Abstract
Mangelen på spesifikke symptomer på tidlige kreft stadier, sammen med en høy biologisk aggressivitet av svulsten bidra til høy dødelighet for kreft i bukspyttkjertelen (PC), som har en fem års overlevelse på mindre enn 5%. Forbedret screening for tidligere diagnose, gjennom påvisning av diagnostiske og prognostiske biomarkører gir det beste håp om å øke frekvensen av curatively resektable karsinomer. Selv om mange blodprøver har blitt rapportert å være høyere hos pasienter med PC, så langt har de fleste av disse markørene har ikke blitt implementert i klinisk rutinemessig på grunn av lav sensitivitet eller spesifisitet. I denne studien har vi identifisert gener som er betydelig oppregulert i PC-en, gjennom en meta-analyse av store antall microarray datasett. Vi viser at den biologiske funksjoner tilskrives disse genene er tydelig forbundet med PC og metastaser, og at det i disse genene oppviser en sterk kobling til reaksjonsveier som er involvert med inflammasjon og immunresponsen. Denne undersøkelsen har gitt nye mål for kreftgener, og potensielle biomarkører for kreft i bukspyttkjertelen. Kandidatlisten av kreftgener inkluderer protein-kinase-gener, nye medlemmer av genfamilier som er knyttet til PC, så vel som gener som ikke tidligere er knyttet til PC. I denne studien er vi også i stand til å bevege seg mot å utvikle en signatur for hypomethylated gener, noe som kan være nyttig for tidlig deteksjon av PC. Vi viser også at betydelig oppregulert 800 + gener i vår analyse kan tjene som en beriket basseng for vev og serum protein biomarkører i kreft i bukspyttkjertelen
Citation. Goonesekere NCW, Wang X, Ludwig L, Guda C (2014 ) En metaanalyse av bukspyttkjertelen Microarray datasett Gir Nye mål som kreftgener og biomarkers. PLoS ONE 9 (4): e93046. doi: 10,1371 /journal.pone.0093046
Redaktør: Jörg D. Hoheisel, Deutsches Krebsforschungszentrum, Tyskland
mottatt: 6 juni 2013, Godkjent: 28 februar 2014; Publisert: 16 april 2014
Copyright: © 2014 Goonesekere 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:. Forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
kreft i bukspyttkjertelen (PC) er en svært dødelig malignitet. og pasienter med PC har en 5-års overlevelse på mindre enn 5% [1]. Således, selv om forekomsten av brystkreft er beregnet til å være 5 ganger større enn PC, den årlige dødsfallene er sammenliknbare [2]. I nesten 95% av PC-pasienter er det verken en tilhørende familiehistorie med PC eller sykdommer som er forbundet med en økt risiko for PC [3]. Mangelen på spesifikke symptomer på tidlige kreft stadier, sammen med en høy biologisk aggressivitet av svulsten og motstand mot cytotoksiske medikamenter bidrar til den høye dødeligheten av PC.
Denne studien har blitt motivert av to grunner. Den første er å bidra til forståelse av de grunnleggende sykdom etiologi av PC ved å identifisere nye kandidatkreftgener i bukspyttkjertelkreft. Mutasjonene som finnes i en kreftcelle genom har generelt akkumulert over levetiden for kreftpasienten og vanligvis tall mellom 1.000-10.000 [4]. For PC, har exome sekvensering viste at gjennomsnittlig antall mutasjoner i eksoner er ca 60 [5]. Driver mutasjoner [6] gi vekstfordel på cellene som bærer dem, og er positivt valgt for under utviklingen av kreft. Det har blitt foreslått at vanlige voksne epiteliale kreftformer krever aktivering på mellom 5-20 slike driver gener [7], [8]. Identifiseringen av driver mutasjoner og kreft gener som de endrer har vært et sentralt mål for kreftforskning; så langt, omtrent 500 (2%) av 22.000 protein-kodende gener i humane genom er rapportert å vise vendende mutasjoner i kreft med sterke bevis for at disse bidrar til utvikling av kreft [9] (https://www.sanger.ac .uk /genetikk /CGP /Census /). Imidlertid har studier på mus antydet at mer enn 2000-gener, når hensiktsmessig endres, kan ha potensial til å bidra til utvikling av kreft [10] som indikerer at søk for kreftgener er langt fra over. En omfattende behandlingsprotokoll for kreft i bukspyttkjertelen ville kreve første, identifikasjon av alle kreftgener, og ved siden, evnen til å modulere funksjonen til disse genene gjennom terapeutisk intervensjon. I de senere årene har de proteinene endret av driver mutasjoner blitt mål for vellykket kreft narkotika utvikling [11] – [13].
