Abstract
Bakgrunn
Immununndragelser er en av de anerkjente kjennetegnene til kreft. Inflammatoriske reaksjoner på kreft kan også bidra direkte til onkogenese. Siden immunsystemet er fastkoblet til å beskytte verten, er det en mulighet for at krefttyper, uavhengig av deres opprinnelse histologiske, utstyre seg selv med en felles og delte inflammatoriske kreft-assosiert molekyl mønster (iCAMP) for å fremme oncoinflammation. Imidlertid har definisjonen av iCAMP ikke vært konseptuelt og eksperimentelt undersøkt
Metoder og funn
Genome-wide cDNA uttrykk data ble analysert for 221 normal og 324 kreftprøver fra 7 krefttyper. Bryst , prostata, lunge, tykktarm, mage, muntlig og bukspyttkjertelen. Totalt 96 inflammatoriske gener med konsekvent feilregulering ble identifisert, inkludert 44 oppregulert og 52 nedregulert gener. Proteinekspresjon ble bekreftet ved immunhistokjemi for noen av disse genene. Den iCAMP inneholder proteiner som roller i kreft har vært innblandet, og andre som er ennå å bli verdsatt. Den kliniske betydningen av mange iCAMP gener ble bekreftet i flere uavhengige kohorter av kolon og eggstokkreft kreftpasienter. I begge tilfeller bedre prognose korrelert sterkt med høy
CXCL13 Hotell og lavt nivå av
GREM1, LOX, TNFAIP6, CD36
, og
EDNRA
. En «Inflammatory Gene Integrert Score» ble videreutviklet fra en kombinasjon av 18 iCAMP gener i eggstokkreft, som spådde total overlevelse. Merkbart, som en selektiv atom import protein som immuno-regulerende funksjon bare begynner å dukke opp, karyopherin alfa 2 (KPNA2) er jevnt oppregulert over krefttyper. For første gang ble den kreftspesifikke oppregulering av KPNA2 og klinisk betydning verifisert av vev microarray analyse i tykktarm og hode-hals kreft.
Konklusjon
Dette arbeidet definerer en betennelses signatur som deles av syv epiteliale krefttyper og KPNA2 som en gjennomgående oppregulert protein i kreft. Identifisering av iCAMP kan ikke bare tjene som en roman biomarkør for forutsigelse og individualisert behandling av kreft, men har også betydelige biologiske konsekvenser
Citation. Rachidi SM, Qin T, Sun S, Zheng WJ, Li Z (2013 ) Molecular Profilering av flere menneskerettighets Kreft Definerer en inflammatorisk Cancer-Associated molekylær mønster og avdekker KPNA2 som en Uniform Dårlig prognostisk Cancer Marker. PLoS ONE 8 (3): e57911. doi: 10,1371 /journal.pone.0057911
Redaktør: Matthew L. Anderson, Baylor College of Medicine, USA
mottatt: 22 oktober 2012; Godkjent: 29 januar 2013; Publisert: 25 mars 2013
Copyright: © 2013 Rachidi et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres
Finansiering:. Denne forskningen ble delvis støttet av pilotprosjekter fra National Institutes of Health /National Center for Forskning Resources (NIH /NCRR) gir P20 RR017696-05 og P20 RR017677; National Institute of General Medical Sciences (NIH /NIGMS) R01GM063265-09S1; PhRMA Stiftelsen Forsknings Starter Grant (til W.J.Z); T.Q. ble støttet av PhRMA Foundation Forskning Starter Grant, NIH /NCRR 5P20RR017677-10, NIH /NIGMS R01GM063265-09S1 og T32GM074934 07. Z.L. støttes av NIH tilskudd. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
forholdet mellom kreft og inflammasjon ble observert så tidlig som 19
århundre, da Ronald Virchow beskrevet tumor-infiltrerende leukocytter. Men det var ikke før de siste to tiårene at den inflammatoriske mikromiljøet har blitt anerkjent som en viktig komponent i kreftutvikling, være involvert i kreft initiering, markedsføring og metastase [1]. Kroniske infeksjoner er etablert etiologiske faktorer for mange menneske kreft [2]. Tilsvarende, kronisk betennelse slik som inflammatorisk tarmsykdom og kronisk hepatitt øker risikoen for kolorektal og hepatocellulært karsinom, respektivt. I de fleste tilfeller er immun-overvåkning antatt å eliminere tumorigen foci [3]. Men kreft-initiere celler omprogrammere immunceller til å lage en svulst vennlige mikromiljø, og dermed gå utenom antitumor immunitet. I tillegg kan kreft utdanne både medfødte og ervervede armer av immunsystemet gjennom myeloide-avledet suppressor celler [4], regulatoriske T-celler [5] og andre mediatorer, for å fremme vekst og invasjon.
