Abstract
Nye bevis støtter en rolle microRNAs i kreft og psykiske lidelser som schizofreni og bipolar lidelse, gjennom sin regulerende rolle på uttrykket av flere gener. Den heller sjeldne komorbiditet av kreft og schizofreni er en gammel hypotese som trenger videre forskning på microRNAs som molekyler som kan utøve sin oncosuppressive eller onkogene aktivitet i forbindelse med sin rolle i psykiatriske lidelser. Uttrykket mønster av en rekke forskjellige microRNAs ble undersøkt på pasienter (n = 6) som lider av schizofreni betegnet kontroll, pasienter med en fast tumor (n = 10) og pasienter med både schizofreni og tumor (n = 8). miRNA profilering ble utført på fullblodsprøver ved hjelp av miRCURY LNA mikroRNA Array teknologi (sjette syvende generasjon). En undergruppe av 3 microRNAs viste en statistisk signifikant differensial uttrykk mellom kontroll og studiegrupper. Spesielt ble betydelig nedregulering av den la-7p-5p, MIR-98-5p og MIR-183-5p i studiegruppene (tumor alene og tumorand schizofreni) observert (p 0,05). Resultatene av denne studien viste at la-7, kan MIR-98 og MIR-183 spiller en viktig oncosuppressive rolle ved deres regulerende innvirkning på genekspresjon, uavhengig av tilstedeværelsen av schizofreni, selv om et større utvalg er nødvendig for å bekrefte disse resultatene . Likevel er videre studier garantert for å markere en mulig rolle for disse og andre mikro-RNA i molekylære stier av schizofreni
Citation. Rizos E, Siafakas N, Katsantoni E, Skourti E, Salpeas V, Rizos jeg, et al. (2015) La-7, Mir-98 og Mir-181 som biomarkører for kreft og schizofreni. PLoS ONE 10 (4): e0123522. doi: 10,1371 /journal.pone.0123522
Academic Redaktør: James D. Clelland, The Nathan Kline Institute, UNITED STATES
mottatt: 09.08.2014; Godkjent: 20 februar 2015; Publisert: 09.04.2015
Copyright: © 2015 Rizos 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
Data Tilgjengelighet: All relevant data er innenfor papir
finansiering:.. forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
konkurrerende interesser:. forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
schizofreni og kreft dele et bredt spektrum av kliniske fenotyper og en kompleks biologisk bakgrunn, impliserer et stort antall genetiske og epigenetiske faktorer [1]. Dessuten, disse to betingelser synes å dele en mistanke om etiologi som inkluderer påvirkning av flere transcriptomic komponenter, noe som tyder på at epigenetisk regulering av genekspresjon gjennom virkningen av mirnas kan representere en sentral gjennomgående trekk i lav ko-insidens av schizofreni og kreft [2- ]. Det er en gammel hypotese om heller sjeldne co-forekomst av schizofreni og kreft. Tidligere, populasjonsbaserte studier har vist redusert forekomst av kreftutvikling hos schizofrene patiens [3]. Siden den gang har flere spekulasjoner blitt gjort om mulig molekylære grunnlaget for disse observasjonene, men ingen konkrete resultater har blitt spilt så langt.
Det har vært en økende interesse på seg rollen som microRNAs som regulatoriske forhold i forbindelse med utvikling og patofysiologien til store psykiske forstyrrelser, så som schizofreni, autisme, bipolar lidelse etc. [4-6]. MicroRNAs er en klasse av små, ikke-kodende RNA som spiller en viktig rolle i forskjellige biologiske prosesser [7], inkludert både psykiatriske lidelser og carcinogenese. mirnas ser ut til å ha en etter transkripsjonen kontroll av genekspresjon, noe som resulterer i genet Slå eller genekspresjon stimulering [8]. Nyere studier har avdekket konkrete roller mirnas i hjernens utvikling [9,10], i nevrologiske lidelser [11] og i langtidshukommelsen lagring [12]. Rollen miRNAs i kreftutvikling er også etablert i et stort antall rapporter. Det har nylig blitt vist at 98 av 186 miRNA gener lokalisert i kreft-assosiert genomiske områder kan ofte bli funnet i forskjellige typer tumorer, mens endret ekspresjon av la-7 og MIR-155 i lungekreft ble korrelert med overlevelse av pasienter [13,14].