Den andre drivkraften for denne studien kommer fra mangelen på biomarkører i PC [14], [15]. Forbedret screening for tidligere diagnose, gjennom påvisning av diagnostiske og prognostiske biomarkører, gir det beste håp om å øke frekvensen av curatively resektable karsinomer. For eksempel er analyse av sekvensdata antydet at tidsrammen fra initiering av pankreatisk tumor til utvikling av metastatiske subkloner kan være mer enn ti år [16]. Selv om mange blodprøver har blitt rapportert å være høyere hos pasienter med kreft i bukspyttkjertelen, så langt har de fleste av disse markørene har ikke blitt implementert i klinisk rutinemessig på grunn av lav sensitivitet eller spesifisitet [14] med unntak av CA 19-9 [17] .
meta-analyse av mikroarray datasett som består av ved hjelp av statistiske metoder for å kombinere resultatene fra en rekke studier for å øke statistisk styrke og generalizability sammenlignet med en hvilken som helst enkelt studie [18]. Dette adresser, til en viss grad, spørsmål om biologiske og tekniske varianter, som kan ha en betydelig effekt på microarray målinger [19]. Den forrige meta-analyse av microarray datasett på PC ble gjennomført nesten et tiår siden av Grutzman og kolleger [20], og analysen ble begrenset til noen få tusen gener.
I denne studien undersøkte vi differensial genet uttrykk mønstre som er kopiert over datasett, for å skape en rangert liste av gener overuttrykt i PC. Vi fokusert vår oppmerksomhet bare på gener som er overuttrykt, ettersom omtrent 80% av kreftgener er dominerende opptrer [4] gjennom enten overekspresjon eller konstitutiv aktivering av genproduktet. I denne studien har vi oppdaget hundrevis av gener som var signifikant oppregulert ved kreft i bukspyttkjertelen. Listen over overuttrykt gener inkluderer gener som ikke tidligere er blitt assosiert med PC så vel som nye medlemmer av genet familier som har vært assosiert med PC. Vi har også identifisert titalls kinase-kodende gener overuttrykt i bukspyttkjertelkreft, som er potensielle terapeutiske mål for PC. I denne studien er vi også i stand til å bevege seg mot å utvikle en signatur for hypomethylated gener, noe som kan være nyttig for tidlig deteksjon av PC. Vi finner også at om lag en tredjedel av de antatte protein serum biomarkører hittil identifisert for PC er faktisk betydelig overuttrykt i vår analyse, noe som indikerer at våre resultater kan tjene som en ressurs for videre eksperimentelle studier, i søken etter effektive biomarkører for PC.
Materialer og metoder
bukspyttkjertelkreft microarray datasett
Ni kreft i bukspyttkjertelen datasett i Oncomine databasen [21] som inneholdt en differensiell analyse av kreft i bukspyttkjertelen vs. normale prøver , ble inkludert denne studien (tabell 1). Oncomine [21] er den mest omfattende kreftspesifikke database, som for tiden inneholder 628 datasett som undersøker 35 krefttyper (Oncomine 4.4 Forskning versjon). Fordelen med å bruke datasett fra Oncomine er at før inkludering i Oncomine, microarray datasett (hentet fra offentlige ressurser som Stanford microarray database og NCBI Gene Expression Omnibus eller kilder i litteraturen) er gjennomgått av et panel av eksperter for å sikre at de oppfyller visse kvalitetsstandarder [22].
