Abstract
Bakgrunn
Med mindre enn en 5% overlevelse bukspyttkjertelen adenokarsinom (PDAC) er nesten jevnt dødelig. For å gjøre en betydelig innvirkning på overlevelse av pasienter med denne malignitet, er det nødvendig å diagnostisere sykdommen tidlig, når kurativ kirurgi er fortsatt mulig. Detaljert kunnskap om naturhistorien til sykdommen og molekylære hendelser som fører til progresjon er derfor avgjørende.
Metoder og funn
Vi har analysert forstadier, PanINs, fra forebyggende pancreatectomy eksemplarer av pasienter fra fire forskjellige slekter med høy risiko for familiær kreft i bukspyttkjertelen som ble behandlet for histologisk påvist Panin-2/3. Dermed ble materialet anskaffes
før
kreft i bukspyttkjertelen har utviklet, heller enn fra PanINs i en vev felt som allerede inneholder kreft. Genome-wide transkripsjonen profilering ved hjelp av slike unike eksemplarer ble utført. Bulk frosne seksjoner som viser de mest omfattende, men ikke microdissected Panin-2/3 lesjoner ble brukt for å oppnå helhetlig syn på både forstadier og deres mikromiljø. Et panel av 76 vanlige feilregulert gener som ligger til grunn neoplastisk progresjon fra normal bukspyttkjertelen til PanINs og PDAC ble identifisert. I tillegg til felles gener noen forskjeller mellom de PanINs av enkelte familier så vel som mellom PanINs og PDACs ble også sett. Dette ble spesielt tydelig i stromal og immunresponser.
Konklusjoner
Vårt omfattende analyse av forstadier uten invasiv komponent gir den definitive molekylære bevis på at Panin lesjoner avle kreft fra en molekylær ståsted. Vi demonstrerer behovet for akkumulering av transcriptomic forandringer under progresjon av Panin til PDAC, både i epitelet og i det omkringliggende stroma. Et identifisert 76-genet underskrift av PDAC progresjon presenterer en rik kandidat pool for utviklingen av tidlig diagnose og /eller overvåkings markører samt potensielle nye forebyggende /terapeutiske mål for både familiære og sporadisk bukspyttkjertelen adenokarsinom
Citation.: Crnogorac-Jurčević T, Chelala C, Barry S, Harada T, Bhakta V, Lattimore S, et al. (2013) Molekylær analyse av forstadier i Familiær kreft i bukspyttkjertelen. PLoS ONE 8 (1): e54830. doi: 10,1371 /journal.pone.0054830
Redaktør: Hana Algül, Technische Universität München, Tyskland
mottatt: 15 mars 2012; Akseptert: 17. desember 2012; Publisert: 23 januar 2013
Copyright: © 2013 Crnogorac-Jurčević 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 av CRUK (https://www.cancerresearchuk.org/). TCJ er finansiert av Higher Education Funding Council for England (HEFCE); https://www.hefce.ac.uk/. 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
kreft i bukspyttkjertelen er den fjerde største årsaken til kreftdød i USA og dens frekvens har vært økende de siste årene [1]. På grunn av manglende klinisk åpen symptomer de fleste pasienter til stede med en disseminert sykdom og er i stor grad uhelbredelig. Den abysmally lav overlevelse kan bli mye bedre ved effektive metoder for tidlig diagnose, mens kreft er fortsatt kirurgisk kureres, med et «vindu av muligheter» for rettidig diagnose (f.eks pre-metastatisk stadium av kreft) er, ifølge en fersk rapporten, mer enn et tiår [2]. Slike diagnostiske metoder vil nesten helt sikkert inkludere molekylære analyser, og likevel svært få store studier for å undersøke prosessen med tidlig utvikling av kreft i bukspyttkjertelen er foretatt.
