Abstract
Papillary thyroideakarsinom (PTC) er et godt differensiert skjoldbruskkjertelen svulst som står for ca 80% av skjoldbruskkjertelen krefttilfeller. På andre siden, anaplastisk thyroideakarsinom (ATC) er en mindre hyppig, men aggressiv subtype, med dårlig prognose. MicroRNAs (mirnas), små ikke-kodende RNA, har dukket opp som potente post-transcriptional regulering av genuttrykk, som modulerer uttrykk for kreftrelaterte gener. Beregnings analyser anslag at en enkelt miRNA kan modulere hundrevis av mRNA-mål og, på samme tid, samvirker med andre for å regulere en enkelt mRNA-transkript. På grunn av det store antallet av forutsagte mål og mulige interaksjoner, har bare et lite antall mirnas karakterisert biologiske roller, og panorama av miRNA-medierte regulering i thyroid kreft, gjenstår å bli forstått. Tatt i betraktning den store mengden av genuttrykk data avsatt i offentlige databaser vi justert miRNA mål prediksjon og genuttrykk data fra offentlige PTC og ATC datasett for å konstruere et nettverk av post-transcriptional regulering i skjoldbruskkjertelen. Etter et gen sett berikelse analyse identifiserte vi signalveier og biologiske prosesser potensielt modulert av mirnas deregulerte i PTC og ATC. Våre resultater viser miRNA-mRNA interaksjon som kan bidra med det de-regulering av viktige tumor-vertsmediatorer, slik som ekstra-cellulære matrix molekyler, interleukiner og interleukin-reseptorer, som kan drive en mer aggressiv atferd og tumorprogresjon. Videre vår analyse gjennom Kreft Genome Atlas (TCGA) database avdekket at avvikende uttrykk for ECM og cytokiner gener er hyppig i PTC og er assosiert med aggressiv atferd og redusert total overlevelse rate. I konklusjonen, kaster vi lys på post-transcriptional regulering av genuttrykk i differensierte og udifferensierte skjoldbrusk kreft, avslører en potensiell rolle miRNAs i modulering av tumor-vertsinteraksjons molekyler, spesielt ECM molekyler og immunsystem meklere, som kan stimulere til crosstalk mellom tumorer og immunsystemet til å generere en mer aggressiv oppførsel. Vi foreslår en roman antatt miRNA: mRNA nettverk som kan føre til en ny vei mot funksjonelle studier
Citation. Geraldo MV, Kimura ET (2015) Integrert analyse av skjoldbruskkjertelkreft offentlige datasett avslører Role of Post-Transkripsjonell forordning på tumorprogresjon ved målretting av immunsystemet meklere. PLoS ONE 10 (11): e0141726. doi: 10,1371 /journal.pone.0141726
Redaktør: Soheil S. Dadras, University of Connecticut Health Center, UNITED STATES
mottatt: 04.02.2015; Godkjent: 12 oktober 2015; Publisert: 04.11.2015
Copyright: © 2015 Geraldo, Kimura. 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 skjoldbruskkjertelkreft datasett filer er tilgjengelige fra Gene Expression Omnibus database (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) deponeringsnummer GSE33630, GSE3467, GSE9115, GSE27155, GSE3678
Finansiering:. Denne studien ble finansiert av São Paulo Research Foundation (https://fapesp.br/), tilskudd 2011 /52051-2 (MVG) og 2013 /11019-4 (ETK), og Nasjonalt råd for vitenskapelig og teknologisk utvikling (http: //cnpq.br/), gir 308527 /2013-5; 458505 /2014-5. 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
i det siste tiåret, har stadig flere skjoldbruskkjertelen krefttilfeller blitt observert over hele verden. Mer enn 62.000 nye tilfeller av skjoldbruskkjertelkreft er anslått for 2014, som fører til 1,890 dødsfall [1]. Den mest utbredte thyroideakarsinom er papillær thyroideakarsinom (PTC), sto for 80% av tilfellene, som presenterer god prognose. Et mindretall av tilfellene, men omfatter udifferensierte anaplastiske skjoldbruskkjertelen karsinom (ATCS), med aggressiv oppførsel og dårlig prognose.