Første screening av microarray datasett
Før kombinere microarray datasett fra ulike kilder, en ytterligere kvalitetssjekk ble utført på datasettene bruker programmet Venn Mapper [23]. Venn mapper kan identifisere vesentlige likheter mellom heterologe microarray datasett, ved å sammenligne overlapping av forskjellig uttrykte gener og beregning av en statistisk signifikans ved hjelp av z-verdier. I korthet blir en 2-fold cutoff anvendt for å bestemme oppregulert genene i en microarray datasett. En liste over oppregulert gener er etablert for hver microarray, og alle parvis (unntatt selv sammenligninger) kombinasjoner av listene er sammenlignet for å matche gen-identitet (dvs. HUGO genet navn). Antallet av gener som vanligvis oppregulert,
R
observert
, i hvilke som helst to eksperimenter blir bestemt, og en z-verdi er beregnet for å avgjøre om dette antallet er statistisk signifikant. For to mikromatriser A og B, er z-verdien beregnes som følger:
R = antall gener oppregulert i både A og B
n
B = Totalt antall av gener oppregulert i B
P
A = Sannsynligheten for et gen blir oppregulert i A
Mikromatriser ble gruppert basert på z-verdi profiler, og eventuelle utliggere ble identifisert, og er utelatt fra videre analyse. En absolutt z-verdi på 1,96 tilsvarer en p-verdi på. 0,05
Innhenting rangert lister over oppregulert gener
For å identifisere differensielt uttrykte gener på tvers av flere datasett, vi ansatt en ikke-parametrisk «rang produkt «metoden implementert i RankProd pakken [24], [25]. RankProd er en statistisk streng, men biologisk intuitiv algoritme, som har vist seg å være robust overfor støy i mikroarray data [26], [27]. RankProd har vist seg å ha høyere sensitivitet og spesifisitet i forhold til andre typer av meta-analytisk verktøy for mikromatriser [28]. En liste over oppregulert gener er valgt basert på en konservativ estimering av prosentandelen av falske positive spådommer (PfP), som også er kjent som den falske funnrate. Som anbefalt, en PfP verdi av ble 0,15 [25] brukes til å angi terskelen for gener som er betydelig oppregulert
Diskusjon
Resultater og
congruency mellom microarray datasett
programmet Venn Mapper [23] ble brukt til å utføre en innledende screening, for å avgjøre eventuelle brede uoverensstemmelser som eksisterer mellom microarray datasettene. Analysen ble utført på ni ulike datasett, og alle-til-alle parvise z-verdier er gitt i Tabell 2. To uteliggere ble identifisert ved denne metoden, nemlig Buchholz Pancreas (Pankreas Ductal adenokarsinom) og Buchholz Pancreas (Pankreas intraepitelial neoplasi) . De lave z-verdiene knyttet til disse datasettene indikerer en mangel på signifikant korrelasjon mellom oppregulert gener i disse datasettene, sammenlignet med andre datasett. Derfor ble disse to datasett utelatt fra videre analyser. Mens vi er usikre på kilden til denne incongruency, ser vi at de Buchholz datasett var de eneste datasett som oppnås uten bruk av standard (kommersielt tilgjengelig) plattformer. Et annet datasett, Logsdon Pancreas, ble også utelatt på grunn av lavt antall gener i datasettet (5338, sammenlignet med et gjennomsnitt på 16,652 gener for resten av dataene (tabell 1)).
nedenfor arrangerer vi våre resultater og diskusjon i fire atskilte deler som inkluderer identifisering av oppregulert gener, funksjonell analyse av oppregulert gener, identifisering av en genetisk signatur for hypometylering i PC, og identifisering av potensielle vev, serum og matriks metalloproteinase biomarkører i PC.
Identifikasjon av oppregulert gener
RankProd [24] gir en liste av gener rangert etter andel falsk positiv prediksjon (PfP) verdi (se metoder). Av de 5590 gener som ble oppregulert med minst to ganger, er 827 gener funnet å være signifikant oppregulert ved bruk av en PfP terskel. 0,15 [25] (tabell S1)
Tabell 3 gir en oversikt over de beste tjuefem rangert gener ved hjelp av RankProd programmet. Som forventet, har de fleste gener veletablert assosiasjoner med bukspyttkjertelen og andre kreftformer. Noen velkjente eksempler inkluderer MUC4 [29], CEACAM5 /6 [30], S100P [31], CLDN18 [32], KRT19 (CK19) [33] og COLA1 /2 [34]. Det er imidlertid noen viktige unntak som AHNAK2, CTHRC1, IGHG3 og EPPK1, som ikke har en kjent rolle i kreft. Derfor kan disse genene være potensielle nye kunder for kreftgener, og blir diskutert neste.
