Abstract
En komparativ analyse av genomet skala transcriptomic data av to typer hudkreft, melanom og basalcellekreft i sammenligning med andre krefttyper, ble utført med sikte på å identifisere viktige regulatoriske faktorer som enten forårsake eller bidra til aggressivitet av melanom, mens basalcellekreft forblir generelt en mild sykdom. Flere kreftrelaterte trasé som celleproliferasjon, apoptose, angiogenese, celle invasjon og metastasering, er vurdert, men vårt fokus er på energi metabolisme, celle invasjon og metastase veier. Våre funn inkluderer følgende. (A) Begge typer hudkreft bruke både glykolyse og økt oksidativ fosforylering (elektronoverføringskjede) for sin energiforsyning. (B) Alle melanom viser betydelig oppregulering av nøkkel gener involvert i fettsyremetabolismen (β-oksidasjon) og oksidativ fosforylering, med aerob metabolisme å være langt mer effektiv enn anaerob glykolyse, noe som gir en kilde for energiene som er nødvendige for å understøtte den raske veksten av denne kreftformen. (C) Mens avansert melanom er lik kreft i bukspyttkjertelen i forhold til aktivitetsnivået av gener som er involvert i å fremme celle invasjon og metastasering er hovedmetastatisk form av basalcellekarsinom vesentlig redusert i denne aktiviteten, delvis forklare hvorfor denne krefttypen har vært regnes som langt mindre aggressive. Vår metode for å bruke komparative analyser av transcriptomic data for flere krefttyper rettet mot ulike trasé gir en ny og svært effektiv tilnærming til studier av kreft generelt
Citation. Xu K, Mao X, Mehta M, Cui J, Zhang C, Xu Y (2012) En komparativ studie av Gene-Expression data av basalcellekarsinom og melanom avslører ny innsikt om de to Kreft. PLoS ONE 7 (1): e30750. doi: 10,1371 /journal.pone.0030750
Redaktør: Raya Khanin, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, USA
mottatt: 02.07.2011; Godkjent: 23 desember 2011; Publisert: 25 januar 2012
Copyright: © 2012 Xu 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:. Dette arbeidet ble støttet delvis av National Institutes of Health (1R01GM075331), en «Distinguished Scholar» stipend fra Georgia Cancer Coalition, og frø finansiering fra University of Georgia. 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
Den raskt økende pool [1], [2] av storskala transcriptomic data for ulike krefttyper har gitt helt nye muligheter for beregningskreft biologer for å studere felles kjennetegn på tvers av flere krefttyper, samt forskjellige egenskapene til individ cancertyper, som kan gi ny innsikt om forskjellige kreft fenotyper på molekylært nivå. Her presenterer vi en komparativ analyse av transcriptomic data samlet inn på kreft og kontroll vevsprøver av to hud krefttyper, melanom og basalcellekarsinom, som har svært forskjellige egenskaper.
Hudkreft er en av de vanligste kreftformene i USA. I dag over 3,5 millioner tilfeller av hudkreft er diagnostisert og rapporteres årlig [3]. Det har blitt anslått at tre av ti kaukasiere vil utvikle hudkreft i løpet av livet [4]. Den vanligste hudkreft er basalcellekreft (BCC), som utvikler seg i basalcellelaget av huden, og først og fremst forekommer i lyshudet individer. Sollys er kjent for å være en viktig faktor for å forårsake sykdommen. BCC er sjelden dødelig, siden det vanligvis ikke metastaserer [5]. I kontrast er melanom en sjelden form for hudkreft, men er blant de dødeligste former for kreft [6]. Svulsten er avledet fra melanocytter, cellene som produserer den mørkt pigment. Mens melanom er ikke begrenset til huden, det vanligvis starter fra huden. Et antall gener eller deres mutasjoner er blitt funnet å være assosiert med utvikling av melanom som MC1R [7], CDK4 [8] og CDKN2A [9]. Den tidlige fasen av sykdommen er referert til som
radielle vekstfase
når tumoren vokser stort sett horisontalt. Oppførselen til svulsten endres drastisk så snart det begynner å vokse vertikalt, dvs. inn i
vertikal vekstfase
. Det vanligvis begynner å invadere nabo vev når tykkelsen går utover 1 mm [10].