En allment akseptert paradigme er at PDAC utvikles gjennom serie forløper lesjoner kalt PanINs (pankreas intraepitelial neoplasi). Basert på graden av cellulær og kjernekraft atypia, disse lesjonene fremgang fra Panin-en, preget av hyperplastisk søyle ductal epitel uten kjernefysiske atypi, gjennom Panin-2, som viser lavgradig dysplasi, til Panin-3 (carcinoma
in situ
), som viser høy grad av dysplasi [3]. Linearitet av dette progresjon er fortsatt uklart, men, basert på flere rapporter som viser hyppige Panin-1 lesjoner hos ellers friske mennesker, og tar hensyn til den lave forekomsten av PDAC forbundet med Panin-en, disse tidlige stadium lesjoner er sannsynligvis lat av natur . I kontrast, basert på tilgjengelige molekylære data, Panin-2 og -3 lesjoner er svært sannsynlig å være den sanne PDAC forløpere [4], [5].
Et stort hinder for detaljert studie av PDAC evolusjon er skaffe klinisk materiale fra Panin lesjoner, som er en spesielt vanskelig oppgave, siden pasientene er stort sett asymptomatiske og disse duktale endringene er vanligvis samlings. Faktisk Panin-2 og -3 lesjoner er vanligvis tilfeldige funn i patologiske snitt av prøver med frank malignitet og er ofte ikke registrert i rutine histopatologisk evaluering.
I denne studien, for å rekonstruere den naturlige historie sykdommen, analyserte vi Dypfryst bukspyttkjertelen vev som hadde dysplastiske Panin-2 og fokale Panin-3 lesjoner som de mest avanserte histologiske forandringer i bukspyttkjertelen, uten ledsager kreft. Dette er kritisk til bruk av dysplastiske lesjoner fra adenokarsinom tilfeller kan risikere inkludering av feltfeil og duct cancerisation som er fraværende i prøver som fortsatt kreft-fri. Slikt materiale vil ikke være tilfeldig tilgjengelig; det ble hentet fra høyrisikopasienter som arver kreft i bukspyttkjertelen og deltar i en kreft overvåkningsprogram utviklet ved University of Washington [6], [7].
Studiet av familier hvor kreft er arvelig i en autosomal dominant måte har gitt betydelig innsikt i den molekylære basis av sykdommen; arvelig kreft i bukspyttkjertelen representere opptil 10% av alle bukspyttkjertel kreft [8], [9]. Vi har analysert fire familiær kreft i bukspyttkjertelen (FPC) kohorter, Family X [10] og ytterligere tre stamtavler (her kalt non-X familier) og kontrast dem med normal bukspyttkjertelen og sporadisk kreft i bukspyttkjertelen. Familien X er et sjeldent, sterkt penetrant, autosomal dominant form av FPC som er karakterisert ved en germline mutasjon i genet Adin, en embryonisk proteiner som regulerer celle motilitet og invasjon [11]. De ikke-X FPC familier var en heterogen befolkning med ukjent kimcellelinje mutasjonsstatus; ingen mutasjoner ble oppdaget i CDKN2A (data ikke vist) og ytterligere testing for BRCA2, PALB2 og ATM ble ikke utført på grunn av den generelle lave forekomsten av disse genmutasjoner i FPC og utilstrekkelig mengde materiale.
transcriptomic og proteomikk [12] profilering av avanserte menneskelige PanINs fra slike familier er avgjørende for å avsløre de molekylære endringer underliggende utviklingen mot PDAC og kan gi et rammeverk for å utforme nye overvåkings, forebyggende og behandlingsmetoder.
Resultater
De stamtavlene av fire forskjellige FPC familier med minst to berørte medlemmer er vist i Figur 1. Tre mindre slekter (A, B og C) har i tillegg til PDAC også andre solide kreftformer, mens Family X (X) , som er preget av tidlig debut sykdom og ofte innledes med endokrine (diabetes mellitus) og eksokrin insuffisiens [10], [13] blir bare påvirket av PDAC. Pasientene fra hvilken prøvene ble oppnådd er innringet på figur 1; pasientenes klinisk informasjon er oppsummert i tabell 1.
(A-C) non-X familier og (X) Familie X.
Figur 2 viser at familiære PanINs lignet sporadiske PanINs; Men mens deler av tilstøtende, normal-vises bukspyttkjertelen (merket med *) ble sett i de ikke-X prøver, uttales utbredt acinar atrofi, fibrose og multicystic utseende ble bare sett i Family X.