AHNAK2 er en betydelig oppregulert genet i PC (175 ganger), men har ikke vært direkte forbundet med noen kreft til vår kunnskap. MRNA er rapportert [35] for å bli alternativt spleiset for å fremstille tre isoformer, og den kanoniske sekvensen utledes for å være rettet mot kjernen. Den AHNAK familie av stillas PDZ proteiner består av to store proteiner (600-700 kD), AHNAK (desmoyokin) og AHNAK2 [36]. AHNAK har vært forbundet med flere muskelsykdommer, deriblant kardiomyopati og Limb-Girdle, og denne effekten er antatt å være formidlet gjennom sin tilknytning til β-subenheten av hjerte Ca (v) kalsiumkanal [37]. AHNAK AHNAK2 har også vist seg å være komponenter av costameric nettverk, assosiert med linking av den ekstracellulære matriks til det cytoplasmatiske fila system [38]. Eksperimenter på metastatiske mennesketumorcellelinjer [39] har vist at knockdown av AHNAK resulterte i pseudopod retraksjon, inhibering av cellemigrering og reversering av mesenchymale-epitelial overgang (MET). Det er sannsynlig at AHNAK og AHNAK2 ble begge påvirket av disse knockdown eksperimenter. Våre resultater tyder på at familien til AHNAK proteiner, spesielt AHNAK2, fortjeneste eksperimentell gransking om deres mulige rolle i kreftutvikling, spesielt i PC.
CTHRC1 (kollagen trippel helix inneholder en) er en 30 kD utskilt protein som har evne til å inhibere kollagenmatrise-syntese, og er sterkt uttrykt i løpet av hud sårheling. Vevsreparasjon og karsinogenese er knyttet [40] og CTHRC1 har vært forbundet med en rekke tumorer, inkludert melanom [41], brystkreft [42], kolorektal kreft [43] og sist, magekreft [44]. Men det har bare vært en rapport som knytter CTHRC1 med PC, der høyere uttrykk av CTHRC1 ble observert i en skjerm av solide tumorcellelinjer inkludert PC [41]. Det er dokumentert at CTHRC1 uttrykket er assosiert med kreft vev invasjon og metastasering i brystkreft [42] og magekreft [44]. Gitt den høye oppregulering av CTHRC1 ( 1000 ganger) som ble observert i denne studien, hypoteser vi CTHRC1 å være en utmerket kandidat for eksperimentell evaluering som en potensiell biomarkør for PC
IGHG3 (Immunoglobulin tung. konstant γ-3) er et utskilt antigen-bindende protein som ikke tidligere er implisert i kreft i bukspyttkjertelen. Vår analyse (se neste avsnitt) angir at datamaskinen er forbundet med dysfunksjon av immunsystemet. IGHG3 er også en komponent av den øvre nettverket i forbindelse med kohort av 827 overuttrykt gener, som er vist i figur 1.
TGFB1 danner et nav node i nettverket. IGHG3 (uthevet i blått) er en av de beste tjuefem gener som er potensielt viktig for kreft i bukspyttkjertelen.
Epiplakin tilhører plakin familien av cytolinker proteiner som er forbundet med de synaptiske komplekser og cytoskjelettet. Epiplakin er heller en uvanlig plakin ved at den består utelukkende av plakin gjentakelser organisert i 13 plakin gjenta domener (PRD-tallet) og inneholder ikke en plakin domene karakteristisk for andre plakins. Det er bevis som tyder på at Epiplakin forbinder med keratin nettverk under sårtilheling [45].