Rollen av betennelse i karsinogenese begynner med startfasen, gjennom flere mekanismer som gentoksisk spenning via reaktive oksygenforbindelser, induksjon av aktivisering-indusert cytidindeaminase (AID) [6], TNF-α-indusert oppføring av β-catenin inn i kjernen [7 ] og andre. Utover initiering, cytokiner aktivere pro-tumorigene transkripsjonsfaktorer som STAT3 og NF-kB i eksisterende kreftceller [8]. Inflammatoriske celler også dempe antitumorimmunitet igjennom molekyler slik som indoleamine-2,3-dioksygenase og arginase 1, som interfererer med funksjonen av T-lymfocytter [4]. Epitelial-mesenchymale overgang er også foretrukket av cytokiner som TGF-β, fremme distal metastase [9].
«Onco-betennelse» bidrar derfor til de ulike kreft kjennetegnene, inkludert celleproliferasjon, angiogenese og flykte fra apoptose . Men til tross for denne omfattende krysstale mellom kreftceller og betennelsesmikromiljøet, tilnærming for å avdekke kritiske aktører i dette samspillet har så langt vært sporadisk og ikke-fullstendig. I denne studien hypoteser om vi at en vanlig inflammatorisk mønster eksisterer blant forskjellige krefttyper, utgjør en signatur profil betegnet som iCAMP. Vi utførte en omfattende analyse av genuttrykk over 7 vanlige epiteliale krefttyper. En robust oncoinflammatory profilen ble identifisert, viser uavhengige og sterke prediktiv verdi i kliniske utfall av flere kreftformer. Denne tilnærmingen har også ført til funn og validering av KPNA2 som den mest konsekvent oppregulert protein i kreft.
Metoder
Etikk erklæringen
Tilgang til pasientprøver og anonym analyse av data ble godkjent av Institutional Review Board for menneskelig forskning ved Medical University of South Carolina.
datasett
Denne analysen inkluderte genuttrykk profiler fra 7 typer kreft. Ett datasett ble inkludert for hver krefttype, noe som resulterer i totalt 7 datasett. Kreft inkludert i denne studien er: bryst, kolon, lunge, oral, prostata, bukspyttkjertel og gastrisk kreft [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16]. Datasett ble innhentet fra Gene Expression Omnibus (GEO) datasett, en NCBI offentlig database. Hver av datasett inkludert microarray mRNA expression data fra kreft og normalt vev (tabell S1). Alle datasettene som brukes [HG-U133_Plus_2] Affymetrix Human Genome U133 Plus 2.0 Array plattform for kvantifisering av genuttrykk nivåer.
CDEP analyse på syv GEO datasett
De sju epiteliale krefttyper ble undersøkt å identifisere gener som viser konsekvent differensial uttrykk ved hjelp av nyutviklede konsekvent Differential Expression Pattern (CDEP) metoden [17]. De rå microarray data som sammenligner genuttrykk mellom normale celler og kreftceller ble lastet ned fra NCBI er GEO database (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gds/) (tabell S1). Etter eksklusjon 10 adenom prøver i tykktarmen datasettet, ble 545 prøver undersøkt, hvorav 324 var fra kreftvev og 221 var normale. De uttrykk verdiene av duplikate prøver i datasettet kreft i bukspyttkjertelen ble beregnet. Den rå datasett ble pre-behandlet individuelt. For hvert datasett, ble genuttrykk verdiene justert og normalisert ved GCRMA tilnærming implementert i R [18]. Den falske funnrate (FDR) av hvert gen på hver normalisert datasett ble beregnet ved hjelp permutasjon metoden implementert av «RankProd» pakken i R [19]. Hvert gen i hvert datasett ble deretter forbundet med en rå FDR, for å være opp /ned-regulert [17]. For genene som ikke finnes i plattformen til et datasett, ble median FDR verdien av at datasettet er tildelt [17].