Mens noen informasjon er kjent om mulige årsaker til de to hud kreftformer, slik som overdreven eksponering for sollys og utvikling av basal -celle nevus syndrom er de viktigste årsakene til basalcellekreft og noen sjeldne mutasjoner i de nevnte genene er den viktigste årsaken til utvikling av melanom, en detaljert forståelse om hvorfor de to hud krefttyper oppfører seg så forskjellig gjenstår å være svært begrenset.
Gjennom komparative analyser av genomet skala transcriptomic data på de to krefttyper, har vi fått en rekke nye innsikter som kan kaste nytt lys på vår innsats for å forstå de detaljerte mekanismene for disse to ganske forskjellige hud typer kreft . For å sette vår analyse i en større sammenheng, har syv andre krefttyper også blitt inkludert, som spenner fra relativt langsomt voksende kreft til den raskest voksende kreftformer, dvs. prostata, bryst, nyre, tykktarm, mage, lunge og bukspyttkjertelen. Ved å bruke transcriptomic data innsamlet på kreft
versus
kontroll vev og sammenligne uttrykk endringer som er involvert i ulike veier knyttet til energi metabolisme gener, fant vi at: (i) flere gener involvert i oksidativ fosforylering er oppregulert i både melanom og BCC, som er unik for bare hudkreft blant de ni typer kreft vi undersøkt og er uforenlig med Warburg oppgaven [11]; (Ii) interessant, er nøkkelen enzym i ATP generasjon i oksidativ fosforylering sti oppregulert bare i avansert melanom, men ikke i noen form for BCC; (Iii) graden og omfanget av opp-regulerte gener som er involvert i celle invasjon og metastase ved avansert melanom er sammenlignbare med de av kreft i bukspyttkjertelen, mens de tilsvarende verdier i BCC er i det vesentlige ved den nedre ende blant alle de ni krefttyper vi undersøkt. Vi mener at vår komparative transcriptomic dataanalyser av flere krefttyper rettet mot ulike kreftrelaterte trasé gir en ny og svært effektiv tilnærming til studier av kreft, noe som kan føre til betydelige nye innsikter om kreft formasjon (når de relevante data er tilgjengelig) og progresjon.
Resultater
Vår analyse ble gjort på to gen-uttrykk datasett. Ett sett besto av 52 vevsprøver for studiet av melanom. Av de 52 vevsprøver, 18 var vanlig nevi (mol) (CMN), 11 ble dysplastiske nevi (premalign) (DN), åtte i den radielle vekstfasen (RGP) (tidlig fase) og 15 i den vertikale vekstfasen (VGP) (avansert stadium) [12]. For denne bestemte datasett, ble de felles nevi vev anvendt som kontroll satt siden den opprinnelige studien inkluderte ikke normal hud vev [12]. Det andre settet besto av 31 vev for studiet av BCC. Av de 31 vevsprøver, 8 var i det overflatiske form (tidlig fase), 7 i morphea form (mellomtrinn) og 8 i nodulær form (fremskredent stadium), sammen med 8 normal hud epitelvev som styre [13] .
1. Differensielt uttrykte gener i de to hudkreft typer
I denne studien er et gen anses
forskjellig
uttrykt på et bestemt stadium av kreft dersom distribusjon av sine uttrykk nivåer blant kreft vev ved at scenen er ansett å være signifikant forskjellig fra fordelingen av sine uttrykk nivåer blant kontroll vev (se Materiale og metode). For BCC, 158, 406 og 494 gener ble funnet å være forskjellig uttrykt i overfladisk, morphea og nodulær former, henholdsvis i forhold til kontrollene, som er i tråd med vår forrige observasjon at antall differensielt uttrykte gener øker som et kreftfremskrittene [14], [15]. Ved bruk av samme cutoff, 123, 326 og 1,647 gener ble ansett for å være forskjellig uttrykt i DN, fastlege og VGP melanom. I vår forrige undersøkelse fant vi at det er en sterk sammenheng mellom antall differensielt uttrykte gener og fem-års overlevelse knyttet til en bestemt kreft [14]. Således er det høye antallet differensielt uttrykte gener i VGP melanom i overensstemmelse med de kliniske statistikk om dødeligheten av denne kreft. Det er en mulighet for at dette tallet kan være potensielt undervurderes ettersom kontrollene (mol) for melanom analyse er ikke normal hud vev og føflekker er trolig det første skrittet på vei mot melanom. De detaljerte lister over differensielt uttrykte gener er angitt i tabell S1. Alt i alt ble det funnet at antall differensielt uttrykte gener i de to krefttypene er sammenlignbare i sine tidlige stadier; og en betydelig økning i antall differensielt uttrykte gener i avansert stadium, VGP, melanom ble observert.