Funksjonell analyse av oppregulert gener
Vi identifiserte viktige funksjoner, nettverk og veier som er relevante for 827 betydelig oppregulert gener ved hjelp av IPA (www.ingenuity.com). En omfattende analyse av de 827 oppregulert genene er vist i tabell S1.
De mest signifikante biologiske funksjoner i forbindelse med de 827 oppregulert gener er cellulær bevegelse, cellevekst og proliferasjon, celledød og overlevelse, cellulær utvikling og celle- til-celle signalisering og interaksjon (figur 2, tabell S2). Dysregulering av disse funksjonene er forbundet med kreft og metastase, gjentok viktigheten av denne geneset til PC. En sti analyse gitt innsikt i noen av de molekylære mekanismene viktige i PC. De fem mest betydningsfulle stier knyttet til de 827 oppregulert genene inkludert intesignale (p-verdi = 1,72 × 10
-13), også observert av Grutzmann et al. [20], granulocytter heft og diapedese (p-verdi = 4,08 × 10
-11), agranulocyte heft og diapedese (p-verdi = 9,43 × 10
-10), leukocytter ekstravasasjon signale (p-verdi = 1,62 × 10
-9), og virus oppføring via endocytiske baner (p-verdi = 1,71 × 10
-8) (figur 3, tabell S3). Disse resultatene indikerte at PC er signifikant assosiert med inflammasjon og immunmekanismer. Faktisk har det blitt vist at kreft immunsuppresjonen ofte favoriserer tumorprogresjon og metastase ved å utgjøre et immunsuppressivt nettverk hvor flere tumor-avledet oppløselige faktorer, såsom interleukin-10, transformerende vekstfaktor beta (TGFB) og vaskulær endotelial vekstfaktor spille sentrale roller [46]. I den øverste nettverket identifisert, er TGFB1 navet genet (figur 1). TGFB1 koder for et medlem av TGFB familien av cytokiner, som er multifunksjonelle peptider som regulerer spredning, differensiering, adhesjon, migrasjon, og andre funksjoner i mange celletyper. Dette genet er blitt vist å være hyppig oppregulert i tumorceller, og er et viktig mål for cancerterapi [47] – [51]
Den nest mest signifikante nettverket i forbindelse med oppregulert. gener som er involvert i cellesyklus, celle bevegelse, og kreft (figur 4). I dette nettverket, NF-kB komplekse fungerer som en viktig knutepunkt, som fungerer som en regulator av gener som kontrollerer celleproliferasjon og celleoverlevelse. Ukorrekt regulering av NF-kB er blitt knyttet til kreft, inflammatoriske og autoimmune sykdommer, [52], [53]. Dette nettverket igjen tyder på at PC kan være nært korrelert med immunologisk lidelse [54], [55]. Oppregulert NF-kB skrur på ekspresjon av gener som holder cellen prolifererende, og beskytte den cellen betingelser som ellers ville føre til at det for å dø via apoptose. Faktisk har det blitt vist at NF-kB er konstitutivt aktiv i forskjellige typer av humane tumorer [56] – [60]. I tillegg er det to interessante reguleringsmoduler som er identifisert i dette nettverket. Den første modulen er satt sammen av to E2F-familie gener (E2F7, E2F8), ECT2 og RACGAP1. Disse genene danner auto løkker, og regulere hverandre. Spesielt, de tre gener E2F7, E2F8 og ECT2 konstitutivt regulere RACGAP1, som binder seg til Rho GTPases (figur 4), noe som tyder på at dette modulfunksjonene i reguleringen av cytokinese i et cellesyklusavhengig måte. En annen modul involverer glutationperoksidase (GPX) familie gener som koder for et enzym familie med peroksidase-aktivitet, hvis viktigste biologiske rolle er å beskytte organismen fra oksidativ skade. Oppregulering av GPX familie gener kan være assosiert PC og andre kreftformer [61] -. [64], noe som tyder på et viktig bindeledd mellom oksidativt-indusert DNA skade og kreftutvikling
En viktig knutepunkt node NF-kB kompleks, og to nye regulatoriske moduler er uthevet i blå farge. En modul består av to E2F-familie gener (E2F7, E2F8), ECT2 og RACGAP1; og en annen modul består av flere GPX familie gener.