CDEP meta-analyse ble deretter brukt til rå FDRs av de syv datasett. For hver datasettet, blir den falske positive definert som sannsynligheten for at en ikke-oppregulert genet blir feilaktig kalt som over-uttrykkes (eller en ikke-nedregulert gen blir feilaktig kalt som undertrykket). Antallet gener blir oppregulert, nedregulert, og ikke-uttrykt forskjellig for hvert datasett ble estimert ved en Beta blanding modell implementert i WinBUGS [20]. Basert på denne frekvensen, og ved hjelp av uavhengige Bernoulli distribusjoner, vi beregnet sannsynligheten for et gen for å bli feilaktig identifisert som over /under-uttrykte blant de syv datasett for hver FDR terskel
l.
Prosedyren ble evaluert ved å estimere falske funnrate (FDR
g) å observere over forventet log sannsynlighet, dvs. andelen falske positive blant de genene som er identifisert til å være konsekvent uttrykt forskjellig. Den «null log sannsynlighet» ble beregnet ved permutasjon verdiene i forhold til gener innenfor hvert datasett, og deretter utføre de samme prosedyrene ovenfor for å beregne den forventede verdien av «null log sannsynlighet» i hver permutasjon
b
for hvert gen, bruke som en cutoff.
Database for kommentering, visualisering og integrert Discovery (DAVID)
etter å identifisere differensielt uttrykte gener på tvers av de 7 krefttyper, det sett av oppregulert og nedregulert gener ble inngått DAVID database (https://david.abcc.ncifcrf.gov/), og de med genet merknader knyttet til inflammasjon og /eller immunrespons ble valgt ut for videre analyse.
Menneske protein Atlas (HPAT)
Seks av de sju krefttyper og deres tilsvarende normalt vev ble undersøkt for protein uttrykk nivå av alle de immunrelaterte gener ved HPAT (www.proteinatlas.org).
Oncomine Cancer database
Oncomine database (www.oncomine.org) ble brukt til å identifisere den kliniske betydningen av immunrelaterte gener og deres evne til å forutsi pasientens overlevelse og tilbakefall av sykdommen. X-fliser programvare [21] ble benyttet for å bestemme de optimale loddepunkter for å skille lav risiko fra pasienter med høy risiko.
Inflammatory Gene Integrert Score (IGIS)
IGIS for hver eggstokkreft pasienten er summering av risikoen verdi på 18 iCAMP gener med uavhengig prognostisk betydning demonstreres ved treningsdatasettet [22]. Disse genene er
CCL28, CXL12, EDNRRB, GFRA1, GREM1, IL8, JAM2, LOX, MAL, MIF, MPZL2, PIGR, PTGER4, RSAD2, SERPINA5, TFF3, TNFAIP6 og TNFSF4
. Den prediktive verdien av IGIS ble testet ved hjelp av en uavhengig TCGA eggstokkreft datasett, basert på cut-off verdier forhåndsbestemt av opplæringen datasettet [22]. For en gitt pasient, vil verdien av et gen som gir dårlig prognose er dens relative risiko (RR), mens verdien av et gen hvis ekspresjon i det pasient forut bedre prognose ble angitt som null. Som et eksempel, hvis en pasient A faller i høyrisikogruppen for gener 1 og 2, men i lav risikogruppe for gen 3, vil dette pasientens IGIS være summering av relativ risiko for gen 1 og relativ risiko for gen 2, ettersom verdien av genet 3 er lik null.
oppfinnsomhet Pathway Analysis (IPA)
Ved hjelp av oppfinnsomhet Pathway analyseverktøyet (www.ingenuity.com), ble inflammatoriske gener kartlagt i flere nettverk, hver visning over-uttrykt og under uttrykte seg.