det er ikke tilfredsstillende bevis så langt om mulig regulerende rolle miRNAs i co-forekomst og komorbiditet av schizofreni og kreft. I vår tidligere studie, en betydelig nedregulering av MIR-183 i en gruppe av pasienter med både schizofreni og kreft ble observert i forhold til schizofrene pasienter, noe som gir en første indikasjon på at MIR-183 kan spille en rolle i regulering av ekspresjonen av annen gener med onko-suppressor aktivitet [15]. I denne studien, til et større utvalg som nå følger en annen studie gruppe pasienter med kreft bare ble undersøkt om uttrykket av mange ulike RNA, i et forsøk på å gi ytterligere innsikt om den mulige molekylære forklaringen på den lave forekomsten av kreftrisiko blant schizofrene pasienter.
Materialer og metoder
fag
Tjuefire pasienter ble rekruttert fra psykiatriske sykehus av Attika og fra Oncology poliklinikk av «Attikon» Universitets General Hospital fra februar 2011 til desember 2012. En skjematisk presentasjon av både kontroll- og studiepasientgrupper er vist i figur 1, mens mer detaljert klinisk informasjon er gitt i tabell 1. Disse pasientene ble vurdert av SCID-IV [16] og ved positiv og Negative Syndrome subskalaer (PANSS) [17]. Eksklusjonskriterier inkluderte en historie med nevrologisk sykdom og nåværende misbruk eller avhengighet i de foregående 6 måneder i henhold til DSM-IV [18]. Alle pasientene var i en stabilisert psykologisk tilstand og medisinen ble holdt uendret i løpet av de siste 6 måneder minst. Diagnosen kreft ble gjort i henhold til de medisinske registreringer av pasienten.
Ingen statistisk signifikant forskjell ble funnet mellom de gjennomsnittlige alderen kontroll og studiegruppene (t-test,
p
= 0,36)
kontrollgruppen besto av 6 pasienter (M /F:. 2/4, alder 48-78 år) som lider av kronisk schizofren lidelse, som hadde ingen bevis for kreftsykdom (figur 1). Inklusjonskriterier for kontrollgruppen var kroppsvekt innenfor 10% av en passende body mass index, ingen andre alvorlige sykdommer, bortsett fra schizofreni, ingen klinisk signifikante unormale laboratorieverdier og ingen patologiske funn på grundig klinisk undersøkelse. I tillegg alle personer i kontrollgruppen hadde ingen historie med overfølsomhet (astma, urticaria og eksem), autoimmune sykdommer som systemisk lupus erythematosus, ukontrollert hypertensjon eller alvorlig hjerte, lunge, lever eller nyre tilstand.
Undersøkelsen gruppe besto av 18 pasienter (M /F: 8/10, alder 49-87 år) som lider enten fra både schizofreni og kreft (N = 8), eller kreft bare (N = 10) (fig 1). Eksklusjonskriterier inkluderte en historie med nevrologisk sykdom og nåværende misbruk eller avhengighet i de foregående 6 måneder, som definert av DSM-IV [18]. Alle pasientene var i en stabilisert psykologisk tilstand og medisinen ble holdt uendret i løpet av de siste 6 måneder minst. Diagnostisering av kreft ble gjort i henhold til de medisinske registreringer av pasienten. De pasienter som lider av kreft bare hadde ingen historie med psykiske symptomer og de hadde en negativ familiær historie med noen store psykiatrisk lidelse.
Alle schizofrene pasienter var i en stabilisert psykologisk tilstand og sine medisiner ble holdt uendret i løpet av de siste seks måneder minst. Røyking historie, men ikke nyere historie ( 1 år) av alkoholisme, ble narkotiske stoffer eller narkotikaavhengighet tillatt i inklusjonskriteriene for begge grupper. Alle kvinnelige deltakerne ble testet og funnet ikke å være gravid. Alle schizofrene pasienter var på vanlig medisinsk behandling med antipsykotika. Alle deltakerne var i stand til å kommunisere effektivt, ble informert om innholdet av studien og ga skriftlig informert samtykke. Studien ble godkjent av Institutional Review Board og etikkutvalg av både deltakende sykehus (Universitetet General Hospital «Attikon», Psychiatric Hospital of Attica) og ble gjennomført i samsvar med god klinisk praksis rektorer og gjeldende lokale forskrifter. Den schizofrene pasienter ble klinisk fulgt opp i ett år etter blodprøvetaking for denne studien og viste ingen tegn til kreftsykdommer.