Identifisering av de oppregulert kinase-kodende gener
Videre uttrukne vi genene som koder for proteinkinaser fra 827 oppregulert gener. Tabell 4 viser de 26 kinase-kodende gener. Det har vært kjent at mange kinase-kodende gener blir oppregulert i kreft, og utvikling av anticancer legemidler som hemmer overekspresjon av protein-kinaser har vært et aktivt forskningsområde. Faktisk har effektive legemidler som allerede er blitt utviklet for å målrette noen av proteinkinaser. For eksempel koder CDK1 et medlem av den Ser /Thr protein kinase-familien, som er en katalytisk subenhet av den sterkt konserverte proteinkinase kompleks kjent som M-fase-fremmende faktor. Proteinet spiller en nøkkelrolle i G1 /S og G2 /M faseoverganger av eukaryote cellesyklus, og fosforylering og defosforylering av dette proteinet spiller viktige regulatoriske roller i cellesykluskontroll [65]. Noen CDK1 kinase-inhibitorer har blitt utviklet for kliniske eller eksperimentelle formål – AZD 5438, (R) -CR8, (R) -DRF053 dihydroklorid, Kenpaullone, NU 2058, og Ro 3306 (Tocris Bioscience, www.tocris.com), og ZK 304709 og Terameprocol [66].
LCK er en tyrosin-protein kinase som er funnet inne lymfocytter i immunsystemet, og er involvert i immunsignalveier. Dasatinib, et lite molekyl-protein-tyrosin-kinase-inhibitor og anticancer medikament, kan hemme LCK-aktivitet i T-celle-aktivering og proliferasjon [67], [68]. MET er et proto-onkogen som koder for hepatocytt-vekstfaktor-reseptor-protein [69], som besitter tyrosin-proteinkinase-aktivitet. Unormal oppregulering av MET i kreft korrelerer ofte med dårlig prognose ved å utløse tumorvekst, angiogenese som forsyner svulsten med næringsstoffer, og metastaser. Det er blitt avslørt at MET veien er en av de mest vanlige feilregulert baner i human kreft [70]. Et betydelig antall MET-hemmere har blitt undersøkt i kliniske løyper som AMG-458 (Amgen), PF-04217903 (Pfizer), MK-2461 (Merck), ARQ197 (ArQule) etc. [71].
TTK koder for et dobbel spesifisitet proteinkinase med evnen til å fosforylere tyrosin, serin og treonin. TTK kinase er assosiert med celleproliferasjon og er avgjørende for korrekt festing av kromosomene til den mitotiske spindel. Inhibering av TTK kinase har blitt vist å korrelere med celledød forårsaket av kromosomale missegregations [72]. Flere TTK kinase hemmere er rapportert i litteraturen -. Reversine [73], NMS-P715 [74], og MPS1-IN-1 [75]
For noen andre tyrosin-protein kinaser som LYN, dasatinib er en effektiv hemmer [76]. Av de 26 kinase-koding gener vi identifisert, har noen gener er identifisert som svært lovende kreft mål. For eksempel BUB1 koding av mitotiske sjekkpunkt serin /treonin-protein kinase er avgjørende i etableringen av mitotisk spindel sjekkpunkt og kromosom congression. Det har vist seg at forstyrret mitotiske sjekkpunkter er et felles trekk ved mange humane kreftformer [77]. Men BUB1 uttrykk nivåer avhengig av lokalisering av svulster og deres alvorlighetsgrad [78]. Nedregulering av BUB1 resulterte i flere sarkomer, lymfomer og lungesvulster, mens oppregulering av BUB1 forårsaket sarkomer og svulster i leveren [78]. Vårt resultat viser at PC-en er knyttet til oppregulering av BUB1 og vi spekulerer i at utvikling av BUB1 hemmere kan gi en ny tilnærming til å håndtere PC.
For å oppsummere noen av de 26 signifikant oppregulert protein kinase gener i PC kan være levedyktige nye terapeutiske mål for PC. Faktisk, for de tyrosin-protein kinase gener som LCK, MET og LYN, som har vist seg å være ofte overuttrykt i human kreft inkludert PC [79], effektive tyrosin-protein kinase hemmere som Dasatinib, Imatinib, Gefitinib, Erlotinib og Sunitinib har blitt utviklet for kjemoterapi mot kreft [80].