microarray
microarray (TMA) for tykktarmskreft og hode-hals kreft prøvene inneholdt formalinfiksert, parafininnebygd vev. Tykktarmskreft TMA ble utviklet fra pasientprøver innhentet ved Medical University of South Carolina (MUSC), Charleston, SC, USA. Vår studie ble godkjent av Institutional Review Board. Den tykktarmskreft kohorten besto av svulster fra 55 pasienter og tilstøtende normalt vev fra 50 av dem, sammen med 15 lymfeknutemetastaserende prøver. Hver av de normale og kreftprøvene var minst i duplikat. Klinisk og demografisk informasjon, inkludert alder, kjønn, histologisk type klasse, tumor (T) og lymfeknute (N) etapper, samlet og tilbakefall overlevelse ble hentet fra Kreftregisteret Hollings Cancer Center ved Medical University of South Carolina . Hodet-halskreft TMA ble hentet fra USA Biomaks, som inneholdt 60 hode-hals plateepitelkarsinom og normale prøver fra 9 uavhengige pasienter.
Immunohistochemistry (IHC)
5-mikrometer seksjoner var kuttet fra TMA blokker. KPNA2 farging ble utført ved hjelp av en kanin polyklonale antistoff spesifikt for menneskers KPNA2 (Abcam, Cat # 84440) på 1:500 fortynning. Objektglass ble bakt i 1 time ved 60 ° C og de-paraffinized. Etter antigen hentes ved hjelp av citrat-buffer (pH = 6,0), ble endogen peroksidase undertrykket ved anvendelse av 3% H
2o
2 i dH
2O i 5 minutter og ikke-spesifikk binding ble blokkert med 2% normalt geiteserum i 3 timer ved romtemperatur. Prøvene ble inkubert med anti-KPNA2 antistoff ved 4 ° C i 16 timer, etterfulgt av sekundært antistoff (Vectastain ABC Kit, PK-4001) og ved bruk av DAB-substrat (Vector Labs SK-4100). Farging viste absolutt spesifisitet til kjernen uten merkbar off-målsignal. KPNA2 kvantifisering ble utført av en kirurgisk patolog (S.S.) som var blindet for pasientens kliniske parametre. Kvantifisering inkludert atomfargeintensitet (1: svak, 2: moderat, 3: sterk, men mindre intens enn 4, og 4: intense). Og andelen positive kjerner i løpet av alle kreftceller i en TMA kjerne
Resultater
data-mining arbeidsflyt og identifisering av konsekvent differensielt uttrykte gener i syv humane krefttyper
Rådata fra 7 datasett (tabell S1) ble først innhentet fra Gene Expression Omnibus (GEO). Hver datasettet svarer til en krefttype: bryst, kolon, lunge, oral, bukspyttkjertel, prostata og gastrisk kreft. Disse datasettene inkluderer uttrykk microarray profiler fra kreft vev og tilsvarende normale vev. Etter å avgjøre feilregulert gener i hver krefttype, ble konsekvent metodikk Differential Expression Pattern (CDEP) gjennomføres for å identifisere differensielt uttrykte gener på tvers av syv datasett. 911 gener ble oppregulert og 618 gener ble nedregulert. Ved hjelp av DAVID, ble disse genene så funksjonelt klassifisert og immunrelaterte gener ble identifisert (figur S2, Tabell S2). For ytterligere å forbedre signal-til-støy-forhold, gener som viste en fold endring (FC) 2 i fem eller flere krefttyper ble ekskludert. Dette resulterte i en sterk inflammatorisk profil, betegnet iCAMP, av 44 oppregulert og 52 nedregulert gener på mRNA-nivå (figur 1). Proteinet uttrykk for iCAMP ble verifisert ved IHC i 6 krefttyper: bryst, tykktarm, lunge, bukspyttkjertel, prostata og mage ved gruvedrift Human Protein Atlas (tabell S3, figur S5). Den kliniske betydningen av iCAMP ble bestemt ved hjelp Oncomine database. Til slutt ble oppfinnsomhet Pathway analyseverktøyet som brukes til å fastslå funksjonen av iCAMP i kreft-assosiert betennelse.
Varme kart som viser 44 oppregulert og 52 ned-regulerte gener på tvers av de syv krefttyper, i tillegg til å retning av feilregulering i eggstokkreft. ↑, oppregulert. ↓, nedregulert. ↔ uendret.
