το επίπεδο φωσφορυλίωσης μιας πρωτεΐνης είναι υψηλότερη ή χαμηλότερη σε καρκίνο σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό. Ωστόσο, για κάθε δεδομένο ασθενή η πιθανότητα σφάλματος κατά την ταξινόμηση του βιοψίας ως καρκίνος θα μπορούσε να είναι τόσο υψηλή όσο 0,49 (αν οι κατανομές των μετρήσεων για τον καρκίνο και κανονικούς ιστούς επικαλύπτονται). Αριθ υπόψη ετερογένεια ασθένεια θεωρείται, και αυξημένα επίπεδα θα μπορούσαν να προκύψουν μόνο από ένα υποσύνολο των περιπτώσεων της νόσου. Αντίθετα, μια υπογραφή με υψηλή προγνωστική αξία υποδηλώνει ότι οι φωσφο-sites που περιλαμβάνονται στην υπογραφή είναι μέρος ενός πυρήνα των οδών που είναι καθολικά λειτουργική στην ασθένεια. Επομένως, είναι δυνητικά αντανακλαστική μιας καθολικής παθογενετικός μηχανισμός για την εν λόγω νόσο, και μπορεί να οδηγήσει στην ανακάλυψη ενός «λογικού φωσφορυλίωσης» που συλλαμβάνει τον ιστό ειδικό, ή ακόμη και ένα γενικό, νεοπλασματική φαινότυπο. Ετερογενής καρκίνος υπο-τύπων θα απαιτεί κατ ‘ανάγκη πιο περίπλοκη υπογραφές, απαιτώντας ένα μεγάλο σύνολο πρόβλεψης μηχανισμών που μπορούν να παρέχουν υψηλή κάλυψη της διαφορικής δραστικότητας των βασικών οδών στο συγκεκριμένο καρκίνο. Τέλος, αν τα προγνωστικά υπογραφές αποτελούνται από ένα μικρό σύνολο των πρωτεϊνών που εμπλέκουν συγκεκριμένες οδούς (όπως υπονοείται από την εργασία μας), αυτό το σύνολο των μονοπατιών γίνεται ένα πρωταρχικό στόχο για ένα ευρύ συνδυαστική στρατηγική για τα ναρκωτικά πολλαπλών στόχων.

Αποτελέσματα

Πολλαπλές τοποθεσίες Tyrosine διαφορικά φωσφορυλιωμένα σε πνευμονικό ιστό καρκίνου

Αναλύσαμε πρώτο επιμέρους θέσεων πρωτεΐνης για να προσδιορισθούν αυτοί που είναι διαφορικά φωσφορυλιωμένα μεταξύ της κανονικής 48 και 94 μη-μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα (NSCLC) δείγματα όγκων. Τα αποτελέσματά μας αποκαλύπτουν 129 μοναδικές θέσεις αμινοξέων που ήταν σημαντικά διαφορικά φωσφορυλιωμένα μεταξύ φυσιολογικών και καρκινικών δειγμάτων (ποσοστό εσφαλμένης ανακάλυψη, FDR

q

αξία & lt? 0,05). Από αυτά, 77 από τις περιοχές ήταν πιο φωσφορυλιωμένη σε καρκινικό ιστό και 52 θέσεις ήταν περισσότερο φωσφορυλιωμένη σε φυσιολογικό ιστό. Ο Πίνακας 1 παραθέτει τις πιο υψηλόβαθμος 20 πρωτεΐνη περιοχές με τη μικρότερη ranksum

αξίες σ

, με όλες τις τοποθεσίες που αναφέρονται στον πίνακα S1.

Η

Εκτός από τα κορυφαία γονίδια που παρατίθενται στον πίνακα πολλοί άλλοι επιφανείς δείκτες του καρκίνου εντοπίστηκαν στην ανάλυσή μας. Ειδικότερα, EGFR είναι μία κινάση τυροσίνης υποδοχέα που εμπλέκονται στον καρκίνο του πνεύμονα και εμπλέκεται σε πολλαπλές βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της απόπτωσης, κυτταρική προσκόλληση, και ανάπτυξη [15], [16], [17]. Οι μεταλλάξεις του EGFR δει σε ένα σύνολο ασθενών με NSCLC με καλή απόκριση σε αναστολέα EGFR [18], [19]. Οι καταστάσεις φωσφορυλίωσης των δύο τυροσινών στο κυτταροπλασματική ουρά του EGFR βρέθηκαν να είναι στατιστικά διαφορετικές, εμφανίζουν μεγαλύτερα επίπεδα φωσφορυλίωσης στον καρκίνο. Τα υπολείμματα Y1172 και Y1197, είναι γνωστό ότι ρυθμίζουν πολλαπλασιαστική δραστηριότητα [20]. Είναι ενδιαφέρον, Y1172 είναι υπερ-φωσφορυλιωμένη (Tumor /Κανονική φωσφορυλίωση φασματική αναλογία μετράνε & gt? 1) μόνο σε αδενοκαρκίνωμα (AD) δείγματα. Y1197 είναι υπερ-φωσφορυλιωμένη τόσο μ.Χ. και πλακώδες καρκίνωμα (SCC) υποτύπων, αλλά σε σημαντικά μεγαλύτερο βαθμό στην AD.