En grundig analyse av baner i KEGG database som er beriket med de forskjellig uttrykte gener mellom kreft vev av BCC og melanom ble utført med DAVID programmet (se Materiale og metode). For BCC, ble det ikke veier funnet å være tydelig beriket i tidlig stadium, mens 19 og 18 veier ble beriket i middels og avanserte stadier, henholdsvis. For melanom, ble en, 8 og 61 trasé beriket i DN, RGP og VGP former, henholdsvis. Navnene til disse anriket veier er gitt i Tabell S2.
Det ble bemerket at 11 anriket banene er bestemt til VGP melanom, den dødelige formen blant alle hud krefttyper, inkludert reaksjonsveier forbundet med amino- sukker og nukleotid-sukker metabolisme, linolsyre metabolisme og den citratric syresyklusen (TCA-syklus). I tillegg er noen trasé vesentlig anriket på bare melanoma mellom de to huden krefttyper betraktes, slik som fettsyremetabolisme, cellesyklus, apoptose og ErbB-signalveien. For BCC, ble det bemerket at den avanserte stadium kreften har tre veier unikt beriket blant alle krefttyper under vurdering, inkludert spliceosome, GnRH signalering og langtidspotense veier.
Vi har også sjekket om noen av kommenterte proto-onkogen og tumor-suppressor gener (https://www.uniprot.org/keywords/) viser differensial uttrykk i BCC og melanom. Alt i alt ble det funnet at 2, 5 og 4 onkogener er over-uttrykt i begynnelsen, mellomliggende og avansert stadium av BCC prøver, henholdsvis, og 0, 1, 0 tumorsuppressorgener er henholdsvis under-uttrykt i de tre trinn. Tilsvarende for melanom, 9, 1 og 32 onkogener er overuttrykt i forstadier, tidlig stadium og avansert melanom, henholdsvis, og 0, 4 og 4 tumorsuppressorgener er henholdsvis under-uttrykt i de tre trinn.
noen av disse oppregulert onkogener har blitt rapportert som viktige regulatoriske gener for noen av huden krefttyper. Blant de oppregulert onkogener i melanom, har ABL2, NRAS, PDGFC og FGF1 blitt rapportert å være melanom-assosiert onkogener [16]. Dermed RAB6B, REL og WHSC1L1, som er identifisert av vår analyse, kan representere flere onkogener for melanom. For BCC har HRAS, RRAS og RUNX1 blitt rapportert som BCC-forbundet onkogener [17]. Derfor kan ECT2, PLAG1, RAB6C og SSPN, identifisert av vår analyse, representerer flere onkogener for BCC. Det er interessant at ni onkogener oppviser oppregulering i pre-kreft stadium av melanom, som kan være den første bryteren for tumorgenesis fører til melanom. Videre kan den store økningen i antall oppregulert onkogener i VGP melanom tyder på aggressiviteten av kreft. En detaljert liste over alle de identifiserte onkogener og tumor-suppressor gener er gitt i Figur S1.
2. Forskjellig uttrykt gener involvert i energiomsetningen
Vi har undersøkt uttrykk fold-endringer av gener involvert i fire energi metabolske veier: glykolyse, fettsyremetabolisme, TCA syklus og oksidativ fosforylering (også kalt
elektronoverføring kjede
) i de to hud krefttyper og sammenlignet dem med de andre syv ikke-hud krefttyper. Figur 1 viser uttrykk nivå endringer av gener involvert i de fire energibanene i de to hudkreft typer og de andre syv krefttyper. Ved å undersøke figuren, kan følgende observasjoner gjøres.
Betydelige økninger i ekspresjonsnivåer av flere gener som er involvert i glykolysen er observert i både avanserte former for de to hud krefttyper og fem av de syv referanse krefttyper , nemlig nyre, tykktarm, mage, lunge og bukspyttkjertel, i samsvar med Warburg oppgaven [18].
to enzym-kodende gener involvert i fettsyremetabolisme viser betydelig oppregulering i både BCC og melanom, i motsetning til de sju ikke-hudkreft, noe som indikerer en unik måte som hudkreft henter energi ikke bare fra glukosemetabolismen som andre krefttyper, men også fra fettsyremetabolisme, noe som er en mer effektiv energigenerering svei.
moderat økt ekspresjonsnivåer av gener involvert i TCA syklus er også observert i avansert melanom, sammen med bryst, tykktarm, mage og lunge kreft.