Identifikasjon av immunrelaterte gener
Blant de oppregulert gener i iCAMP, de som er involvert i den positive reguleringen av lymfocytter apoptose ble betydelig beriket av 11,2 folder. Små kjemokiner av CXC familien, for eksempel
CXCL9
,
CXCL10 Hotell og
CXCL11
ble beriket av 9,5 folder (figur S2A). I tillegg svulster ble også beriket med gener i andre immunologiske kategorier som host-virus samhandling og respons på såret (figur S2A). Ned-regulerte gener ble høyanriket for komplementkomponenter i den alternative reaksjonsvei (9,9 folder), T-celleassosierte gener som CD8a, granzyme A og mal, T-celle-differensieringsproteiner (7,3 folder) og gener som er involvert i regulering av NK-cellefunksjon slik som lektin-lignende reseptorunderfamilien K, medlem 1 (
KLRK1
) (figur S2B).
funksjonene mange iCAMP gener er ennå å bli forstått. For eksempel ble KPNA2 vist å være oppregulert over et bredt spektrum av krefttyper (figur 1) [23], [24], [25], [26], [27]. Det er imidlertid uklart om det er mulig tumor-fremmende aktivitet av KPNA2 er på grunn av sin funksjon som et kjernefysisk transportør for selektiv immunregulerende proteiner som STAT1 [28] og interferon-γ-induserte transkripsjonsfaktor IRF-1 [29].
uttrykk for iCAMP på proteinnivået
for å undersøke protein uttrykk mønster av iCAMP gener, vi tok fordel av offentlig tilgjengelig protein uttrykk database, HPAT. Gener som ikke viser differensial ekspresjon av IHC ble ikke utelukket på grunn av den begrensede sensitivitet av denne metoden. Ved hjelp av IHC som en filtrering skritt ville utvide de falske negative observasjoner, noe som begrenser kraften i denne studien. Men det var lærerikt å definere hvilke gener viste protein endringer i hva krefttyper som dette har direkte innvirkning på valget av gener for ytterligere funksjonelle analyser. For eksempel ble KPNA2 funnet å være økt i alle krefttyper unntatt kreft i bukspyttkjertelen (figur 2). På den annen side er polymere immunoglobulin reseptor (PIGR), et protein som er involvert i den trans-epiteliale transport av immunglobuliner, er gjennomgående nedregulert i kreftceller (figur 2). Alt i alt er proteinekspresjon data for 34 oppregulert og 38 ned-regulerte gener (total = 72) av de 96 gener (tabell S3, fig S5). Av de 34 opp-regulerte gener på mRNA-nivå, ble 13 også opp-regulert av IHC i minst 3 av 6 krefttyper undersøkt. Som for transkripsjonelt ned-regulerte gener (38 ble undersøkt for protein uttrykk), 20 viste nedregulering av IHC i ≥3 av de samme 6 krefttyper.
Et eksempel på en opp-regulert gen (KPNA2 ) (A) og en ned-regulert gen (PIGR) (B) i 5 krefttyper på proteinnivået. Tallene tilsvarer gjennomsnittlig fold endringer av mRNA nivåer på tvers av alle 7 krefttyper i denne studien.
Klinisk betydning av iCAMP gener
Vi valgte ved å bruke eggstokkreft å studere betydningen av iCAMP gener basert på to hensyn. For det første har de fleste av ovarian maligniteter er av epitelial opprinnelse som er histologisk ligner de syv krefttyper fra hvilken genet profilen ble definert. For det andre, eggstokk-kreft ble ikke brukt til å generere de iCAMP gener. Den prediktive verdien av disse genene i eggstokkreft vil validere nytten av vår genet oppdagelse tilnærming. Som en kontroll, ble de kliniske prediktive verdiene av disse genene også undersøkt i tykktarmskreft. For å bestemme retningen av feilregulering av hvert gen i eggstokk-kreft, vi utvunnet 5 publiserte datasett [30], [31], [32], [33], [34] og en ytterligere datasettet fra The Cancer Genome Atlas (TCGA) ( tabell S4), som til sammen inneholder 35 normale og 878 cancerprøver. Basert på antallet datasett som viser feilregulering i hver retning, er hvert gen merket som forhøyet, uforandret eller undertrykt i kreft i eggstokkene (figur 1). Et gen er bestemt til å bli løftet hvis 1) minst ett datasett viser oppregulering (p 0,05), og ingen av de andre datasett viser ned-regulering, eller 2) i det minste tre datasett opp-regulering og ikke mer enn ett datasett viser nedregulering (p 0,05). Den inverse gjelder trykt gener. Basert på det, ble 33 av de 44 oppregulert gener også forhøyet i eggstokkreft, tre ble undertrykt og 8 kan ikke bestemmes. Blant de 52 nedregulert gener, ble 28 også undertrykt i eggstokkreft, 7 var uendret, 10 ble forhøyet og 7 ble ikke bestemt (figur 1). Dermed minst 61 ut av 96 iCAMP gener ble concordantly dysregulerte i eggstokkreft.