Η ιστοσελίδα συγκεκριμένη ανάλυση αποκάλυψε, κάπως αναπάντεχα, ότι το αμινοξύ πιο σταθερά διαφορικά φωσφορυλιωμένη στην φυσιολογικών και καρκινικών ιστών ήταν Y34 της αλκοολικής αφυδρογονάσης 1Β, ADH1B (λιγότερο φωσφορυλιωμένη σε όγκους). Αυτή η πρωτεΐνη συμμετέχει σε πολλαπλές σχετικές διαδικασίες όπως γλυκόλυση, γλυκονεογένεση, και το μεταβολισμό των λιπαρών οξέων. Η έκφρασή του είναι πάνω ρυθμισμένα σε όψιμο στάδιο της ανάπτυξης του πνεύμονα αρουραίου, αλλά κάτω-ρυθμίζονται σε ανθρώπινο NSCLC [21]. Ο ειδικός ρόλος του Y34 είναι προς το παρόν άγνωστη, αλλά το χαμηλό αριθμό φωσφορυλίωση μπορεί να αντανακλά είτε μειωμένη ενζυμική δραστηριότητα ή τη μειωμένη αφθονία πρωτεΐνης σε όγκους. Με τον ρόλο της στο μεταβολισμό αλκοόλ, αυτό μπορεί να είναι συνέπεια του αποτελέσματος Warburg οπότε οι όγκοι χρησιμοποιούν αερόβια γλυκόλυση για την κάλυψη των μεταβολικών αναγκών τους [22]. ADH1B ταυτοποιήθηκε πρόσφατα ως τροποποιητής κινδύνου για πλακώδη αναπνευστικής και καρκίνους, με πιθανολογούμενος μηχανισμός της αλλαγμένης τον μεταβολισμό της αιθανόλης ως ανταποδοτική [23]. Μια άλλη μελέτη σημειώνεται μειωμένα επίπεδα πρωτεΐνης ADH1B σε όγκους του μαστού [24], ως δεδομένο την αδυναμία να οξειδωθεί η ομάδα υδροξυλίου της ρετινόλης μπλοκ της παραγωγής ρετινοϊκό οξύ, ένα μόριο που βοηθά στη διατήρηση των επιθηλιακών κυττάρων σε διαφοροποιημένη κατάσταση τους.

Υπήρχαν πολλοί άλλοι διαφορικά φωσφορυλιωμένες πρωτεΐνες. Εκείνοι υπερφωσφορυλιωμένη σε όγκους περιλαμβάνουν πολλαπλές κινάσες τυροσίνης υποδοχέα (που αναφέρονται στον Πίνακα S2), και άλλες πρωτεΐνες σηματοδότησης, όπως ρ38 δέλτα, πρωτεϊνική κινάση C δέλτα, και τα μέλη της οδού σηματοδότησης της ΡΙ3Κ, συμπεριλαμβανομένων των ρ85 βήτα. Αντιστρόφως, οι πρωτεΐνες υποφωσφορυλιωμένη (Tumor /Κανονική φωσφορυλίωση φασματική αναλογία καταμέτρηση & gt? 1) σε όγκους περιλαμβάνουν παραγόντων μεταγραφής STAT1 και STAT5, η φωσφατάση τυροσίνης πρωτεΐνης PTPN11, το G-πρωτεΐνη υποδοχέα GPRC5A, και τις κινάσες MAPK1, MAPK3, και TNK2.

Εξαιρετικά ακριβής ταξινόμηση των όγκων ιστών μέσω Cross Validation

για να εκτιμηθεί η πιθανή χρησιμότητα της δραστηριότητας παρακολούθησης πρωτεΐνης μέσω των δεδομένων φωσφορυλίωσης τυροσίνης, έχουμε αναπτύξει ταξινομητές να προβλέψουμε τον καρκίνο /φυσιολογικό φαινότυπο των μεμονωμένων δειγμάτων . Πιο συγκεκριμένα, εξετάσαμε την ικανότητά μας να διακρίνουμε φυσιολογικό ιστό από καρκίνο βασίζεται σε μικρό σύνολο φωσφοτυροσίνες. Ο Πίνακας 2 συνοψίζει τις επιδόσεις των πέντε προγνωστικά μοντέλα που εξετάστηκαν. Δύο από τα μοντέλα που βασίστηκαν σε στατιστικά επιλεγμένα sites που αποφέρει τη μέγιστη διάκριση εξουσίας μεταξύ του καρκίνου και του φυσιολογικού ιστού. Τρία μοντέλα βασίζονται σε βιολογικά γνώμονα την επιλογή των χώρων από τους βασικούς οδούς που συνδέονται με τον καρκίνο του πνεύμονα. Ένα τακτοποιηθεί το μοντέλο παλινδρόμησης (με στόχο να μειωθεί η πιθανότητα της overfitting τα δεδομένα) βασίζεται σε όλα τα σημαντικά διαφορικά φωσφορυλιωμένη περιοχές πρωτεΐνης (FDR

q

αξία & lt? 0,05) προέβλεψε με επιτυχία τα μαθήματα του δείγματος με μέση ακρίβεια ταξινόμησης των 0.925 και μια περιοχή-under-the-καμπύλη, AUC σε 0,974 σε μια αυστηρή bootstrapped ανάλυση σταυρό επικύρωσης που χωρίζει προσεκτικά εκπαίδευση σε τυχαία υποσύνολα των δεδομένων και τις δοκιμές για το υπόλοιπο υποσύνολο. Η επιλογή των πιο κατατοπιστική τοποθεσίες που χρησιμοποιούνται για την κατασκευή του μοντέλου έγινε επίσης σε δεδομένα εκπαίδευσης. Ο μέσος αριθμός των θέσεων φωσφοτυροσίνης που χρησιμοποιούνται σε όλες τις δοκιμές εκκίνησης ήταν 88.