Mest interessant er funn som flere gener involvert i oksidativ fosforylering er oppregulert i den avanserte form av både hud krefttyper, noe som tyder på at både hud krefttyper oppnå mye av sin energi gjennom oksidativ fosforylering, som produserer en størrelsesorden flere ATPs enn hver av de andre tre veier energi (per glukose). Dette er veldig overraskende, da dette indikerer de to hud krefttyper, selv i sine avanserte former, er ikke under hypoksisk tilstand, og dermed viser ikke Warburg effekten.
ATP syntase er oppregulert bare i avansert melanom i tillegg til proteinet komplekset er ansvarlig for elektronoverføring, men ikke i noen form for BCC, noe som indikerer at ATP-syntese er raskere i avansert melanom enn BCC.
Hver rad representerer uttrykk forandringer av et gen på tvers av alle krefttyper under studien. Hastighetsbegrensende enzymene i hver vei, er angitt med *. Hver kolonne representerer en krefttype. Fold endring av genuttrykk er fargekodet med rødt, hvitt og grønt for opp-, nei og nedregulering.
Videre analyser av de forskjellig uttrykte gener i avansert melanom tyder på at økte nivåer av acetyl-CoA, NADH og FADH
2 avledet fra fettsyre oksidasjon kan skrive mitokondrier og gjennomgår oksidativ fosforylering. Denne prosessen ville være meget fordelaktig for en tumor som β-oksidasjon av fettsyrer gir et større antall av acetyl-CoA-molekyler sammenlignet med glykolyse, og dermed har et større antall substrater for TCA syklus og påfølgende oksydativ fosforylering. For å utnytte det økte antallet acetyl-COA, kan cellene må ha en økt forekomst av oksidativ fosforylering. Acetyl-CoA er en allosterisk inhibitor av PDH enzymer. Som vi har observert, er i hovedsaken PDHA2 nedregulert i VGP melanom, som kan tilskrives den økte nivået av acetyl-CoA. Som PDHA2 aktiviteten avtar, vil pyruvat naturligvis bli viderekoblet til melkesyre formasjonen, som er vist ved oppregulering av LDHA og laktattransportører (MCT proteiner SLC16As 3 6). Figur 2 gir en energimodell for avansert melanom basert på resultatene av vår dataanalyse.
3. Forskjellig uttrykt gener involvert i tumorinvasjon og metastase
Vi har studert uttrykk endringer av gener involvert i metastatisk prosess, med mål om å identifisere mulige årsaker til at de to hud kreftformer har betydelige forskjeller i deres evne til å metastasere. For dette ble det fokusert på pro-metastase genfamilier, nemlig positiv regulering av epiteliale-mesenkymale overgang (EMT), den negative regulering av celleadhesjon, kjemokinet og MMP-familier, som begge fremmer nedbrytning av ekstracellulære matriser. Figur 3 viser de observerte uttrykk forandringer av gener som er involvert i disse prosessene i de to hud krefttyper, sammen med de andre syv krefttyper. Vi har gjort følgende observasjoner fra dataene i Figur 3.
VGP melanom har størst antall oppregulert gener som er involvert i pro-metastase genet familie, som har enda flere slike gener enn kreft i bukspyttkjertelen; Mens ganske enkelt å telle antall oppregulert gener kan være en ganske rå måte å vurdere evnen til en cancer for å metastasere, figur 4 viser at det er en sterk (negativ) korrelasjon mellom dette tall og det fem-års overlevelse på en kreft.
VGP melanom er den eneste hudkreft type med opp-regulerte gener involvert i positiv regulering av epitel-mesenkymale overgang, som anses å være den avgjørende utviklingsmessige og reguleringsprogram for celleinvasjon og metastase [19 ], [20]; i tillegg er det vesentlig opp-regulering av gener som er involvert i nedbrytning av de celle-celle adhesjonsmolekyler og den økede negative regulering av celleadhesjon, er matriks-metalloproteinaser og kjemokiner alle tyder på at VGP er svært metastatisk [21]
Det lymfatiske spredningen representerer en viktig måte for metastasering. Vi merket at antall differensielt uttrykte gener i lymfocyttproliferasjon er mye høyere i VGP melanom i forhold til alle de andre hudkreft undergrupper under vurdering (se Figur S2).