Colon [35], [36], [37] og eggstokkreft datasett [22], [30], [38] , [39], [40] fra Oncomine, samt TCGA tykktarmskreft datasett, ble deretter analysert for klinisk signifikans av ekspresjonsnivået av individuelle iCAMP genet. En rekke gener som
CCL20
,
CD36 Hotell og
IL18RAP
enkeltvis viste signifikante sammenhenger med kliniske variabler i tykktarmskreft som tumorstadium (T1 til T4), lymfe node status (N0 til N2), metastase (M0 eller M1), patologisk klasse (G1 til G4) og Duke trinn (A til D) (figur 3A og 3B). I eggstokkreft, ble alle oppregulert gener økt med mer avansert stadium (
CXCL10
,
RIPK2 Hotell og
SPP1
) eller høyere patologisk Karakter (
CXCL11
,
KPNA2
,
RSAD2
,
THOC4 Hotell og
TNC
) (figur 4A). Som for nedregulert iCAMP gener, mer avanserte stadier tillagt høyere uttrykk av enkelte gener (
CCL28 Hotell og
CFD
) og lavere uttrykk for andre (
CLU
,
LEAP2
,
PIGR Hotell og
TFF3
) (figur 4B).
Fire uavhengige studier ble analysert for ekspresjon av angitte gener og deres kliniske betydning. Den vertikale aksen representerer den normaliserte uttrykk intensiteten av hvert gen i forhold til den midlere intensitet av hele genprober. Feilfelt representerer standardavvik. Gener er oppført i alfabetisk rekkefølge.
Samme som i figur 3, bortsett fra at fem uavhengige studier av eggstokkreft ble analysert for ekspresjon av angitte gener og deres klinisk verdi.
Vi neste fastsatte hvis iCAMP genuttrykk nivå spår overleve, basert på rå microarray data for tykktarmskreft [37] og eggstokkreft [22]. Gener som viste forskjellige ekspresjonsnivåer mellom overlevende og ikke-overlevende ved en, tre og /eller fem år ble testet ved Kaplan-Meier-analysen (figur 5 og 6). I tykktarmskreft, ble bedre total overlevelse spådd med høyere nivåer av GFRA1 og THOC4 og lavere nivåer av C7, GREM1, ISG15, LIFR, LOX, MMRN1, SCN4B, SPP1, TNC, TNFAIP6 og ZC3H8 (figur 5A). Den feilregulert uttrykk for mange iCAMP gener har også betydelig prediktiv verdi for kreft tilbakefall (figur 5B).
To datasett fra Smith
et al.
[37] ble undersøkt for de angitte gener. Høye, pasienter med høyt genuttrykk. Lave, pasienter med lavt genuttrykk. RR, relativ risiko. Gener er oppført i alfabetisk rekkefølge. Red: Forhøyet iCAMP genet, Blå:.. Trykt iCAMP genet
Raw genekspresjon data er innhentet fra Tothill
et al product: [22] for (A) og (B), og fra TCGA for (C). Red: Forhøyede i eggstokkreft, Blå: trykt i eggstokkreft, Black: Uendret eller ukjent. IGIS poengsum ble beregnet basert på alle de 18 genene som er angitt i (A).
I stadium IIIC eggstokkreft, ble forbedret total overlevelse assosiert med høyere mRNA nivåer av IL8, MIF, MPZL2, PIGR, RSAD2 , SERPINA5 og TFF3, men lavere nivåer av CCL28, CXCL12, EDNRB, GFRA1, GREM1, JAM2, LOX, MAL, PTGER4, TNFAIP6 og TNFSF4 (figur 6A). Den dysegulation av mange av disse genene spår også tilbakefall overlevelse (figur 6B).