Prøvetaking og konservering
miRNA profilering for hver pasient ble utført på hele blodprøver. Bevaring av genekspresjon status av prøvene ble oppnådd ved å samle 500 pl fullblod fra hver pasient til en RNAprotect dyreblod Tube (Qiagen, Hilden, Tyskland). Etter forsiktig inversjon ble rørene inkubert i 2 timer ved omgivelsestemperatur, i henhold til produsentens instruksjoner, for å muliggjøre effektiv cellelyse. Alle rør ble deretter lagret ved -80 ° C før RNA rensing.
RNA rensing, kvalitetskontroll og miRNA array-profilering
Total RNA rensing som inneholdt miRNA ble utført ved hjelp av RNeasy Beskytt Animal blod~~POS=TRUNC kit (Qiagen). Alle forsøk som inkluderte prøve RNA kvalitetskontroll, miRNA profilering og analyse ble utført av Exiqon Services (Vedbæk, Danmark). Kort fortalt ble RNA kvalitetskontroll og måling utført ved hjelp av en Agilent 2100 Bioanalyzer og en Nanodrop instrument. 300ng av total RNA fra både prøven og referansen ble deretter merket med henholdsvis Hy3 og Hy5 fluorescerende markør, ved å bruke miRCURY LNA mikroRNA Hi-Power Labeling Kit, Hy3 /Hy5 (Exiqon, Danmark), ved å følge prosedyren som er beskrevet av produsenten. De Hy3-merkede prøver og en Hy5-merket referanse RNA prøve ble blandet parvis og hybridisert til miRCURY LNA mikroRNA Array syvende (Exiqon, Danmark), som inneholder oppfangingsprober rettet mot alle microRNAs for human, mus eller rotte registrert i miRBASE 18,0. Den hybridisering ble utført i henhold til miRCURY LNA mikroRNA Array Instruksjonsbok bruke en Tecan HS4800 hybridisering stasjon (Tecan, Østerrike). Etter hybridisering microarray Glassene ble skannet og lagret i et ozonfritt miljø (ozon nivå under 2,0 ppb) for å forhindre mulig bleking av de fluorescerende fargestoffer. De miRCURY LNA mikroRNA Array lysbilder ble skannet med Agilent G2565BA Microarray Scanner System (Agilent Technologies, Inc., USA) og bildeanalyse ble utført ved hjelp av Imagene 9 (miRCURY LNA mikroRNA Array Analysis Software, Exiqon, Danmark). De kvantifiserte signalene ble bakgrunn korrigert (Normexp med offset verdi 10) [19] og normalisert ved hjelp av den globale Lowess (lokalt Vektet scatterplot Smoothing) regresjonsalgoritmen. Topp-kontroller ble tilsatt i forskjellige konsentrasjoner i både Hy3 og Hy5 merkingsreaksjoner for å evaluere merkingsreaksjonen, hybridisering, og resultatene av matrisen forsøket.
Dataanalyse (uten tilsyn og ekspresjon analyse)
Principal Component Analysis (PCA) ble brukt for å utforske de naturlig oppstår prøve klasser basert på uttrykket profilen. En varme kart diagram ble laget som viste resultatene av en to-veis hierarkisk gruppering av microRNAs og prøver. Den clustering ble gjort ved hjelp av den fullstendige-kobling metode sammen med euklidsk avstand tiltaket.
Den statistiske betydningen av den relative uttrykk for miRNAs mellom kontroll og studiegruppene ble bestemt ved hjelp av t-test. Videre ble Benjamini-Hochberg multippel testing justeringsmetoden brukes til
p
-verdier for kontroll av mulige falske positive resultater.
Resultatene fra microarray analyse ble sendt til Gene Expression Omnibus og tildelt tilgangsnummer GSE65143.
Resultater
i alt 322 forskjellige mirnas ble analysert av miRCURY LNA miRNA Array. Figur 2 viser et varme kart diagram som viser ekspresjonen av de 50 mirnas med den høyeste standardavvik på alle prøver. Statistisk analyse av resultatene viste, først av alt, at det var ingen signifikante forskjeller i uttrykket profiler mellom de 2 studiegruppene (pasienter med schizofreni og tumordannelse og pasienter uten schizofreni, men med tumordannelse), som også depsicted i PCA plottet av figur 3. Men analysen identifiserte la-7p-5p, MIR-98-5p og MIR-183-5p med en meget betydelig differensiering i sitt uttrykk profil (
p
0,05, etter søknad av Benjamini-Hochberg multippel testing justeringsmetoden) mellom kontrollgruppen (pasienter med schizofreni, men uten tumordannelse) og begge studiegruppene (pasienter med /uten schizofreni, men med tumordannelse). Disse 3 differensielt uttrykte microRNAs ble nedregulert i begge studiegrupper, som vist i figur 2.