Det har blitt rapportert at en kaotisk døgnrytme kan føre til hurtigere tumorvekst [22]. Fra figuren ovenfor, bemerket vi at viktige gener av døgnrytmen veien er forskjellig uttrykt i VGP melanom, men bare i svært begrenset grad i andre hudkreft subtyper under vurdering. CRY2, den viktigste genet kontrollere celle døgnrytmen [23], viser nedregulering bare i VGP melanoma blant alle krefttyper under vurdering. Elementer (2) -. (4) ovenfor tyder på at VGP melanom har størst aktiviteter for celle-invasjon og metastase
I kontrast, bare noen få gener av BCC er oppregulert i de nevnte prosesser. Blant de to forskjellige BCC subtyper, er det morphea skjemaet ikke nodulær form, som har de mest up-regulerte gener, som er konsistent med tidligere rapporter at denne formen representerer BCC skjema med størst antall metastase tilfeller [24]. Vi har observert at i morphea BCC, et antall gener som koder for de kollagener og proteiner som er involvert i anti-metastase er meget oppregulert, noe som tyder på at kreften er under kontroll av immunsystemet i å hemme invasjon og metastase i hele sin utvikling.
den x-aksen er fem års overlevelse varierer fra 0 til 100% (data brukes fra www.cancer.org), og y-aksen er antall forskjellig uttrykte gener for hver krefttype.
Totalt vår analyse antyder at VGP melanom har høyest potensial og unike evne til å spre blant krefttyper studert her, mens BCC evne til å metastasere er de svakeste blant de ni typer kreft under vurdering.
4. Forskjellig uttrykt gener involvert i andre kreftrelaterte prosesser
4a. Forskjellig uttrykt gener involvert i celleproliferasjon.
Selvforsyning i vekstsignaler er en stor ervervet evnen til enhver kreft. Vår analyse av differensielt uttrykte gener involvert i positiv regulering av celleproliferasjon indikerer at VGP melanom har vesentlig flere gener oppregulert i denne kategori enn alle de andre hud kreftformer. Nærmere bestemt, ble det registrert at antallet slike oppregulert gener som er sammenlignbar med den for kreft i bukspyttkjertelen med de detaljerte data som er gitt i figur S3. Spesielt verdt å merke seg er at VGP melanom er den eneste kreft-type blant de ni krefttyper som viser en betydelig oppregulering av genene av Jak-STAT signalveien, noe som er et avgjørende bane som fremmer cellevekst.
4b . Differensielt uttrykte gener som er involvert i apoptose.
morphea BCC, nodulær BCC og VGP melanom alle har en rekke antall differensielt uttrykte gener involvert i negativ regulering av celledød som vist i figur S4. Fra dette tallet kan vi se en økende trend i antall oppregulert gener som krefttypen blir mer aggressive. Spesielt ble det bemerket at dette tallet for VGP er høyere enn alle andre krefttyper som vurderes unntak for kreft i bukspyttkjertelen.
4c. Differensielt uttrykte gener som er involvert i angiogenese.
Ingen av huden krefttyper viser økt aktivitet av angiogenese, i motsetning til avansert form for de andre krefttyper som er vist i figur 5. Denne observasjonen er i overensstemmelse med våre tidligere finne at hudkreft er generelt ikke er under hypoksisk stress og dermed sannsynligvis har noe press for å aktivere angiogenese veien.