Η

Θα διερευνηθεί επίσης κατά πόσον βιολογικά ενημερωμένοι μοντέλα που βασίζονται στις σχετικές ενότητες του γονιδίου μπορεί να εκφέρει την ίδια ακρίβεια. Συγκεκριμένα, τα μοντέλα παλινδρόμησης με βάση γονίδια στο MSigDB «Πολλαπλασιασμός» πρωτεΐνη-σετ (που συνήθως αναφέρονται ως «συνόλων γονιδίων» στην βιβλιογραφία μικροσυστοιχία) [25], και δύο διαφορετικές πρωτεΐνες-σύνολα που αντιπροσωπεύει το μονοπάτι EGFR, είχαν επίσης δείξει να διακρίνουν μεταξύ φυσιολογικών και καρκινικών δειγμάτων με υψηλή ακρίβεια. Για την πορεία του EGFR, θεωρήσαμε δύο παραστάσεις: ένα «πυρήνα» της οδού με 11 πρωτεΐνες (Biocarta) και μια «διευρυμένη» μονοπάτι με 47 πρωτεΐνες (HPRD). Οι πρωτεΐνες που αναφέρονται στον Πίνακα S3. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι ενώ οι βασικές πρωτεΐνες EGFR παρέχουν μια εύλογη ακρίβεια στη διάκριση του καρκίνου σε σχέση με το φυσιολογικό ιστό (0,83 AUC), η «εκτεταμένη» μονοπάτι του EGFR, με επιπλέον πρωτεΐνες, αποδίδει σημαντικά καλύτερα (0.96 AUC). Οι πιο κατατοπιστική πρωτεΐνες στη διευρυμένη μονοπάτι που δεν περιλαμβάνονται στο δίκτυο πυρήνα του EGFR είναι CAV1, Gab1, ΡΧΝ και PTPN11. Τέλος, ένα μοντέλο που βασίζεται στις κορυφαίες 20 εκτελεί sites έχει μια μέση ακρίβεια ταξινόμησης των 0,88 και AUC σε 0,94. Αυτό ταξινομητής υποστηρίζει την σκοπιμότητα της κατασκευής ένα σχετικά φθηνό τσιπ χρησιμοποιώντας πολύ λίγες περιοχές ως δείκτες για να καθιστά δυνατή την ανίχνευση των καρκινικών κυττάρων με βάση προσδιορισμούς φωσφορυλίωσης.

Αυτά τα αποτελέσματα, λαμβανόμενα μαζί, υποδεικνύουν ότι μπορεί να χρησιμοποιηθεί η κατάσταση φωσφορυλίωσης των πρωτεϊνών για την ανάπτυξη μοντέλων που προβλέπουν έναν κακοήθη φαινότυπο των κλινικών δειγμάτων με πολύ μεγάλη ακρίβεια, παρόμοια με την απόδοση που αναφέρθηκαν από έκφραση mRNA (βλέπε σημείωση S1) [26].

εξαιρετικά ακριβής ταξινόμηση του καρκινικού ιστού μέσω πρόβλεψη περί ανεξάρτητης επικύρωση συνόλου δεδομένων με 16 NSCLC δείγματα

Εφαρμόσαμε δύο μοντέλα παλινδρόμησης εκπαιδευτεί από τα 142 δείγματα σε ένα ανεξάρτητο σύνολο δεδομένων που αποτελείται από 16 δείγματα NSCLC. Οι συντελεστές που χρησιμοποιούνται για την ενσωμάτωση του επιπέδου φωσφορυλίωσης των πρωτεϊνών στα δύο μοντέλα φαίνεται στον συμπληρωματικό πίνακα S4 και S5. Στα 90% ευαισθησία για ασθενείς με καρκίνο του δεδομένα εκπαίδευσης, το στατιστικό μοντέλο χρησιμοποιώντας τα 20 πιο κατατοπιστική θέσεις φωσφορυλίωσης έχει 87,5% ευαισθησία για τα δείγματα επικύρωσης. Επαναλάβαμε την ανάλυση χρησιμοποιώντας την κατηγορία «Γονίδια διάδοσης» από τη βάση δεδομένων C2 της MSigDB. Η αντίστοιχη ευαισθησία επικύρωση είναι 93,8%, η οποία είναι ελαφρώς καλύτερη από την ευαισθησία που λαμβάνεται από το στατιστικό μοντέλο. Οι πιο ενημερωτικά sites που χρησιμοποιείται στην ταξινομητή μονάδα πολλαπλασιασμού που προέρχονται από EGFR και SYK (Σπλήνα κινάσης τυροσίνης).

Επειδή δεν είχαμε κανένα νέο ανεξάρτητο φυσιολογικά δείγματα για να αξιολογηθεί η εξειδίκευση των ταξινομητών, υιοθετήσαμε μια παραλλαγή ενός επαναδειγματοληψία προσέγγιση για την εκτίμηση της συνολικής ακρίβειας στην ανεξάρτητη συσκευή (που περιγράφεται στο τμήμα των μεθόδων). Αναφέρουμε τη μέση ευαισθησία, η ειδικότητα, η ακρίβεια, και AUC στον Πίνακα S6. Με επτά δείγματα μείνει έξω από τα δεδομένα εκπαίδευσης, τα νέα ταξινομητές έδειξε ελαφρώς μειωμένη ευαισθησία πάνω από τα δείγματα 16 καρκίνου επικύρωσης. Ο ταξινομητής μονάδα πολλαπλασιασμού έδειξαν καλύτερη ευαισθησία αλλά μικρότερη ειδικότητα από εκείνη που βασίζεται σε στατιστικά πιο κατατοπιστική δείκτες. Οι εκτιμήσεις ακρίβειας για αυτές τις δύο ταξινομητών κυμαίνονταν 84-88%, και το εκτιμώμενο AUC είναι 92-93%.