Den øverste panel viser histologi av tre medlemmer av ikke-X-familier (A1, B1 og C2). Bilder øverst showet Panin-1 og -2 lesjoner (forstørrelse x 100); og bilder nederst showet Panin-3 lesjoner fra familie B og C; forstørrelse x 200). Den nederste panelet viser histologi av tre ulike medlemmer av familien X: X1, X5 og X6 på toppen viser brutto utseende (forstørrelse × 20); bilder nederst showet Panin-en fra X1 prøve (forstørrelse x 100); og Panin-3 lesjoner fra X5 og X6 (forstørrelse × 200). * Viser tilstøtende histologisk normalt vises vev.
Hele transkriptom analyse
Gene uttrykk av 13 Panin prøvene ble sammenlignet med profilering data for hele biopsier fra normal donor bukspyttkjertelen (N1 til fire, to replikert prøver) og sporadisk PDAC (PDAC1 til 6). Unsupervised hierarkisk clustering viste et klart skille mellom prøvene inn i fire forskjellige grupper; non-X og Family X PanINs falt inn i to atskilte grupper, den tidligere å være nærmere normale prøver, mens PDACs dannet en enkelt fjernt klynge (figur S1).
De mest oppregulert gener i alle PanINs sammen til de vanlige prøvene var AGR2, S100P, TFF1, LDLR og EMP1, og nedregulert var OLFM4, REG3G, REGL1, og bilsportforbund. Når Panin prøvene ble sammenlignet med PDACs, de mest oppregulert gener i kreft var POSTN, COL1A2, SULF1, FN1, IGHM, VCAN og XIST, og disse nedregulert var PGC og ppy.
venn diagrammet i figur 3A viser det totale antall genet endringer på tvers av de tre sammenligningene (ikke-X, X og PDAC) versus normal pankreas og demonstrerer den generelle lavere antall differensielt uttrykte gener mellom ikke-X vs normale bukspyttkjertel i forhold til familien X vs normalt vev. Selv om dette er delvis på grunn av tilstedeværelsen av gjenværende normale-vises vev som var mer tallrike i ikke-X prøver, som andelen av felles deregulerte gener i Family X og sporadiske PDACs (900/2292, 39%) var høyere enn hos ikke -X familier (125/443, 28%), dette kan potensielt også til grunn for høyere aggressivitet Familie X PanINs, manifestert i deres tidligere kliniske presentasjon. Dette ble også sett ved hjelp av IPA multiple sammenligningsanalyse: den mest betydningsfulle «Molecular and cellular funksjoner» som omfatter flertallet av kreft kjennetegnene [14] (figur 4A) er alle blir i økende grad påvirket under neoplastisk progresjon fra den Panins-2/3 til PDAC og er gjennomgående høyere i Family X enn hos ikke-X familier. Av notatet grafene viser betydningen av modulene i stedet for antall berørte gener eller retning av sine endringer
(A) Venn-diagram viser antall vanlige og unike sonder i PDAC progresjon.; (B) Heatmap av 93 vanlige feilregulert sonder (76 gener) er vist til høyre. Hver kolonne representerer en form for sammenligning, og hver rad representerer en gen-probe. Nivået av opp- og nedregulering er representert ved intensiteten av den røde og grønne farge, respektivt.
(A) De betydelige funksjonelle moduler som vanligvis endres i løpet av overgangen fra normale bukspyttkjertelen til Panins og PDAC vises. (B) Forskjeller i de fleste betydelig påvirket kanoniske trasé mellom PanINs og PDAC prøver blir presentert. De horisontale linjer parallelt med x-aksen i begge bildene indikere en P = 0,05 terskel.
I tillegg til fellestrekk, forskjeller mellom den ikke-X og X PanINs og PDAC prøver ble også sett, spesielt i «syvende kjennetegn på kreft», immunfunksjoner [15], [16]. De mest berørte kanoniske trasé er vist i figur 4B. Den høyest rangerte «Antigen Presentasjon» ble hovedsakelig påvirket hos ikke-X familier, med nedgangen i de sentrale deler av antigen-presenterende maskiner (CD74, HLA-A /B, HLA-DMA, HLA-DRA /B1, HLA-DQA1 /B1, HLA-DPA1 /B1). I motsetning til dette antigen-presentasjon i Family X dukket opp mer lik den normale bukspyttkjertelen, mens PDAC ble karakterisert ved oppregulering av HLA-B HLA-DPA1, HLA-DQA1, HLA-DRB4, TAP2, så vel som gener som er involvert i overføringen av antigenpresenterende celler dvs. DMBT1 og CD29, som ikke er endret i familiære PanINs. Dendrittiske cellen migrasjon og makrofag rekruttering ble også nedregulert i ikke-X familier (reduksjon i CXCL12, CXCR4, VCAM-1 og ICAM2 uttrykk).