5. Signatur gener for de to hudkreft typer
Vi har spådd signatur gener og grupper for melanom og BCC, henholdsvis, der en
signatur plakater (eller
markør
) genet eller gen gruppe refererer til gener hvis ekspresjon mønster er unik for en spesifikk krefttype. Vi testet ytelsen av de identifiserte signatur genene for de to krefttyper, henholdsvis på to datasett, uavhengig av trenings datasett som brukes, dvs. GSE3189 for melanom og GSE12542 for BCC. For melanom, de fem 1-genet signaturer, OAS3 (82,9% på trening og 71,4% på testing sett), RALBP1 (82,9% på trening og 71,4% på testing sett), GLA (80,4% på trening og 71,4% på testing angitt), LLGL1 (80,4% på trening og 71,4% på testing sett) og SERPINA6 (80,4% på trening og 71,4% på testing sett), alle har bedre enn 80% klassifisering nøyaktighet mellom melanom tilfeller og kontrollsaker i testsettet. Blant de beste merkene, er OAS3 og SERPINA6 spådd å være blod sekretorisk av vår prediksjon program [25], derav tyder potensialet heten i å identifisere diagnostiske markører for melanom gjennom blodprøver. Tilsvarende er fire 1-genet signaturer med klassifisering nøyaktighet bedre at 71% av forventet å være urin excretory, CCL18 (73,2% på trening og 71,4% på testing sett), HEXB (73,2% på trening og 71,4% på testing sett), IFI30 (73,2% på trening og 71,4% på testing sett) og STC1 (73,2% på trening og 71,4% på testing), ved hjelp av vår prediksjon program [26], noe som tyder på potensialet heten i å identifisere diagnostiske markører for melanom gjennom urinprøver. Blant de beste 2-gen signaturer, tre par nå klassifisering nøyaktighet bedre enn 85% på både trening og testing datasett. Tre par, med trening klassifisering nøyaktighet bedre enn 90% og testing klassifisering nøyaktighet bedre enn 70%, er spådd til å være blod sekretorisk og bare ett par CTSK_RNASE6 (87,8% på trening og 73,0% på testsett), med trening klassifisering nøyaktighet bedre enn 87% og testing klassifisering nøyaktighet bedre enn 70%, er spådd til å bli urin excretory.
for BCC, de to øverste 1-genmarkører, CS (90,3% på trening og 87% på testing sett) og TACSTD1 (87,1% på trening og 87% på testing datasettet), begge har minst 87% klassifisering nøyaktighet på både trening og testing datasett. Blant de beste merkene, er EGR1 (87,1% på trening og 81,3% på testing sett) spådd å være blod sekretorisk. Tilsvarende er RAB3D (80,6% på trening og 80% på testsettet) spådd å være urin excretory, med en klassifisering nøyaktighet bedre at 80% i begge settene, og gir potensielle diagnostiske markører for melanom gjennom urinprøver. De to øverste 2-gen signaturer alle har klassifisering nøyaktighet bedre enn 90% på både trening og testing sett. Også fire par signaturer, med klassifisering nøyaktighet bedre enn 80% på både trening og testing sett, er spådd å kode blod sekretoriske proteiner. Den detaljert liste over alle disse markørgener er gitt i tabell S3.
Materialer og metoder
1. Microarray genuttrykk data for ni krefttyper
Microarray genuttrykk data for både hud krefttyper ble lastet ned fra GEO database med NCBI [27]. Den melanom data er datasettet GSE12391 og BCC data er datasettet GSE6520. De gen-ekspresjons-data for de syv krefttyper som brukes i denne studien: bryst, tykktarm, nyre, lunge, bukspyttkjertel, prostata og mage, også ned fra GEO database med NCBI. For hvert datasett brukes for hver krefttype, har vi sørget for at datasettet ble generert ved hjelp av samme plattform av den samme forskergruppen. For hver av klassifiseringen problemet løst i denne studien har vi brukt en trening datasett og en egen testsett for hver krefttype. Detaljene av data er gitt i tabell S4.
Med tanke på at forskjellige microarray datasett er brukt i denne studien dekker ulike gensettene, har vi vurdert de genene som tilhører alle microarray datasett er brukt i denne studien for all den komparative analyserer hele dette papir, som består av 4,401 gener. En detaljert liste over disse genene er gitt i tabell S5. Når kartlegge gener på tvers av ulike datasett, vi er avhengige NCBI genet IDer av gener, det vil si, er to gener i forskjellige datasett som anses som de samme genene hvis deres IDer er identiske.
kreft genet Listen er lastet ned fra kreft~~POS=TRUNC Gene Census nettside, som inneholder 457 bekreftet kreftgener (https://www.sanger.ac.uk/genetics/CGP/Census/).
2. Identifisering av forskjellig uttrykte gener
For hvert datasett brukt i denne studien har vi brukt de normaliserte uttrykk data fra den opprinnelige studien. Vi har full forståelse for at genet utfoldelse data på tvers av ulike datasett kan ikke nødvendigvis direkte sammenlignbare; så vi har sammenlignet fold-endringer mellom den syke og kontroll vev for hver krefttype med brette endringer i uttrykk data av en annen krefttype. Figur S5 viser at de globale fold-endringer mellom to krefttypene er generelt sammenlignbar på tvers av de ni krefttyper under vurdering. Det bør bemerkes at ved beregning av fold-endring av en person gen for en bestemt type kreft, fikk vi ikke bruke informasjonen til parvise syk-kontroll vev, i stedet vi anslo ganger endring basert på fordelingen av genet-uttrykk for gen på tvers av alle kreftvevet versus kontroll vev, for hver krefttype. Vi gjorde det fordi noen av datasettene har paret informasjon wile andre datasett ikke.