Διαφορικές φωσφορυλίωση του καρκίνου που συνδέεται Μονοπάτια

Για να αποκτήσουν γνώσεις σε βιολογικές διεργασίες των οποίων δραστηριότητα μπορεί να διαμορφώνεται σε όγκους του πνεύμονα, ελέγξαμε 639 επιμελημένες πρωτεΐνη-σύνολα από την κανονική βάση δεδομένων μονοπάτι του MSigDB να καθοριστεί εάν τα συνολικά επίπεδα φωσφορυλίωσης των θέσεων τυροσίνης σε πρωτεΐνες από κάθε οδό είναι σημαντικά διαφορετικές μεταξύ των φυσιολογικών και καρκινικών δειγμάτων. Εμείς δεν ήταν σε θέση να χρησιμοποιούν τα παραδοσιακά Γονιδιακή Ρύθμιση Εμπλουτισμός ανάλυση [25] για την ανίχνευση αυτών απορρυθμισμένη οδών λόγω της ακραίας αραιότητας των δεδομένων. Αντ ‘αυτού συνδέεται μια αναπαράσταση metaprotein με κάθε μονοπάτι και υπολογίζεται αν το επίπεδο φωσφορυλίωσης αυτής metaprotein συσχετίζεται με τις αλλαγές στο φαινότυπο. Αυτή η τεχνική είναι μια νέα παραλλαγή της τεχνικής metagene αναπτυχθεί για την ανάλυση γονιδιακής έκφρασης.

Συνολικά, 181 πρωτεΐνες παρατηρήθηκε σε αυτό το σύνολο δεδομένων ήταν ένα μέλος της τουλάχιστον μία από τις 639 πρωτεΐνες σετ. Ο Πίνακας 3 απαριθμεί τα top 15 πρωτεΐνη-σύνολα που εμφανίζουν απόκλιση των επιπέδων φωσφορυλίωσης. Η πρωτεΐνη-σύνολο που εμφανίζει τη μεγαλύτερη αλλαγή στο συνολικό επίπεδο φωσφορυλίωσης του κατά τη σύγκριση της κανονικής και NSCLC ιστού είναι η KEGG μονοπάτι «HSA05211 νεφροκυτταρικό καρκίνωμα.» Από τις 181 πρωτεΐνες θεωρούνται εδώ, 14 εκ των οποίων ανήκουν σε αυτή την πρωτεΐνη-set, και 9 εμφανίζεται υψηλή συσχέτιση με τα επίπεδα φωσφορυλίωσης metaprotein. Αυτές οι 14 πρωτεΐνες φαίνεται στον συμπληρωματικό πίνακα S7, στην οποία ένα θετικό συντελεστή υποδηλώνει υψηλότερη φωσφορυλίωση στον όγκο. Δύο άλλες οδούς που είναι ιδιαίτερα σημαντικά για τον καρκίνο του πνεύμονα που έχουν σημαντικά διαφορετικά επίπεδα συνολική φωσφορυλίωση είναι «HSA05223 μη μικροκυτταρικό καρκίνο του πνεύμονα» και «METPATHWAY BIOCARTA.» Πέντε επιπλέον μονοπάτια ρητά σχετίζονται με τον καρκίνο: «HSA05220 χρόνια μυελογενή λευχαιμία», «HSA05215 ΚΑΡΚΙΝΟΣ τΟΥ ΠΡΟΣΤΑΤΗ «,» HSA05218 ΜΕΛΑΝΩΜΑ «,» HSA05213 ΕΝΔΟΜΗΤΡΙΟΥ ΚΑΡΚΙΝΟΥ «και» HSA05210 καρκίνο του παχέος εντέρου. «Δύο οδοί είναι γενικές για μονοπάτια σηματοδότησης,» HSA04070 ΦΩΣΦΑΤΙΔΥΛΙΝΟΣΙΤΟΛΗΣ ΣΗΜΑΤΟΣ «και» HSA04010 ΜΑΡΚ μονοπάτι σηματοδότησης, «και η geneset με τα περισσότερα μέλη ήταν η «ΙΝΤΕΓΚΡΙΝΙΚΩΝ μεσολαβητική κυτταρική ΠΡΟΣΦΥΣΗΣ GENMAPP,» με 32 παρατηρούμενα και 28 συσχετίζονται οι πρωτεΐνες.