humoral immunrespons ble også betydelig påvirket i ikke-X familier, med lavere ekspresjon av RGS1 (B-celleutvikling, aktivering og proliferasjon [17]), og komplementsystemet, nemlig C3, C1QA /B /C, C4B, CFB og SERPING1 (figur 4B). I motsetning til dette, EBF1, IL7R og PRDM1 /BLIMP1 var oppregulert bare i Family X, mens oppregulering av POU2AF1 og BCL6 (B-celle-vekst, modning og dannelsen av germinale sentre) [18]) ble observert i både Panins-X og PDAC prøver. I PDAC bare, C3, C1S, og CD55 ble oppregulert, og PDAC var preget av en sterk pro-inflammatorisk respons (oppregulering av TGFB1, TGFBR1, STAT2, STAT6, SPP1, LIF). Som BCL6 ble nylig vist seg å være en av de 12 stromal gener som kan skille preinvasive fra invasiv sykdom i esophageal carcinoma basert på profilering av microdissected stroma eneste [19], har vi valgt dette genet for validering i bukspyttkjertelen vev. Vi viser at det økte nivå av BCL6 transkript (mer enn to ganger) sett i Panins-X og PDAC, er bidratt av sterke kjerne immunreaktiviteten i stromale inflammatoriske celler (figur 5A). Av 24 Panin lesjoner på TMA1, 16 (67%) som vises inflammatorisk infiltrat, hvorav ni (56%) (2/2 Panin-1, 4/7 Panin-2 og 3/7 Panin-3) består BCL6 positive celler. 15 PDAC tilfeller, 13 (87%) består inflammatorisk infiltrat; 11 av disse (85%), inkludert fire kreftformer med PanINs viste BCL6 immunoreaktivitet.
(A) Representative bilder av BCL6 positive celler (brune flekker) i stroma i nærheten av Panins lesjoner er vist i to øverste panelene (både forstørret x 100); to nederste bildene viser inflammatorisk infiltrat med BCL6 immunreaktive celler i to PDAC tilfeller (forstørrelse × 100 og × 50, henholdsvis). (B) HMGB1 atom uttrykk (brune flekker) ble sett i alle bukspyttkjertelen avdelinger, inkludert stromal immun infiltrere: øverste panelene viser Panin-1 (venstre) og -2 (høyre) (forstørrelse × 50, sette inn og andre panel x100); bunn panelene viser Panin-3 (til venstre) og PDAC (høyre) (forstørrelse × 100 og × 50, henholdsvis).
En prototypisk skade-forbundet molekylær mønster (DAMP) av HMGB1 /2 signalisering var også tydelig, hovedsakelig i Panin-X og PDAC (figur 4B); Denne veien signaler gjennom RAGE [20]. Å etablere lokalisering og uttrykk for HMGB1, ble IHC analyse utført (figur 5B). Den kjernefysiske immunoreaktivitet ble observert i både de eksokrine og endokrine celler, så vel som i immun stromal-komponenten. HMGB1 uttrykk ble sett i 67% (16/24) av PanINs (3/4 Panin-en, 5/10 Panin-2 og 8/10 Panin-3) fra TMA1, i alle PanINs innenfor 15 PDAC tilfeller, og i 13 /15 (87%) PDAC lesjoner (to PDAC tilfeller uten /svak uttrykk var dårlig differensiert). Av notatet, har HMGB1 uttrykk allerede blitt assosiert med ulike kreftsykdommer (for oversikt se [21]). I PDAC ble serum HMGB1 nylig rapportert å korrelere med scene, resectability og tidlig vs sen PDAC [22]