For hvert datasett, ble Mann-Whitney test brukes til å identifisere gener som er forskjellig uttrykt i kreft
versus
kontrollprøver som følger: Gitt null-hypotesen at et gen ikke blir uttrykt forskjellig mellom kreft
versus
kontrollgruppene, avvisning av denne hypotesen betyr at genet blir uttrykt forskjellig i kreft. Vi anser et gen som
oppregulert
om statistisk signifikans,
p
-verdi, er mindre enn 0,01 og sin fold-økningen er minst 1,5. En
nedregulert
genet er definert på samme måte.
For de ikke-hudkreft data, vi bare vurdere de gener med konsekvent opp /ned-regulering i både trening og testing datasett som differensielt uttrykte gener.
3. Pathway berikelse analyse av forskjellig uttrykt gener
Funksjonell analyse og sti berikelse analyse ble utført ved bruk av DAVID [28], hvor veien informasjonen er basert på merknaden fra KEGG (https://www.genome.ad.jp /kegg /). Et
p
-verdi 0,05 ble anvendt som terskel for å bestemme om et reaksjonsvei er anriket eller ikke av de identifiserte differensielt uttrykte gener. Legg merke til at observasjoner som ble gjort i løpet av dette papir er generelt stabile med hensyn til p-verdien cutoff. Legg også merke til all den veien berikelse analysen er basert på 4,401 gener som er felles for alle datasett er brukt i denne studien.
4. Prediksjon av signatur gener
For å utlede signaturen gener eller gener grupper, gjennomførte vi en uttømmende søk for alle k-genet (k = 1, 2) kombinasjoner blant differensielt uttrykte gener, ved hjelp av en lineær SVM-basert klassifikator . Vi har brukt fem ganger kryssvalidering å validere hver identifisert signaturen. Vi henviser leseren til [29] for detaljert prosedyre brukes.
Diskusjoner
Vår gen-uttrykk dataanalyse viste at både hud krefttyper utnytte oksidativ fosforylering som nøkkelen energiomsetningen i tillegg til glykolyse. Alle bevis avslørt av vår studie indikerer sterkt at de to hud kreftformer er ikke under hypoksisk stress, derfor forklare hvorfor de to krefttypene ikke viser Warburg effekten. Den høye energiomsetningen i melanom, drevet av den vesentlig mer effektiv energibruk vei, den oppregulert oksidativ fosforylering i forhold til alternativene, sammen med sin høye evne til å metastasere, forklarte hvorfor kreft er så aggressiv. I motsetning til dette, BCC, mens ved bruk av energi fra oksidativ fosforylering, synes å ha en åpenbar blokk fra immunsystemet, noe som ser ut til å forebygge celleinvasjon og metastase, dermed gjør det cancer en av de minst dødelige kreftformer.
ny innsikt avledet i denne studien er globale i naturen og mangel på detaljert mekanisme informasjon på grunn av lav oppløsning naturen av ikke-paret datasett er brukt i denne studien. Vi forventer at høyere oppløsning innsikt kan utledes ved hjelp av samme beregnings tilnærming, men på sammenkoblede kreft-kontroll datasett.
Vi mener at vår studie gir en ny og svært effektiv måte å få ny innsikt og forståelse om visse unik kjennetegn ved ulike kreftformer i sin dannelse og progresjon gjennom gruvedrift store gen-uttrykk data på tvers av flere krefttyper, men fokusert på sentrale relevante kreft trasé.
Hjelpemiddel Informasjon
Figur S1.
Expression nivåendringer av proto-onkogen og tumor-suppressor gener for to hudkreft typer
doi:. 10,1371 /journal.pone.0030750.s001 product: (PDF)
Figur S2.
Expression nivå endringer av gener som er involvert i den positive regulering av lymfocyttproliferasjon for to hud krefttyper og syv ikke-hud krefttyper
doi:. 10,1371 /journal.pone.0030750.s002 product: (PDF)
Figur S3.