η

Λόγω του κεντρικού ρόλου της στον καρκίνο του πνεύμονα, εξετάσαμε το μονοπάτι του EGFR με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Στο σχήμα 1, έχουμε χαρτογραφήσει όλες τις παρατηρηθείσες γεγονότα φωσφορυλίωσης τυροσίνης σε πρωτεΐνες συστατικό, με ένα μοντέλο κατασκευάστηκε από τις βάσεις δεδομένων KEGG και HPRD /NetPath. Όπως αναμενόταν, EGFR και πολλοί κατάντη πρωτεϊνών στο μονοπάτι είναι διαφορικά φωσφορυλιωμένα σε δείγματα NSCLC. Συνολικά, 10 περιοχές τυροσίνη είναι περισσότερο φωσφορυλιωμένη σε όγκους (ροζ), 7 περισσότερο φωσφορυλιωμένη σε κανονικό ιστό (πράσινο) και 12 πρωτεΐνες φωσφορυλιώθηκαν σε παρόμοιο βαθμό και στις δύο τύπων δείγματος. Παρά το γεγονός ότι δεν υπάρχει σαφές σχέδιο είναι άμεσα εμφανής, είναι ίσως έκπληξη το γεγονός να παρατηρήσουμε ότι οι τυροσίνες Y186 και Y204 για ERK1 και ERK2 αντίστοιχα είναι λιγότερο φωσφορυλιωμένη σε όγκους του πνεύμονα. Έχει παρατηρηθεί πολλές φορές αυτό το υπερβάλλον φωσφορυλίωση των ERK1 /2 μπορεί να οδηγήσει σε διακοπή του κυτταρικού κύκλου, που επισκοπείται στο [27], και έτσι τα χαμηλότερα επίπεδα που παρατηρούνται σε όγκους θα μπορούσε να οδηγήσει σε αυξημένη κυτταρική ποδηλασία, ωστόσο, αυτό απαιτεί επιπλέον μελέτη.

Ροζ δείχνει υψηλότερη φωσφορυλίωση σε δείγματα όγκων, ενώ το πράσινο υποδηλώνει υψηλότερη φωσφορυλίωση σε φυσιολογικά δείγματα ιστού. Κίτρινο κόμβοι παρατηρήθηκαν να φωσφορυλιωθεί, ωστόσο δεν άλλαξε σημαντικά στους δύο τύπους. Gray κόμβοι δεν παρατηρήθηκαν στην ανάλυση. Ένα κόκκινο βέλος (ή άκρο) αφορά μία κινάση στο στόχο του, το πράσινο ακμές δείχνουν μια φωσφατάση και το στόχο του. Μπλε άκρες δείχνουν την ενεργοποίηση, η οποία δεν μπορεί να είναι άμεση. Τέλος, ένα σχήμα διαμαντιού στο άκρο του άκρου υποδεικνύει φωσφορυλίωση, ενώ ένας κύκλος υποδεικνύει μια αναστολή της φωσφορυλίωσης. Αιχμές βελών δείχνουν την ενεργοποίηση, η οποία μπορεί να είναι έμμεση.

Η

Η φωσφορυλίωση Ανάλυση των διαφορετικών υποτύπων των όγκων

Η ιστοπαθολογική διάκριση της AD και SCC μπορεί να είναι προκλητική [28], αλλά με διαφορετικές επιλογές επεξεργασίας διαθέσιμες [29], ένα σημαντικό. Αναλύσαμε τις διαφορές επιπέδου φωσφορυλίωσης μεταξύ AD και SCC ιστών στα επίπεδα των επιμέρους χώρων, μονοπατιών και πρωτεΐνη-σετ.

Προς έκπληξή μας, δεν υπάρχουν μεμονωμένες περιοχές που είναι στατιστικά διαφορικά φωσφορυλιωμένα σε δύο υποτύπους όγκου στο τρέχον σύνολο δεδομένων. Ομοίως, χρησιμοποιώντας την ανάλυση metaprotein περιγράφεται παραπάνω, παρατηρούμε δεν είναι σημαντικά διαφορετικά φωσφορυλιωμένη μονοπάτια ή πρωτεΐνη-σετ (συμπληρωματικός Πίνακας S8). Οι συζητήθηκε προηγουμένως μοντέλα γονίδιο για την ταξινόμηση του υποτύπου όγκου αξιολογήθηκαν, με αποτελέσματα συνοψίζονται στον συμπληρωματικό πίνακα S9. Το μόνο ταξινομητής που εκτελεί αρκετά καλά, με AUC = 0.78, βασίζεται σε χαρακτηριστικά EGFR επιλέγονται με το χέρι, με έμφαση στις περιοχές που παρατηρείται συχνά (χωρίς εξέταση του υποτύπου του καρκίνου). Υποθέτοντας ότι όλα τα δείγματα είχαν διαγνωστεί σωστά, τα αποτελέσματα αυτά δείχνουν ότι οι διαφορές των μετρήσεων φωσφορυλίωσης μεταξύ AD και SCC είναι μικρές και δύσκολο να ανιχνευθούν με καθαρό στατιστικούς ή μηχανή μεθόδους μάθησης. Αναμένουμε ότι μια πιο ποσοτική ανάλυση με τη χρήση σχετικών εκτάσεων κορυφής, σε αντίθεση με φασματικές μετρήσεις, πιθανότατα θα έχουν καλύτερη απόδοση για το έργο αυτό.