DAMP super omfatter også S100 gener, hvorav flere ble regulert opp i Panin-X. S100A4 , S100A6, S100A7A, S100A10, S100A13 og S100A16. Deregulering av S100A2 og S100A11 tillegg ble sett i PDAC, mens S100P ble allment oppregulert i alle Panins lesjoner (X og ikke-X) og PDACs, ytterligere underbygger betydningen av S100 gener i utvikling og progresjon av FPC som sett i sporadisk tilfeller [23], [24]. Ytterligere kanoniske trasé som betydning økt med kreft progresjon var cytoskjelettet og motilitet /invasjon ( «Actin cytoskjelettet signaliserer «,» Regulering av aktin-baserte motilitet av Rho» og «Efrin signale») (tabell S1); adhesjon ( «Intesignale», «ILK signalering «og» FAK signale») (tabell S2); og stromal respons, med høyere uttrykk og antall ECM gener sett på som PanINs videre til PDAC (figur 4B). Et stort antall av disse ligger innenfor en «leverfibrose og stel celle aktivering» (tabell S3) og kan potensielt representere aktivering av bukspyttkjertelen stel celler, som er rapportert å ha svært lignende profiler til leverstel celler [25]. Videre i tillegg til COL1A1, COL1A2 og COL3A1, andre colla (COL4-6A2 og COL12A1), og ECM gener (BGN, VCAN, DCN, SPARC, SPON1 og THBS1) var oppregulert i Panin-X lesjoner og PDACs; i PDACs, ble stromal involvering karakterisert ved en enda høyere mangfold av kollagener (COL10A1, COL11A1, COL14-16A1 og COL18A1 i tillegg ble sett), og enda høyere enn ekspresjon i Panins-X-lesjoner av ECM-gener som er nevnt ovenfor. Viktigere COL11A1 ble nylig vist å være en spesifikk markør for bukspyttkjertelen stel celler [26], noe som indikerer at deres akkumulering er spesielt tydelig i PDAC. Signifikant akkumulering av matrix metallo-proteinase og cystein proteinases ble sett allerede i Panin-X lesjoner ,, med økte nivåer av MMP1, MMP2 og MMP19, og CTSC, CTSE og CTSK hhv. Andre proteaser (MMP7, MMP9, MMP11, MMP14, MMP28 og CTSA og CTSB) ble deregulert bare i PDAC prøver.
Family X prøver skilte seg fra både ikke-X PanINs og PDACs i dereguleringen av en rekke gener involvert i insulinsignaleringen og diabetes (INSR, IRS1 og 2, IGF1, IGFBP2-BP7, CASR, ADIPOQ og NR5A2); Dette er illustrert i Figur S2 og S3, med tilhørende diskusjon).
Sammenligning av familiære PanINs til data fra sporadisk PDACs
Flere sammenligninger av våre data med tidligere publiserte rapporter ble oppnådd ved hjelp av bukspyttkjertelen Expression database (https://www.pancreasexpression.org/). Når data fra ikke-X og X PanINs ble sammenlignet med publiserte profiler fra microdissected PanINs fra sporadiske PDACs [5], [27], 44 og 185 deregulerte genene ble delt, henholdsvis (tabell S4). Tre av de vanligste deregulerte gener ble vellykket validert ved QRT-PCR: AGR2, S100P og EGR1. I tillegg ble høyere uttrykk av FOS i Family X PanINs og flertallet av PDACs også bekreftet (Figur 6)
QRT-PCR-analyse validert differensial uttrykk for AGR2, S100P, FOS og EGR1 i grunnskolen Panin lesjoner.: PanA1, B1-3 og C1,2 representerer ikke-X familier, mens PanX1 og tre tilhører Family X prøver; PDAC1-7 representerer sju forskjellige PDAC prøver.
Når non-X og X Panin data ble sammenlignet med dissekert og bulk sporadiske PDAC profiler (referanser er oppført i bukspyttkjertelen Expression database), rundt 5% og 25 % av overlapping ble sett, henholdsvis. Dette er mindre enn det som ble sett i vår Panin vs PDAC sammenligning, og det er i stor grad knyttet til ulike plattformer og eksperimentelle teknikker som brukes.
Til slutt, ikke-X og X Panin transcriptomes ble sammenlignet med vår Panin-3 proteome [ ,,,0],12], 46/900 (5%) og 132/900 (15%) proteiner matchet RNA-transkripter, henholdsvis; disse dataene uavhengig validere våre funn på proteinnivå (Tabell s5a og B).