Mot en genetisk signatur for hypometylering i bukspyttkjertelkreft
Aberrant hypermethylation av promoter CpG øyer er tett forbundet med genet stanse, mens hypometylering kan fører til oppregulering av gener. En fersk gjennomgang [81], diskuterer gener som har blitt funnet å være hypomethylated i PC. Med henvisning til dette genet sett, finner vi en sterk sammenheng mellom hypometylering og oppregulering; spesielt, er sju av ni gener som er nevnt i denne anmeldelsen (SERPINB5, CLDN4, SFN, S100P, S100A4, MSLN, og PSCA) signifikant oppregulert med SERPINB5, SFN, S100P, og PSCA være blant de 100 mest oppregulert gener i vår analyse ( Tabell S1).
En omfattende studie om avvik metylering i PC er blitt utført av Tan et al. [82], som profilert 1505 CpG nettsteder over 807 gener. Innledende undersøkelser ga en liste over 63 gener med CpG nettstedet hypometylering og økt mRNA uttrykk. Noe uventet, forfatterne også funnet et tilsvarende antall gener med CpG nettstedet hypometylering og redusert mRNA uttrykk. Ved videre eksperimentering, ble 35 av de 63 genene identifisert av forfatterne som kandidat gener som er regulert av hypometylering i PC. Vi finner at åtte av de 35 kandidatgener (ID1, MMP7, MST1R, NBL1, PHLDA2, plattformer, PLAUR og SFN), og ytterligere 8 (IL8, SPP1, CLDN4, MMP1, ARHGDIB, NQO1, ITGB4, SERPINB5, og TFF1 ) fra den opprinnelige listen over 63 gener er også betydelig oppregulert i vår studie.
for å oppsummere, tjueto gener (MUC4, SERPINB5, CLDN4, SFN, TFF1, S100P, S100A4, MMP1, MMP7, MSLN, PSCA, ID1, MST1R, NBL1, PHLDA2, plattformer, PLAUR, IL8, SPP1, ARHGDIB, NQO1, og ITGB4) er betydelig oppregulert i vår analyse, og det er eksperimentelle bevis [81], [82] som tyder på at dette oppregulering er på grunn av hypometylering. Dermed vil disse genene bidra til en voksende liste over kandidater, inkludert MUC4 [83] som beskriver en antatt genetisk signatur for hypometylering i bukspyttkjertelkreft (tabell 5). En slik genetisk signatur kan vise seg å være nyttige i tidlig påvisning av PC, på en måte som er analog til den kliniske bruken av avvikende metylering av CCND2 [84] i PC. Siden det er en voksende enighet om at «epigenetisk kaos «fremmet endringer i genuttrykk og til slutt fører til kreft [85], er det ganske sannsynlig at mange av genene funnet å være signifikant oppregulert (tabell S1) er hypomethylated i PC. Av de 22 genene, avslører IPA analysen at 11 gener har en kjent sammenheng med PC (tabell 5).
Potensielle biomarkører blant oppregulert gener
svulstvev protein biomarkører.
en observasjon ofte rapportert i litteraturen er avviket mellom nivået av ekspresjon av et protein og den til dens transkripsjon for en gitt type celler [86]. Likevel finner vi ca 70% av trettito tumorvevet protein biomarkører som er identifisert i to siste vurderinger [87], [88] ble funnet å være oppregulert 2-fold i vår analyse. Blant de signifikant oppregulert (PfP 0,15) var en klynge av gener som er knyttet til aktin filament, lGAlS1 (galectin-1), ACTN4 (actinin-4), PLS1 (Plastin-1), TPM2 (Tropomyosin β), CFL1 (cofilin -1), ENO1 (α-enolase), og MSN (moesin). De fleste av disse proteinene er kjent aktin-bindende proteiner som kan modulerer aktin fila, eller modulerer sitt miljø med plasmamembranen.