Σύγκριση ταξινομητές με βάση την έκφραση του mRNA δεδομένων με φωσφοτυροσίνη δεδομένων

Για Συγκριτικά, έχουμε συμπεριλάβει στο συμπλήρωμα έκθεση σχετικά με τις ακρίβειες των ταξινομητών με βάση την έκφραση του mRNA. Με βάση τα σημερινά δεδομένα, φαίνεται ότι η κατάσταση φωσφορυλίωσης και της έκφρασης του mRNA είναι σχεδόν εξίσου κατατοπιστική όσον αφορά την ταξινόμηση των δειγμάτων, όπως όγκους ή κανονική. Για τη διάκριση υποτύπους όγκου, φωσφοτυροσίνες λειτουργούν αρκετά καλά (AUC ~0.78), αλλά ταξινομητές που χτίστηκε με τα επίπεδα του mRNA μεταγραφή σημαντικά καλύτερες επιδόσεις (AUC ~0.98). Ούτε το είδος των δεδομένων είναι επιτυχής σε διάκριση πρώιμο στάδιο (στάδιο Ι και ΙΙ) από όγκους προχωρημένο στάδιο (στάδιο ΙΙΙ και IV). Ωστόσο, αυτή η «αποτυχία» μπορεί να αντανακλά την παρόμοια βιολογία των πρωτοπαθών όγκων στις δύο περιπτώσεις, οι οποίες δεν μπορεί να αλλάξει σημαντικά ως μεταστάσεις αποικίσουν απομακρυσμένες περιοχές. Είναι ενδιαφέρον, δεν παρατηρούμε μια σημαντική συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων του mRNA που εκφράζονται διαφορικά, και η φωσφορυλίωση τυροσίνης απόκλιση των επιπέδων του σχετικού προϊόντος πρωτεΐνης, υπογραμμίζοντας τον συμπληρωματικό χαρακτήρα των πληροφοριών που παρέχονται από τα μέτρα με βάση τις δραστηριότητες.

Συζήτηση

Τα αποτελέσματα που παρουσιάζονται σε αυτό το έγγραφο να ανοίξει την πόρτα σε μια σειρά από μελλοντικές κατευθύνσεις στη βασική και την μεταγραφική έρευνα. Η κατανόηση του ακριβούς ρόλου της μέτρησης φωσφορυλίωσης στη ρύθμιση της μονοπάτια σηματοδότησης σε καρκίνος παραμένει μια σημαντική πρόκληση, και εστιάσαμε πρωτίστως στο ρόλο του EGFR και τον πολλαπλασιασμό των κυττάρων μονοπάτια. Έχουμε εντοπίσει ένα σύνολο υπολειμμάτων τυροσίνης που διαφορικά φωσφορυλιωμένα σε καρκινικά και φυσιολογικά πνευμονικό ιστό. Περισσότερα από τα επίπεδα μεταγραφής mRNA ή έκφραση πρωτεΐνης, η κατάσταση φωσφορυλίωσης επιλεγμένων υπολειμμάτων σχετίζονται με την λειτουργική δραστηριότητα των σχετικών γονιδιακών προϊόντων. Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό δυνητικά σε καρκίνους όπως η παρουσία ή απουσία διαφόρων πρωτεϊνών υποδοχέα μπορεί να μην αντικατοπτρίζουν τη δραστηριότητα των ενδιαμέσων κατάντη σηματοδότησης. Αυτό το σενάριο μπορεί να είναι σημαντική σε δύο τουλάχιστον περιπτώσεις σε σχέση με μονοπάτια σηματοδότησης, μία στην οποία ένας υποδοχέας είναι παρών, αλλά δεν υπάρχει πρόσδεμα ενεργοποίησης (ή μια αφθονία σε μη λειτουργικό συνδέτη) για την κίνηση προς τα κάτω συμβάντα σηματοδότησης, ή εάν η υποδοχέα είναι παρούσα, αλλά μεταλλάσσεται και ανενεργό και, συνεπώς, δεν μπορεί να μεταδώσει το σήμα σύνδεσης.

Όπως σε κάθε συστηματική έρευνα του γονιδιώματος κλίμακας, η παρατήρηση των μη αναμενόμενα αποτελέσματα αμφισβητεί την ικανότητα να αντλούν επεξηγηματικές υποθέσεις. Τέτοια είναι η περίπτωση με την παρατήρηση ότι ADH1B είναι η πιο διαφορικά φωσφορυλιωμένη πρωτεΐνη, με μειωμένες ποσότητες που παρατηρήθηκαν στους όγκους. Εμπλακεί σε πλακώδη αναπνευστικής όγκους [23], όπου ένας εξέχων ρόλο στο μεταβολισμό των προσλαμβανόμενων αιθανόλη είναι συναρπαστικό, μπορεί να είναι η υπόθεση ότι σε όγκους του πνεύμονα, σχετίζονται με τον όγκο υποξία μπορεί να μεταβάλουν το μεταβολισμό των υδατανθράκων κυτταρικής.

Η κεντρική αποτέλεσμα των αναλύσεων που παρουσιάζονται εδώ είναι η απόδειξη ότι οι υπογραφές με βάση την διαφορική φωσφορυλίωση υπολειμμάτων τυροσίνης εμφανίζουν ισχυρή απόδοση σε ταξινόμηση καρκίνου από φυσιολογικό ιστό. Αυτό ισχύει ανεξάρτητα εάν η υπογραφή βασίζεται σε ένα μεγάλο αριθμό περιοχών πρωτεΐνης, ένα μικρότερο αριθμό, ή κατάλοιπα μονοπάτι-ειδική. Το αποτέλεσμα αυτό επιβεβαιώθηκε τόσο αυστηρή μελέτη επικύρωσης σταυρό, καθώς και σε ένα ανεξάρτητο σύνολο. Η ακρίβεια ταξινόμησης του καρκίνου εναντίον φυσιολογικού ιστού είναι ουσιαστικά ισοδύναμα με τα αποτελέσματα που προέκυψαν από τα πειράματα μικροσυστοιχιών, ακόμα και όταν εκτελείται σε χύμα-τεμαχίζεται ιστούς.