I dag er lite kjent om de molekylære mekanismene iscenesetter tap av differensiering observert i de mest aggressive karsinom . Observasjonen at mutasjonen T1799A i
BRAF
kodende sekvens, den vanligste genetiske endring i PTC, er også ofte observert i ATC (Nikiforov YE 2004) bekrefter hypotesen om at udifferensiert karsinom oppstår fra tidligere godt differensierte seg . Denne genetisk forandring har nå blitt utforsket som en prognostisk markør og terapeutisk mål [2-8].
Flere studier har rapportert avvikende uttrykk for miRNAs, 19-21 nukleotid lange RNA-molekyler som etter transcriptionally regulerer genekspresjon i follikkelcelleadenom-avledet skjoldbrusk svulster [9-12]. Den avvikende uttrykk for disse molekylene har dukket opp som et diagnostisk verktøy, i stand til å skille mellom forskjellige undergrupper av skjoldbruskkjertelkreft fra ikke-svulstvev og tjene som serummarkører for å overvåke PTC tilbakefall [13-17]. Selv om mye er kjent om nytten av disse molekylene som diagnostiske og prognostiske verktøy, har bare noen få mirnas godt karakterisert funksjonelle roller. Identifiseringen av miRNA mål er en vanskelig oppgave, hovedsakelig på grunn av den enorme mengden av mulige interaksjoner mellom hver miRNA og deres respektive mål, og mulig samarbeid mellom flere mirnas å regulere en enkelt bane. Dermed blir reelt bidrag av flere deregulert mirnas til post-transcriptional genregulering i skjoldbruskkjertelen onkogenese og progresjon, er fortsatt uklart. I denne sammenheng kan kombinasjonen av bioinformatiske verktøy og online tilgjengelige genuttrykk dataene gir relevant informasjon om biologiske prosesser og signalveier som er berørt av avvikende post-transcriptional regulering i skjoldbruskkjertelen. Selv om mengden av arkiv og kuratert genuttrykk data i offentlige depoter har økt betydelig det siste tiåret, det meste av det er fortsatt uutforsket [18].
I denne studien analyserte vi et nettverk av predikerte målene for den mest deregulerte mirnas i PTC og ATC, for å bedre identifisering av nye mål for funksjonell analyse. Kombinere litteraturen informasjon med genuttrykk datasett og genet sett berikelse analyse (GSEA) vi observerte forholdet mellom mikroRNA og mRNA uttrykk relatert med stier og biologiske prosesser som påvirkes av de hyppigst beskrevet deregulerte mirnas i skjoldbruskkjertelen svulster.
analysen viser at miRNA-mediert modulasjon kan påvirke medlemmer av veier som allerede er rapportert i PTC og ATC, slik som MAPK og p53, så vel som ennå ikke er beskrevet miRNA: mRNA interaksjoner, som kan implisere mirnas i post-transkripsjonell regulering av immunresponsen for å fremme aggressiv atferd og tumorprogresjon.
Materialer og Metoder
miRNA utvalg
Vi utførte en kritisk gjennomgang av litteraturen å bruke søkeordene «miRNA» og «skjoldbrusk kreft». Kriteriene for valg av studier var: (i) Studies profilering ekspresjonen av minst 5 mirnas; (Ii) human thyroid follikkelcelleadenom-avledede tumorer; (Iii) sammenligning av tumorer med ikke-tumor tyroideavev; (Iv) friske, fryste eller FFPE-prøver. Studier som omfatter ikke-humane skjoldbrusk-modeller, thyroid kreft-cellelinjer, og sammenligning av tumorvevet med benigne lesjoner, samt tynn nål aspirasjon biopsier (FNABs) som den eneste kilde for nukleinsyre, ikke ble ansett for nettverkskonstruksjon. Non-engelsk litteratur ble også ekskludert fra analysen.
For å gjøre en mer pålitelig sammenligning med
Gene Expression Omnibus plakater (GEO) datasett, varianter miRNA differensial uttrykk for PTC (follikulær variant PTC, høye celle PTC, etc.) ble ikke valgt. Nomenklaturen av miRNAs ble korrigert i henhold til miRBase (www.miRBase.org, slipper 19,0). De forskjellig uttrykt mirnas for hver thyroid tumor type (PTC og ATC), i hver studie, ble filtrert, og de med konkordant uttrykk mønster mellom tre eller flere undersøkelser ble valgt for nettutbygging.