Fargeskalaen illustrerer den relative ekspresjonsnivået av mirnas og spesifikt, representerer rød farge et uttrykk nivå under referansekanalen, mens grønn farge representerer et uttrykk høyere enn referansen. Hver rad representerer en mikroRNA og hver kolonne representerer en prøve. Den mikroRNA clustering treet er vist til venstre. Kontroll- og studiegrupper er tydelig merket med forskjellige farger. Prøver S9-S13, S16, S18 S19 svarer til studiegruppen av pasienter med schizofreni og tumordannelse, mens prøvene S21-S30 svarer til studiegruppen av pasienter med tumordannelse bare. De 3 mirnas, uttrykket som ble funnet å være signifikant høyere i prøvene i kontrollgruppen, er også indikert.
ble utført prinsipal komponent analyse på alle prøvene, og på topp 50 microRNAs med høyest standardavvik. De normaliserte loggforholdsverdiene har blitt brukt for analyse. De funksjoner har blitt forskjøvet for å være null sentrert, (det vil si den midlere verdi for hele prøvene er forskjøvet til 0) og skaleres for å ha enhet varians (dvs. avviket på tvers av prøvene er skalert til 1) før analysen. Prøver C2-C5, C7 C13 svarer til kontrollgruppen, mens sample koder som begynner med S tilsvare 2 undergrupper av studiegruppen, utpekt og farget separat som i figur 2.
Diskusjoner
det er generelt kjent at kreftceller viser en nedgang i apoptose-nivåer, mens neurodegenerative sykdommer, slik som schizofreni, er merket med en økning i apoptose. I denne studien var det et forsøk på å bestemme om eventuelt dårlig sammenheng mellom kreft og schizofreni kan være forbundet med visse miRNA ekspresjonsprofiler. Disse data tilgjengelig foreløpige innsikt om den differensielle ekspresjonen av 3 mirnas i sammenheng med kreft bare og ikke med både schizofreni og kreft, i motsetning til hva som ble først antatt, selv om en større prøvestørrelse på pasienter med schizofreni og /eller kreft Det er fortsatt behov for å få flere representative konklusjoner. Spesielt var en statistisk signifikant nedregulering av den la-7g-5p, MIR-98-5p og MIR-183-5p i studien gruppen av pasienter (pasienter med solide svulster og pasienter med schizofreni og tumor) observert (p 0.05), noe som gir en indikasjon om deres rolle i forekomst av kreft. Høye ekspresjonsnivåer av disse mirnas kan føre til høye nivåer av apoptose, og dermed gjøre det mulig for forekomsten av schizofreni. Men de observerte lave nivåer av ekspresjon av de samme mirnas i en viss gruppe av pasienter med schizofreni og kreft, muligens forårsake en reduksjon i apoptose-nivåer og således, noe som gjør dem utsatt for utviklingen av ondartede svulster, kan indikere utvikling av schizofreni på grunn endringer i molekylære stier uavhengig av disse miRNAs. I tillegg har den nevrologiske og nevrotoksisitet teori en dominerende rolle på sin patofysiologien og således, nedregulering av la-7, MIR-98 og MIR-183 kan gi en mulig forklaring molekyl.