Οι κινάσες της τυροσίνης που υπερφωσφορυλιώνεται σε όγκους του πνεύμονα υπέθεσε να ενεργοποιηθεί ανάρμοστα, και μπορεί ως εκ τούτου να θεωρηθούν ως δυνητικοί θεραπευτικοί στόχοι για αναστολή. Σε αυτή τη μελέτη, παρατηρούμε μέχρι 19 κινάσες τυροσίνης που έχουν στατιστικώς διαφορετικά επίπεδα φωσφορυλίωσης μεταξύ του καρκίνου του πνεύμονα και του φυσιολογικού ιστού, και σχεδόν όλα αυτά είναι υπερφωσφορυλιωμένα σε όγκους του πνεύμονα (συμπληρωματικός Πίνακας S2).

Η ενεργοποίηση των πολλαπλών κινάσες τυροσίνης σε ένα δεδομένο καρκίνου έχει προηγουμένως παρατηρηθεί σε πολύμορφο γλοιοβλάστωμα [30]. Στην περίπτωση αυτή, οι συνδυασμοί των αναστολέων κινάσης τυροσίνης (ΤΚΙδ) ήταν αναγκαία για να μειώσει σημαντικά τη βιωσιμότητα των κυττάρων. Αντί συνδυασμούς φαρμάκων, μια εναλλακτική λύση είναι η χρησιμοποίηση ενός αναστολέα πολυ-κινάσης, όπως το imatinib, sorafenib και sunitinib, τα οποία είναι το καθένα ξεχωριστά ικανές να αναστέλλουν πολλαπλούς κινασών τυροσίνης [31]. Αυτό μας οδήγησε να διερευνήσει την πιθανή ύπαρξη ενός αναστολέα πολυ-κινάσης που στοχεύουν ένα μεγάλο κλάσμα των κινασών που παρατηρήσαμε να υπερφωσφορυλιωμένα στον καρκίνο του πνεύμονα. Ένα ολοκληρωμένο, διαθέσιμες στο κοινό σύνολο δεδομένων των δεδομένων δεσμευτική ΤΚΙ [32] προσδιορίστηκαν 38 TKIs κατά 317 κινασών. Έχουμε ολοκληρωμένο ΤΚΙ δεσμευτική δεδομένων με ανάλυση διαφορική φωσφορυλίωση μας (συμπληρωματικός Πίνακας S2). Των kinsases τυροσίνης για τις οποίες αναφέρθηκε δεδομένων δεσμευτική, και διαπιστώνουμε ότι, σχεδόν όλοι τους δεσμεύονται από το dasatinib ΤΚΙ με υψηλή συγγένεια (Kd & lt? 2 nM). Αυτό θα σήμαινε ότι το dasatinib θα μπορούσε δυνητικά να είναι μια χρήσιμη θεραπεία για την επιλογή των ασθενών με καρκίνο του πνεύμονα. Γενικότερα, η μελέτη μας δείχνει τη χρησιμότητα της ενσωμάτωσης της παγκόσμιας προσδιορισμούς φωσφορυλίωσης τυροσίνης [14] με τα δεδομένα δέσμευσης του φαρμάκου να φτάσουν γρήγορα σε πιθανές θεραπευτικές επιλογές, καθώς και τη δυνατότητα πρόβλεψης απάντηση σε συγκεκριμένα αναστολείς κινάσης.

Ανάλυση της οδού -εξειδικευμένης επίπεδα ολικής φωσφορυλίωσης καταδεικνύει την ιδιαιτερότητα της συνολικής προσέγγισης, καθώς 7 από τα κορυφαία 15 πρωτεΐνη-σύνολα προσδιορίζονται ορίζονται ρητά ως καρκίνο πρωτεΐνη-σετ. Σηματοδότησης οδών αντιπροσώπευαν 4 από τα υπόλοιπα κορυφαία 15 πρωτεΐνη-σύνολα, συμπεριλαμβανομένων των σημαντικά παραδείγματα της φωσφατιδυλινοσιτόλης και σηματοδότησης ΜΑΡΚ μονοπάτια. Πορείες προς τα κάτω των υποδοχέων EGFR και Met, με εξέχοντα ρόλο στη βιολογία του καρκίνου του πνεύμονα, ομοίως εμπλέκονται.

Αν και η απόδοση των υπογραφών φωσφοτυροσίνης ήταν μέτρια για την διάκριση της AD και SCC, με το κορυφαίο ταξινομητή επιδόσεις που έχει ένα AUC του 0,78, επίπεδα μεταγραφής του mRNA ταξινόμηση των εν λόγω υποτύπους με μεγαλύτερη ακρίβεια, και ούτε η μέθοδος διακρίνει νωρίς από προχωρημένα στάδια του καρκίνου του πνεύμονα. Η τελευταία αυτή παρατήρηση μπορεί να αντανακλά τον περιορισμό της μεθόδου, ή μπορεί να αντικατοπτρίζουν με ακρίβεια τη βιολογία του καρκίνου του πνεύμονα, σε ότι θεμελιωδώς νέες διαδικασίες που δεν είναι απαραίτητα για την εξέλιξη, μόνο ότι έχει περάσει αρκετός χρόνος για την απορυθμισμένη γονίδια και τα μονοπάτια για να διαβρώσει περαιτέρω σε περιβάλλοντα ιστού και ότι έχουν συμβεί μεταστάσεις.