Computational prediksjon av miRNA mål
for å generere en liste med foreslåtte målene for de valgte mirnas brukte vi miRWalk webtool (https://www.umm.uni-heidelberg.de/apps/zmf/mirwalk/), som sammenligner åtte forskjellige beregningsalgoritmer for miRNA-målet spådommer. For å øke stringens, kreves vi interaksjoner av et gitt miRNA med målgener akseptable bare hvis det var reproduserbart spådd av minst fem algoritmer.
genuttrykk datasett
Offentlig tilgjengelige microarray data fra pasienter med skjoldbruskkjertelen kreft ble hentet fra
Gene Expression Omnibus plakater (GEO, https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/). Differential gene expression mellom tumor og ikke-svulstvev ble beregnet ved anvendelse av GEO2R program. GEO-databasen ble søkt etter studier som omfatter tumorprøver fra klassisk PTC og ATC, så vel som ikke-tumor tyroideavev. For hvert gen, ble differensial uttrykk gyldig når samstemmige uttrykk mønstre, med justerte p-verdier 0,05, ble observert i to eller flere av datasett. På grunn av mangel på informasjon om den genetiske bakgrunn av alle tumorprøver som brukes for miRNA uttrykk analyse, status for
BRAF Hotell og
RAS
mutasjoner, samt RET /PTC rearrangements, kunne ikke bli tatt med i datasettet analyser.
Bygging av regulatoriske nettverk
Vi forsøkte å identifisere anti-korrelerte miRNA /mRNA uttrykk mønstre, dvs. oppregulert mirnas og nedregulering av sine mål mRNA, eller nedregulert mirnas og oppregulering av sine mRNA mål. Dermed ble listen over mulige mål for mirnas sammenlignet med tumorprøve datasett. Listen over målgener med anti-korrelerte profiler ble utsatt for KEGG Orthology (KO) analyse ved hjelp av Database for kommentering, visualisering og integrert Discovery (DAVID) webtool (https://david.abcc.ncifcrf.gov/). Ved hjelp av genet satt berikelse analyse (GSEA), vi også bekreftet eksistensen av anrikede gen signaturer kreftrelaterte biologiske prosesser og signalveier, blant målgener, for hver thyroid tumor type.
Nedlasting av genuttrykk data fra
The Cancer Genome Atlas
genuttrykk data fra 388 PTC prøvene ble lastet ned fra cBioPortal for Cancer Genomics (www.cbioportal.org) og klassifisert som lav eller høy risiko, ifølge kliniske attributter relaterte med aggressivitet, slik som ekstra-thyroidal forlengelse og tilstedeværelse av histologisk lymfeknute metastaser [19]. Prøvene ble testet for normalitet hjelp Kolmogrov-Smirnov test. Sammenligning mellom to grupper ble utført ved hjelp av t-test når prøvene presenteres Gaussian distribusjon, og ikke-parametrisk Mann-Whitney test når prøvene ble ansett som ikke Gaussian. Prøvene ble vurdert som statistisk forskjellig når p-verdien 0,05. Totalt overlevelseskurver ble generert gjennom cBioPortal webtool. Differential uttrykk for målgener ble automatisk beregnet ved cBioPortal plattformer ved hjelp av Z-score ± 2,0.
Resultater
Flere studier, ved hjelp av ulike plattformer (microarray, qPCR Array og Next Generation Sekvense) og kilder til nukleinsyre (fersk, frossen, FFPE, og FNAB), har vist miRNA deregulering i ulike undergrupper av skjoldbruskkjertelkreft. Vi antok at sammenligning av de antatte målene for mirnas deregulerte i PTC og ATC, med mRNA genuttrykk i skjoldbruskkjertelen kreft datasett, vil kunne gi relevant informasjon om nettverk av post-transkripsjonsregulering (fig 1). For det første, for å identifisere de mirnas mest beskrevet som endret på follikkelcelleadenom-avledet PTC og ATC skjoldbrusk svulster, vi søkte på begrepene «miRNA» og «skjoldbruskkjertelkreft» for å velge forskningsartikler som sammenlignet miRNA genuttrykk profiler mellom normale og humane tumorprøver (S1 fig). Som vist i S1 tabell, totalt 15 studier som passer til de kriteriene som er beskrevet i Materiale og metode delen, ble inkludert i analysen, inkludert 11 for PTC og 4 for ATC. En ikke-engelsk studie og 18 anmeldelser ble ekskludert.