Andre foreslåtte tumorvev protein biomarkører [87], [88] signifikant oppregulert i vår analyse inkluderer SFN, AGR2, LGALS1, LGALS3, THBS2, TGFB1, og fire medlemmer av S100 familien, S100A6, S100A10, S100A11, og S100A2 [89]. Vi finner tre ekstra medlemmer av S100 familien, S100A4, S100A16 og S100P ble også betydelig oppregulert (tabell S1). S100 familien av molekylvekt kalsium lav bindingsproteiner har sterke assosiasjoner med kreft [90], og flere av dem har vært brukt som markører i melanoma og andre kreftformer. Det bør bemerkes at S100P er en av de mest oppregulert genene i vår analyse ( x 10
6). Det har nylig blitt foreslått at S100P brukes som et protein biomarkør for intraductal papillær mucinkjertler svulster (IPMN) i bukspyttkjertelen [91], og for bukspyttkjertelen adenokarsinom [92].
Serum protein biomarkører.
Tidlig diagnose av kreft i bukspyttkjertelen er viktig for å forbedre den dårlige prognosen forbundet med PC. Serum biomarkører tilby en meget attraktiv og ikke-invasiv løsning, og er dermed svært ettertraktet [14]. Det er imidlertid en mangelen av serum biomarkører for PC [15], med karbohydratet biomarkør CA 19-9 blir den mest brukte.
Siden serum protein biomarkører for eksempel CA-125 kan spaltes og frigjøres i PC [93] en korrelasjon mellom serum biomarkører og mRNA-ekspresjon ikke nødvendigvis er forventet (selv i tilfellet med CA-125, der er bevis for at det er overuttrykt i tillegg [93]). Likevel forsøkte vi å undersøke om noen av de foreslåtte serum protein biomarkører i nyere litteratur [3] ble oppregulert i bukspyttkjertelkreft på nivået av mRNA. Noe til vår overraskelse, fant vi at om lag en tredjedel av tilsvarende gener, C3, B2M, C1QB, CD9, TIMP1, PGK1, SERPINA1, APOE, AGR2, APOC1 SPP1, var signifikant oppregulert i vår analyse. Disse resultatene indikerer vår corhort av 827 signifikant oppregulert genene representerer også en beriket pool av kandidat serum protein biomarkører. Den kommersielle tilgjengeligheten av mange humane antistoffer øker spennende mulighet til å utføre et systematisk skjermen av serum, for å oppdage for proteinprodukter av betydelig oppregulert gener i vår analyse. Mens enkelte biomarkører kan lide av problemer av sensitivitet og spesifisitet [14], er løftet om at et stort antall av biomarkører, karakteristiske signaturer er sannsynlig å dukke opp, som korrelerer med diagnose og prognose.
matriksmetalloproteinase biomarkører.
Matrix metallproteasene representerer den mest fremtredende familie av proteinaser forbundet med tumorigenesis [94]. I vår analyse har vi funnet at syv matriks-metallproteaser (MMP) og seks proteaser fra en beslektet familie «en disintegrinproteinet og metalloprotease» (Adams) å bli betydelig oppregulert (tabell 6). Tre av disse (MMP9, ADAM9 og ADAM10) ble også funnet å være oppregulert ved Grutzman
et al.
[20].
Matrix metallproteaser er en familie av sink-avhengige proteaser som har kapasitet til å nedbryte praktisk talt alle komponenter i den ekstracellulære matriks (ECM). Tumorceller som overuttrykker disse proteasene for å nedbryter basalmembraner og invadere omgivende vev. Denne aktiviteten er også nødvendig for intravasation og ekstravasasjon hendelser i metastasering. MMP substrater innbefatter også ikke-ECM-molekyler, som strekker seg fra vekstfaktor forløpere og celleoverflate adhesjonsmolekyler til angiogen inhibitor forløpere [95]. MMP’er er også blitt implisert i den epiteliale til mesenchymal overgang (EMT) [96]. Mens MMP har godt anerkjent roller i sent stadium av tumorprogresjon, invasjon og metastasering, tyder nye bevis for at rollen som MMP i tumorigenesis er mer komplisert [97].
En av de mer lovende og spennende