Interessant, lavere uttrykk for en rekke gener (GREM1, LOX, TNFAIP6, CD36, og EDNRA) spådd bedre prognose i både eggstokkreft og tykktarm kreft. På den annen side, spådde CXCL13 høyde bedre prognose i begge sykdommer (figur 5 og 6).
For å finne den prognostiske verdien av iCAMP gener som gruppe, en betennelses gen integrert score (IGIS) ble utviklet for eggstokkreft kreft (Tall 6C). IGIS inkludert 18 gener som uavhengig viste betydelig forutsigbarhet (p 0,05) av Kaplan-Meier analyse. Denne poengsummen tar hensyn til antall gener innenfor der pasienten faller i høyrisikogruppen, samt risikoen hver av disse genene confers. Robustheten IGIS ble validert ved hjelp av den uavhengige eggstokkreft TCGA datasett. Basert på cutoff-verdier forhåndsbestemt fra første trening datasettet ovenfor [22], stadium IIIC pasienter fra TCGA datasettet ble kategorisert som enten høy eller lav risiko for hvert gen. Deretter, for hvert gen hvor en pasient TCGA viser dårlig prognose, relative risiko (RR forhåndsbestemt ved opplæring datasettet) for at genet ble tilsatt til pasienter IGIS stillingen. De TCGA pasientene til slutt ble distribuert med ulike IGIS score basert på uttrykk nivåer av alle 18 IGIS gener. Vi fant ut at IGIS faktisk spådd total overlevelse (RR = 1,21, p = 0,02) (figur 6C).
kliniske betydningen av KPNA2 i colon adenokarsinom og hode-hals plateepitelkarsinom
neste fokusert på KPNA2 i colon adenokarsinom og hode /hals plateepitelkarsinom, siden KPNA2 overekspresjon ikke har blitt rapportert i disse to kreftformene. KPNA2 er en kjernefysisk /cytoplasma protein involvert i import av utvalgte cytoplasmatiske proteiner inn i kjernen. Det binder seg til det nukleære lokaliseringssekvensen (NLS) av dens last protein og til karyopherin β1, og hele proteinkomplekset translocates på tvers av kjerne konvolutten gjennom kjerne pore-kompleks (NPC) [41]. Blant KPNA2 kunder er interferon-γ-indusert transkripsjonsfaktor IRF-1 [29] og STAT1 [28], som begge er involvert i vertens immunrespons.
Vi har undersøkt KPNA2 uttrykk med immunohistrochemistry bruke vår i -huset svulst microarray som inneholder 55 primære tykktarmskreft prøver, 15 lymfeknutemetastaser og 50 tilsvarende nærliggende normalt vev fra pasienter med ulike sykdomsstadier. Vi fant en drastisk økning i KPNA2 uttrykk i grunnskolen og lymfeknutemetastatiske colontumorer i forhold til tilstøtende normalt vev (7A, 7B og 7C). KPNA2 uttrykk også korrelert med tumor (T) trinn, hvor prosentandelen av positive celler økte fra T1 til T4 (T1: 6,4%, T2: 10%, T3: 20,6% og T4: 25,4%) (figur 7D). Gitt at de fleste av pasientene var i T2 (n = 11) og T3 (n = 31) kategorier, har vi funnet signifikant forskjell i KPNA2 uttrykk mellom T2 og T3 (p = 0,017). Forskjellen var også signifikant mellom kombineres T1-T2 og T3-T4 trinn (p = 0,003) (figur 7D). Enda viktigere, pasienter med poengsum KPNA2 intensitet ≥3 vises verre total overlevelse enn de med KPNA2 intensitet ≤2 (Relativ risiko = 1.9, p = 0,048) (figur 7E).
A. Representative bilder av KPNA2 immunhistokjemisk farging fra normale og maligne tykktarm vev. B. Kvantifisering av KPNA2 fargeintensitet i normale vev (N, n = 50), primær tumor (T, n = 55) og lymfeknutemetastase (LN Ca, n = 15). * P 0,0001. C. Frekvens av KPNA2 positive celler. * P 0,0001. D. Andelen KPNA2-positive celler korrelerer med T stadium. * P 0,05. E. Kaplan-Meier kurve som viser total overlevelse for tykktarmskreftpasienter med forskjellig KPNA2 uttrykk.