Sytten mirnas ble identifisert som deregulert i begge undertyper av skjoldbruskkjertelsvulster med minst én studie, til tross for deres histologiske funksjoner. Spesielt den mirnas
MIR-221/222
ble konsekvent beskrevet som overexpressed i minst tre studier i begge histologiske undergrupper, noe som tyder på en avgjørende rolle for disse mirnas i skjoldbruskkjertelen tumorigenesis. En totalt 69 unike modne miRNAs ble beskrevet som forskjellig uttrykt i PTC. Selv tolv mirnas ble beskrevet som deregulert av tre eller flere studier, to av dem viste inkonsistente uttrykk mønstre mellom studier og ble ekskludert. Vi valgte de resterende sett med 10 mirnas (
MIR-146b-5p
,
MIR-221-3p
,
MIR-222-3p
,
MIR -181b-5p
,
MIR-155-5p
,
MIR-34a-5p
,
MIR-138-5p
,
MIR-187 -3p
,
MIR-224-5p Hotell og
MIR-31-5p
) rapportert som deregulert i tre eller flere undersøkelser, med konkordant uttrykk mønstre i (tabell 1). I ATC, valgte vi oppregulert mirnas,
MIR-221/222
, og nedregulert mirnas
la-7c
,
MIR-125b-5p
,
MIR-26a-5p
,
MIR-30a-5p Hotell og
MIR-30d
, som hadde konkordant uttrykk i minst 3 studier. Den fullstendige listen over forskjellig uttrykt miRNAs i skjoldbruskkjertelkreft er vist i S2 tabell.
Denne tabellen representerer listen over mirnas beskrevet som deregulert i skjoldbruskkjertelen kreftprøver av minst 2 forskjellige studier. Mirnas valgt for regulatoriske nettverk konstruksjon er vist i fet kursiv.
For å forstå hvilken rolle post-transcriptional regulering utøves av mirnas deregulerte i skjoldbruskkjertelen, brukte vi miRWalk program [20] for å generere lister over de antatte målene for hver forskjellig uttrykt miRNA. Dette programmet spår miRNA: mRNA interaksjoner bruker åtte forskjellige algoritmer, slik at valg av miRNA mål som samtidig spådd av to eller flere algoritmer. For å øke påliteligheten, men vi bare utvalgte mål spådd av fem eller flere algoritmer.
neste søkte GEO database for genuttrykk datasett av follikkelcelleadenom-avledet svulster, med fokus på studier som sammenligner genekspresjon mellom PTC eller ATC og normal skjoldbruskkjertelen vev. Basert på kriteriene beskrevet i Materialer og metoder, har vi valgt 5 studier som omfattet de genuttrykk data fra 203 prøver, inkludert PTC, ATC, og normal skjoldbruskkjertelen vev (S3 tabell). Alle fem datasett består totalt av 101 PTC prøver og 69 normale skjoldbruskkjertelen vev. Tre av de utvalgte datasett består ATC prøver (20 svulster og 54 prøver normal thyroid vev).
Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) av forskjellig uttrykt gener i PTC datasett, og DAVID webtool (david.abcc. ncifcrf.gov) analyse av de ATC datasett viste, som forventet, veier vanligvis endres i skjoldbruskkjertelen, inkludert MAPK, TGF-beta, p53-signalering, og cellesyklus (S4 tabell). Vi søkte datasettene for mirnas hvis uttrykk anti-korrelert med sine respektive mål. Vi ekskluderte spådd miRNA: mRNA interaksjoner med samstemmige uttrykk mønstre (dvs. miRNA og dets respektive mål både opp eller nedregulert). Den resulterende listen av anti-korrelert spådd miRNA: mRNA interaksjoner ble deretter analysert ved DAVID å identifisere beriket gen signaturer. GSEA avslørte at de valgte mirnas kunne regulere noen av de oftest endret trasé i skjoldbruskkjertelen, og også veier som ikke tidligere er beskrevet som endret på denne type kreft. Vi observerte anrikning av TGF-beta, insulin, og adipocytokine trasé blant målene for mirnas deregulerte i PTC. I ATC spesifikt, anrikede trasé omfattet cellesyklus regulatorer, og p53, MAPK, og ErbB-reaksjonsveier, samt regulering av trekkende og invasive adferd, slik som regulering av aktin cytoskjelettet og fokal adhesjon (tabell 2 og figur 2).