Common Panin-PDAC progresjon gensignaturen
heatmap i figur 3B og Tabell S6 vise de 93 sonder som representerer 76 ofte forskjellig uttrykt transkripsjoner over alle sammenligninger (X vs Normal, ikke-X vs Normal, PDAC vs Normal).
Mer enn 10 forskjellige enzymer ble ofte nedregulert, inkludert de som er involvert i syntese og katabolisme av amino syrer (bilsportforbund, BCAT1, elektronisk pasientjournal, SARS, yars, PSAT1); dessuten, deregulering av flere løsnings bærere peker til en svekket aminosyre transport (SLC1A2, SLC1A4, SLC25A22). Expression endringer i SLC20A1, natriumavhengig fosfat symporter, og KCTD14 (kalium kanal tetramerisation domeneholdig-14) antyder svekket ion transport i tillegg.
Vanligvis uttrykt stromal gener inkluderer COL1A1, THBS1, FMOD og SERPINE1 tvers alle Panin lesjoner og PDAC. COL1A1, en viktig komponent i bukspyttkjertelen desmoplasia fremmer invasjon og metastasering i PDAC [28]. Økt uttrykk for THBS1 er en prognostisk prediktor for økt invasivitet i PDAC [29] og korrelerer med utviklingen av metaplasi-dysplasi og kreft i spiserøret [19]. I tillegg THBS1 også øker ekspresjonen av SERPINE1 [30], som er beskjedent oppregulert i både ikke-X og X PanINs og sterkt oppregulert i PDAC. Derfor, mens disse stromale genene har tidligere vært forbundet med PDAC, viser vi at de allerede er overuttrykt i Panins lesjoner forut for kreftdannelsen.
En av de viktigste regulatorer av NFkB vei, NFKBIZ, er sett deregulert i alle PanINs. Det er opp-regulering kan bidra til økt betennelse i bukspyttkjertelen som favoriserer tumorprogresjon [31]. Ekspresjon av et interleukin-reseptor, IL22RA1, ble redusert i PanINs og PDACs, men da dette genet er hovedsakelig uttrykt i øyen celler [32], holme celletap potensielt kan forklare et slikt resultat. CXCL12 ble også ofte påvirket; det spiller en rolle i kreft spredt /metastaser via interaksjon med sin reseptor CXCR4. Både CXCL12 og CXCR4 ble nedregulert i ikke-X PanINs, mens bare CXCL12 er nedregulert i Panin X lesjoner, og CXCR4 nivåene er normale. I kontrast, PDACs viste økte nivåer av CXCR4; . Dette er et veletablert funksjon i mange krefttyper [33] og er en prediktor for dårlig overlevelse i PDAC [34]
Flere transkripsjonsfaktorer ble også funnet oppregulert i både PanINs og PDACs: KLF3, KLF6 og EGR1.
til slutt REG3G og regl, markører for bukspyttkjertel skade [35] var konsekvent under uttrykt i både PanINs og PDACs, og indikerer tap av akinærceller under PDAC utvikling.
i silico
sammenligning av våre 76 ofte forskjellig uttrykt Panin /PDAC utskrifter med våre sporadiske og familiære Panin-3 proteomikk data ([12], og upubliserte data) fremhevet uttrykk for ni av de 76 genene også på protein nivå: ACTA2, AGR2, AHCY, COL1A1, COPB2, HSPA5, HSPA8, S100P og TFF1, og gir dermed en uavhengig validering av profilerings data. Mens vi tidligere har vist at AGR2 er uttrykt i både sporadiske og familiære PanINs [36], vi her i tillegg validert TFF1 ved hjelp av IHC seksjoner som stammer fra familien X vev (figur 7). Dette viste nesten universelle uttrykk for TFF1 i familiære forstadier (5/10 Panin-1, 9/9 Panin-2 og 4/4 Panin-3) som tidligere vist i sporadiske tilfeller [37].
Panel (A) viser Panin-en uten TFF1 immunoreaktivitets, (B) og (C) Panin-2 og (D) Panin-3 lesjon i sentrum med sterk TFF1 uttrykk (alle forstørret x100).