Μελλοντικές προκλήσεις για το χαρακτηρισμό των όγκων βασίζεται υπογραφές φωσφορυλίωσης περιλαμβάνουν τη σχετική σπανιότητα των δεδομένων (ιδίως μεταξύ των πολλαπλών δειγμάτων), η συνέλιξη των επιπέδων της πρωτεΐνης με τα επίπεδα φωσφορυλίωσης, και το ημι- ποσοτική φύση των φασματικών μέτρησης για τη μέτρηση του πεπτιδίου αφθονία. Ωστόσο, υπάρχουν απλές βελτιώσεις για την αντιμετώπιση κάθε ένα από αυτούς τους περιορισμούς. Είναι πιθανό ότι η πιο σημαντική βελτίωση θα προέκυπτε από την χρήση σταθερών ετικετών ισοτόπου. Αυτά θα επιτρέψουν άμεσες συγκρίσεις μεταξύ πολλών δειγμάτων, και να αυξήσει την ποσοτική ακρίβεια. Το γεγονός ότι μπορεί ήδη να επιτευχθεί τέτοια εξαιρετική απόδοση για την ταξινόμηση φυσιολογικό ιστό του όγκου έναντι καθιστά περαιτέρω βελτιώσεις ιδιαίτερα επιθυμητή. Μια άλλη υπόσχεση είναι η δυνατότητα να αναπτύξουν τις υπογραφές για να καθοδηγήσει τις θεραπείες και να προβλέψει την έκβαση των ασθενών. Κινάσης αναστολείς είναι μια συναρπαστική νέα τάξη θεραπείες για τον καρκίνο [33], [34], ωστόσο, πρόσφατες μελέτες τόνισαν ότι ενιαίο στόχοι της αναστολής δεν μπορεί να είναι επαρκής για να επιτευχθεί μια θεραπευτική απόκριση [30]. Συνδυασμοί των αναστολέων κινάσης, με κάθε εν δυνάμει πρόσδεση σε πολλαπλούς στόχους, μπορεί να είναι απαραίτητη για την αναστολή ανεπιθύμητα σήματα ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό ενεργός σε νεοπλάσματα [35]. Οι φωσφορυλιωμένες πρωτεΐνες αναλύονται εδώ αντιπροσωπεύουν στόχους των κινασών που θα πρέπει πιθανόν να ανασταλεί για να επιτευχθεί αποτελεσματικότητα. Υπολογιστική [36] ή πειραματική [37] μέθοδοι για την συναγωγή των ενεργών κινασών δυνητικά θα συμβάλει στον εντοπισμό των σχετικών θεραπευτικών στόχων σε μεμονωμένες περιπτώσεις.

Συμπεράσματα

Επειδή η ακατάλληλη ενεργοποίηση των μονοπατιών σηματοδότησης αντιπροσωπεύει τις βασικές βιολογικές διεργασίες στον καρκίνο, αναλύσαμε τα δεδομένα φωσφορυλίωσης από καρκίνο του πνεύμονα και φυσιολογικό ιστό των πνευμόνων για να εντοπιστούν διαφορές. Εντοπίσαμε αρκετές εκατοντάδες διαφορικά φωσφορυλιωμένη τοποθεσίες στον καρκίνο του πνεύμονα, και να αναπτυχθούν νέα υπολογιστική μεθοδολογία για τον εντοπισμό οδών των οποίων η φωσφορυλίωση είναι απορυθμισμένη. Τέλος, κατέδειξαν την ικανότητα να ταξινόμηση καρκίνων του πνεύμονα με υψηλή ακρίβεια με βάση τις υπογραφές φωσφορυλίωση πολλαπλών λυδιαφοροποιημένο. Οι θέσεις φωσφορυλίωσης προσδιορίζονται παρέχουν μια άμεση δέσμη νέων φαρμακευτικών στόχων, καθώς και μια ανάλυση του συμπληρώματος των περιοχών παρέχει μια λογική για την επιλογή μεταξύ των πιθανών θεραπειών με τη χρήση αναστολέων πολλαπλών-στόχων κινάσης ή συνδυασμούς εκλεκτικών αναστολέων.

Υλικά και μέθοδοι

Πηγές δεδομένων

Οι διαδικασίες των πειραμάτων και η απόκτηση των δεδομένων τυροσίνης-φωσφορυλίωση περιγράφηκαν στην προηγούμενη δημοσίευση [14]. Το πρώτο σύνολο δεδομένων περιέχει 151 NSCLC και 48 δείγματα φυσιολογικού πνεύμονα. Από τα δείγματα όγκων 151, 42 αδενοκαρκίνωμα (AD) δείγματα και 52 πλακώδες καρκίνωμα (SCC) δείγματα με διαθέσιμες κλινικές πληροφορίες χρησιμοποιήθηκαν στην ανάλυση ταξινόμησης. Οι περισσότεροι από τους 4.551 παρατηρούμενες θέσεις φωσφορυλίωσης εντοπίστηκαν σε ένα σχετικά μικρό αριθμό δειγμάτων. Για τις αναλύσεις μας, συμπεριλάβαμε αυτές τις τοποθεσίες που φωσφορυλιώθηκαν σε τουλάχιστον 10% των δειγμάτων υπό εξέταση. Ένα δεύτερο σύνολο δεδομένων αποτελείται από 16 δείγματα NSCLC που δεν είχαν αρχικά περιληφθεί στο [14] (και ως εκ τούτου ανέκδοτες) χρησιμοποιήθηκαν για να παρέχει μια ανεξάρτητη επικύρωση της πρόβλεψης υπογραφής.

Στατιστική Ανάλυση για Διαφορικές φωσφορυλίωση των θέσεων πρωτεΐνης