I likhet med tykktarmskreft, muntlig og strupehodet plateepitelkarsinom vises forhøyede nivåer av KPNA2 sammenlignet uavhengig munnen og strupehode normale vev (figur 8A, 8B og 8C). Selv KPNA2 viste ingen sammenheng med sykdommen scenen, det var høyere i hver av klasse 2 (39.2% positive celler) og klasse 3 (49% positive celler) karsinomer i forhold til grad 1 (26,3%). (P (G1 vs. G2) = 0,03 og p (G1 vs. G3) = 0,002) (figur 8D).
A. Representative bilder av KPNA2 immunhistokjemisk farging fra normale og maligne tunge vev. B. KPNA2 fargeintensitet i primærtumor og tilstøtende normalt vev * p 0,0001. C. Frekvens av KPNA2 positive celler i primærtumor og tilstøtende normalt vev (2%). * P 0,0001. D. Sammenheng mellom KPNA2 uttrykk og svulst klasse. * P. 0,05
TNFAIP6 er overuttrykt i colon adenokarsinom
tumornekrosefaktor alfa-indusert protein 6 (TNFAIP6) er et utskilt glykoprotein uttrykt av epitelceller og leukocytter ved normal inflammatoriske tilstander. Sin anti-inflammatorisk funksjonen er vel etablert i forskjellige inflammatoriske tilstander slik som osteoartritt, og det er detekterbart i serumprøver fra pasienter med autoimmune sykdommer [42]. Nylig transcriptional profilering av blod fra kolorektal pasienter og normale kontroller ved QRT-PCR identifisert TNFAIP6 som en biomarkør for kolorektal kreft [43]. Denne studien viser at TNFAIP6 mRNA er forhøyet i perifere blodceller fra pasienter med kolorektal kreft. Her har vi undersøkt proteinnivåer TNFAIP6 i tykktarm kreft celler og tilstøtende normalt epitel. Immunhistokjemisk farging av 55 tykktarmskreft legemer og 50 tilstøtende normale vev viste en økt ekspresjon i kreft på en per celle basis, så vel som en økning i hyppigheten av TNFAIP6-uttrykkende celler (Figurene 9A, B og C). TNFAIP6 protein nivåer ikke forutsi generelle pasientoverlevelse (data ikke vist). Som for tilbakefall av sykdommen, fant vi en tendens mot lavere tilbakefall overlevelse i svært uttrykker pasienter (figur 9D), uten å nå statistisk signifikans (RR = 2,44, p = 0,09).
A. Representative bilder av TNFAIP6 immunhistokjemisk farging fra normale og maligne tykktarm vev. B. TNFAIP6 fargeintensitet i primær colon tumor (n = 55) og tilstøtende normalt vev (n = 50). * P 0,001. C. Frekvens av TNFAIP6 positive celler i primærtumor (n = 55) og tilstøtende normalt vev (n = 50). * P 0,0001. D. Kaplan-Meier kurve som viser tilbakefall overlevelse for tykktarmskreftpasienter med forskjellig TNFAIP6 uttrykk, basert på prosentandelen av positive celler.
Diskusjoner
Denne studien er designet for å konseptuelt og eksperimentelt ta en ny hypotese som kreft, uavhengig av etiologi, havn delt iCAMPs å unngå immunovervåking og til highjack vert immunitet for å fremme onko-inflammatorisk vekst og metastasering. En saklig og omfattende data-mining strategien ble gjennomført for å løse denne hypotesen og å utvinne vanlige molekylære uttrykk mønstre i et stort antall pasienter fra mange uavhengige studier for å sikre konsistens av våre funn. Uttrykket av selektive gener ble bekreftet av microarray. Selv om den biologiske betydning av våre funn venter på videre studier, er det klart at den iCAMP ikke bare eksisterer, men også viser signifikant klinisk relevans. Kjernen iCAMP genet sett gjengir mange veletablerte gener som er avvikende uttrykt i kreftvev, som VCAN og KPNA2. (https://bioinfo.vanderbilt.edu/webgestalt/).
doi:10.1371/journal.pone.0057911.s003
(PDF)
Figure