Diskusjoner
Mens tidlig beskrivelse av PDAC forstadier dateres tilbake til 1950-tallet [38], og en hypotese om at atypisk hyperplasi og karsinom
in situ
er forløpere for PDACs er mer enn 30 år gammel [39], konsensus Panin nomenklatur ble etablert relativt nylig [3].
til tross for flere detaljerte histologiske og kliniske studier [40], og en rapport om økt forekomst av Panin lesjoner i både sporadisk [41 ] og familiære PDAC pasienter [42], er vår kunnskap om de underliggende molekylære hendelser i disse forstadier fortsatt begrenset. Dette skyldes i stor grad den forhindringer av Panin prøver.
Her har vi analysert Panin-2/3 lesjoner fra pancreatectomy prøver som stammer fra FPC
uten
tilstedeværelse av invasivt karsinom, som er kritisk som det er ofte vanskelig å skille mellom ekte Panins-3 lesjoner og cancerisation av kanaler med godt differensiert invasiv kreft i prøven som inneholder begge deler. Bare to tilsvar småskala studier har blitt rapportert på Panins lesjoner påvist i fravær av kreft: Zhang et al [43] analysert KRAS mutasjoner og protein ekspresjon av p53, p16 og cyklin D1 i PanINs i tumor-fri heterotop bukspyttkjertel av PDAC pasientene og Baumgart et al [44] analysert Panin prøver fra en pasient med kronisk pankreatitt som hadde Panin-3 lesjoner; Begge studiene gir direkte bevis for Panin-PDAC progresjon modell. De omfattende molekylære analyser presenteres her ikke bare gir definitive støtte av progresjon modellen, men også gjort oss i stand til å undersøke de underliggende molekylære stier og å vurdere likheter mellom de sporadiske og familiære forstadier på et genom-wide skala.
Mens lignende utbredelsen av «signatur» mutasjoner i sporadiske og familiære PDAC eksemplarer har tidligere blitt rapportert [45], og mutasjon analyser i Family X dannet disse dataene [6], vi viser nå at på transkriptomet nivå, Panin lesjoner i våre familiære tilfeller har også gjennomgått lignende endringer som de sett i sporadisk kreft. Basert på sammenligning av data fra seer (Surveillance epidemiologi og End Results) database og data på familiære PanINs fra Brune et al [46] Schwartz og Henson [47] foreslått at familiære PDACs kan ha lignende eller overlappende veier til de av sporadiske tilfeller. Vi tilbyr nå molekylære bevis for at dette er faktisk tilfelle
To transkriptom studier av sporadiske PanINs i innstillingen for kreft i bukspyttkjertelen er rapportert.; Prasad et al [27] sammenlignet microdissected Panin-1B /2 lesjoner med normale kanaler; Buchholz et al [5] brukes microdissected materiale for å sammenligne PanINs av alle karakterer til normale kanaler og PDACs, viser en jevn økning i antall differensial utskrifter med avansert dysplasi. Disse studiene brukte skreddersydd cDNA og oligo-baserte arrays, henholdsvis med forsterket fluorolabelled materiale fra sporadiske PDACs; vi brukte mye større dekning Affymetrix arrays med unamplified materiale fra beriket primære Panin-2/3 lesjoner som skjedde i fravær av kreft. Overlappingen mellom gener på tvers av de tre studiene var rundt 4% for ikke-X PanINs og 18% for Family X PanINs. Tatt i betraktning den begrensede kongruens rapportert mellom profilering studier [48] og forskjellene mellom de tre datasettene, dette er faktisk en god del overlapping. Oppdagelsen av felles gener gjennom slike ulike studier viser at disse er robuste gener jevnt deregulerte under Panin progresjon.