Let-7 er et miRNA som aldri har vært studert i forhold til nevrologiske lidelser, så som schizofreni. Imidlertid, når det gjelder Parkinsons sykdom (PD), er det nevnt at i en
Caenorhabditis elegans
modell la-7 er nedregulert i stammer som bærer en typisk mutasjon i a-synuclein genet (A53T) og i stammer med mutasjoner i PDR-1-genet [20]. Videre økte nivåer av la-7 ble funnet å dempe sykdomsfremkallende LRRK2 effekter, et molekyl som er svært ofte mutert i både familiære og sporadisk PD [21]. Ved Alzheimers sykdom (AD), ble APP-like-1-ekspresjon er vist å være modulert av aktiviteten til la-7 familie [22]. I en annen studie la-7 ble funnet å aktivere Toll-lignende reseptor 7 og senere føre til neurodegenerering [23]. Når det gjelder innblanding av la-7 i kreft, har det blitt nevnt at denne miRNA hemmer celle invasjon og migrering i ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) [24]. Videre fremhever en fersk undersøkelse implikasjonen av la-7 hos sensibiliserte fluorouracil bestandig menneskelige hepatomceller [25]. Videre lav uttrykk for skuffelse 7 spår dårlig prognose hos pasienter med flere kreft [26]. Ifølge en annen studie, la-7 nedregulerer STAT3 fosforylering i bukspyttkjertelen kreftceller ved å øke SOCS3 uttrykk [27].
MIR-183 er en miRNA som aldri har vært korrelert med nevrodegenerative sykdommer i det siste, med unntak av en fersk undersøkelse der den mulige undertrykkende rolle MIR-183 i de nevrobiologiske trasé som er involvert i schizofreni ble fremhevet [15]. Mir183 har nylig vært innblandet i modulering av forskjellige apoptotiske og autophagic stadier gjennom regulering av apoptose og autofagi relaterte gener [28-30]. I spesielle, knock-down of mir-183 uttrykk kan indusere autophagic celledød i medullær skjoldbruskkjertelkreft, gjennom regulering av noen svulst undertrykkende signalveier, noe som indikerer at mir-183 kan være en attraktiv terapeutisk mål [31]. Den onkogen rolle miR183 har også blitt avdekket i en fersk studie ved å målrette transkripsjonsfaktor EGR1 og fremme svulst celle migrasjon i ulike typer kreft, slik som sarkomer og colontumorer [32]. Derfor virker det som mir-183 i denne studien kan ha spilt en heller tumor suppressor rolle, etter sannsynligvis å aktivere uttrykk for tumorsuppressorgener som styrer celledifferensiering eller apoptose, som tidligere beskrevet [33].
uttrykket profil, så vel som den funksjonelle rollen til mir-98 ved neurologiske sykdommer, slik som schizofreni, ikke blitt klarlagt ennå. Den eneste referanse til en slik forening har blitt gjort i en fersk undersøkelse, der uttrykk for MIR-98 var oppregulert i tilfeller av prenatal stresset endring, og dermed de inflammatoriske responser i hjernen [1]. I AD, MIR-98 viste signifikant forskjellige uttrykk nivåer hos pasienter sammenlignet med kontroller [34]. MIR-98 er også blitt vist å målrette molekyler som har vært forbundet med forskjellige former for kreft, for eksempel HMGA2, som utøver en trans virkning på lungecancerceller [35], IRS2, et protein som er oppregulert i kolorektal kreft som fører til en økning i wnt signalering [36] og IGF2BP som er blitt dokumentert for å fremme hepatocellulært karsinom [37]. Andre molekyler som er involvert i tumordannelse og er rettet av MIR-98 inkluderer N-Ras [38], SNAP23 [39], IMPDH1 [40] og mange andre.
Som tidligere nevnt, ganske små utvalgsstørrelsen muligens utgjør en begrensende faktor for den foreliggende studien. Det må imidlertid sies at, i lys av den alvorlige vanskeligheter med å rekruttere pasienter som viser schizofreni og kreft som en komorbiditet, dette var den første kliniske studie som har forsøkt å gi noen foreløpige innsikt om mulig lav risiko for kreft hos schizofrene pasienter ved analyse av et stort antall mirnas hos pasienter med både sykdommer og pasienter med schizofreni eller kreft bare. I tillegg ble nivået av ekspresjon av mirnas analysert i blod og ikke i hjernen, som representerer således en indirekte analyse av hjerne mirnas ekspresjonsnivåer og som en konsekvens, data om en generell genetisk predisposisjon om innblanding av la-7, MIR -98 og MIR-183 i komorbiditet av schizofreni og kreft ble samlet.
i konklusjonen, denne studien ytterligere forsterket den viktige rollen la-7, MIR-98 og MIR-183 i kreftutvikling, men ingen mirnas ble funnet å være involvert i den ko-insidens av kreft og schizofreni, som var målet. Videre studier med større utvalgsstørrelser er fortsatt garantert for å undersøke hvilken rolle miRNAs og andre molekylære stier i stedet for lav co-forekomst av kreft og schizofreni.