Basert på volumet av transkripsjons endringer i PanINs avledet fra Family X og ikke-X familier, med rundt 40% av delte differensial utskrifter med PDAC, de Panin lesjoner i Family X dukket opp mer molekylært attuned til kreft. Disse transkripsjons endringer speile både histopatologiske og klinisk mer aggressive bilde, som PDAC i Family X utvikler -20 år tidligere (median 40 år) og kreft i ikke-X familier 5-10 år tidligere (median 54 år) enn i sporadisk kreft
de mest markante forskjeller mellom de Panin lesjoner fra Family X og ikke-X familier ble sett i immunresponsen. mens den inflammatoriske respons i ikke-X familier var generelt mangelfull, med betydelig underrepresentasjon av gener i antigenpresentasjon og humoral respons trasé, immunresponsen profilen i Family X var i mange aspekter lik PDAC. Interessant, oppregulering av KIT, ble dens ligand KITLG /SCF og tryptase TPSAB1 sett allerede i Familie X PanINs. KIT er et proto-onkogen forbundet med flere svulster som forbedrer spredning og invasjonen av bukspyttkjertelkreft cellelinjer [49]; KITLG /SCF og TPSAB1 er mastcellemarkører som indikerer en tidlig infiltrasjon av stroma rundt PanINs med mastceller. En pro-inflammatorisk miljø som består av makrofager og mastceller har vist seg å fremme vekst kreft og invasjon [50], [51]; mastcelle inhibering har vært foreslått som et terapeutisk strategi for PDAC [52]
En ytterligere merkbar forskjell sees mellom PanINs reflekterer Family X histologi, som viser en utstrakt desmoplastic endring.; Dette ble karakterisert med både høyere uttrykk og økt antall av stroma-assosierte gener, noe som indikerer at stroma ko-utvikler seg med epiteliale elementer i de PDAC forstadier. Lignende resultater er rapportert i bryst forstadier, hvor omfattende gene expression endringer i stroma er forbundet med duktalt karsinom in situ (DCIS) [53]. Ytterligere betydelige økninger i ekspresjon av stromale gener ble sett i vår PDAC data; viktigheten av stroma i biologi av sporadisk kreft i bukspyttkjertelen er vel anerkjent [54], [55]. Alle sammen, disse dataene indikerer at samarbeidende transkripsjons endringer i både svulsten og dens mikromiljøet kan dramatisk endre det naturlige historie av sykdom, og at overvåking begge kamrene kan også gi en bedre prediktor for kreft i bukspyttkjertelen utvikling i familiære omgivelser.
syttiseks vanlige gener ble jevnt påvirket i løpet av sykdommen utviklingen og synes å være grunnleggende for neoplastisk progresjon i bukspyttkjertelkreft uavhengig av om det er sporadisk eller familiære. Innenfor dette genet sett, merker vi to gener, S100P og AGR2, som med COL1A1 viser høyest over-uttrykk i både Panin og PDAC lesjoner i dagens analyse samt i våre tidligere publiserte data. Begge har allerede vært involvert i utvikling og progresjon av sporadisk PDAC: S100P uttrykk øker med Panin klasse [24], og AGR2 er jevnt uttrykt fra tidligste Panin-1 lesjoner [36], [56]. Ettersom disse to proteinene uttrykkes også i familiære lesjoner representerer de lovende diagnostiske, forebyggende og terapeutiske mål.
De 76 vanligste gener observert er markører for dysplastiske lesjoner som ligger til grunn neoplastisk progresjon, vi derfor foreslå at denne kjernen neoplastisk profilen makt være nyttig ved overvåking av Panins progresjon, og kan danne et grunnlag for utforming av en molekyl test for å brukes i forbindelse med EUS /MRCP overvåking. Mens antall berørte medlemmer i slekt øker risikoen for PDAC utvikling, gitt varierende risiko for PDAC mellom slekter med heterogene kliniske syndromer, er det vanskelig å skille de pasienter som vil utvikle raske neoplastisk progresjon fra de med stabil sykdom og å identifisere hvilke grupper vil dra mest nytte en omfattende kreft i bukspyttkjertelen overvåkningsprogram. Foreløpig om unormal EUS og MRCP funn tilsier en vev diagnose, er en delvis pancreatectomy med detaljert histopatologisk undersøkelse utført. Inkludering av en ekstra, følsom molekylær analyse, kan være medvirkende til beslutningen om hvordan du går frem (ytterligere overvåking versus pancreatectomy). Videre kan dette transkriptomet profilen brukes i forbindelse med nål biopsi av ubestemte lesjoner i bukspyttkjertelen i høyrisiko innstillinger for å identifisere framdrift Panin-3 lesjoner
Ni av de oppnådde 76 Panin /PDAC felles gener. Var