Vår analyse viste at TGF-beta pathway medlemmer
ACVR1B
,
BMPR1A Hotell og
BMP8A
ble potensielt regulert av
MIR-146b-5p
,
MIR-221/222
,
MIR-181a /b Hotell og
MIR-155
i PTC (fig 3) . Selv om våre analyser ikke viser statistisk signifikant berikelse for Wnt signalveien, vi observere at
MIR-146b-5p Hotell og
MIR-221
kunne regulere
SFRP1
, en inhibitor av denne veien. Vår analyse viser også at
MIR-34a-5p
kunne regulere
GAS1
, en hemmer av Hedgehog vei, og
ADIPOR2
, som koder for adiponectin reseptoren, i PTC datasett. Mirnas
MIR-224 Hotell og
MIR-31
kunne målrette
PRKCQ Hotell og
MIR-146b-5p
kunne målrette
IRS1
, som koder for insulinreseptoren substrat-en. I tillegg
CCND3 plakater (cyclin D3) kan bli modulert av
Mir-138
i PTC datasett.
I ATC datasett, vår analyse antydet at mirnas
MIR-30a /d Hotell og
MIR-26a
kunne målrette
ATM Hotell og cykliner E1 og 2 (
CCNE1 Hotell og
CCNE2
), og dermed bidra til modulering av p53 reaksjonsveien og cellesykluskontroll, respektivt (figur 4). Cell sykling kan også være regulert av mirnas
la-7c Hotell og
MIR-26a
av undertrykke
CDK6
,
CDC25A /B Hotell og
PCNA
. Disse mirnas, sammen med
MIR-125b Hotell og
la-7c
, kan også påvirke gener involvert i ekstracellulære matrise reseptor interaksjoner og aktin cytoskjelettet, inkludert inte α4, α5 og β1, og colla 1A1, 1A2, 3A1, 5A1 og 5A2. I tillegg
RAC2 Hotell og
FN1
kan moduleres av
MIR-125b Hotell og
MIR-26a
, henholdsvis. Spesielt vår analyse også foreslått regulering av cytokiner og deres reseptorer i ATC. Spesielt mirnas
MIR-125b
,
MIR-30a /d
,
MIR-26a
, og
la-7c
kunne samarbeide for å regulere interleukiner en alfa (
IL1A
) og 8 (
IL8
), samt interleukin reseptorer
IL4R
,
IL13RA1
,
IL2RA Hotell og
CCR1
, fant overexpressed i ATC datasett.
Videre kunne vi ikke se bort fra muligheten for at andre mirnas forskjellig uttrykt i skjoldbruskkjertelkreft ekskludert fra analysen kunne også innflytelse reguleringen av disse signalveier. Selv om mirnas
MIR-203a
,
-29b /c Hotell og
181a
samsvarte ikke kriteriene for miRNA valg, vi observere et interessant uttrykk mønster for disse miRNAs , som de ble oppregulert i PTC og nedregulert i ATC. Den GSEA av de potensielle mål for disse mirnas viste at disse mirnas målgener som er involvert i de samme endrede biologiske prosesser og trasé (data ikke vist). Oppregulert mirnas i PTC kunne regulere medlemmer av TGF-beta, Hedgehog, Wnt, og insulinsignalveier. I ATC, redusert ekspresjon av disse mirnas kunne forklare modulering av p53-signalering, cellesyklus, cytokin-cytokin-reseptor-interaksjon, og ECM-reseptor-interaksjon. I tillegg
MIR-21 Hotell og
MIR-15a Hotell og b, deregulert i flere typer kreft, kan også modulere disse banene i PTC og ATC.
Bruke cBioPortal for Cancer Genomics [21], vurdert vi de genomiske, transcriptomic og kliniske data fra til sammen 388 PTC pasienter fra Kreft Genome Atlas (TCGA) Research Network (https://cancergenome.nih.gov/). Vi observerer at uttrykket av mange av de mirnas beskrevet som deregulert i ATC er også observert i PTC prøver og korrelerer med økt risiko (fig 5).
miRNA uttrykk informasjon av miRNAs ofte beskrevet som deregulert i (A ) PTC og (B) ATC ble lastet ned fra cBioPortal for Cancer Genomics (www.cbioportal.org). Ikke-parametrisk Mann-Whitney testen ble utført sammenligning mellom gruppene. * P-verdi 0,05, ** p-verdi 0,01, *** p-verdi. 0,001
Vi har analysert genuttrykk mønster av beriket miRNA målet gener som brukes til å konstruere regulatoriske nettverk som er vist i figur 3 og 4. i PTC, differensial uttrykk for TGF-β, Wnt, insulin pathway medlemmer og adipocytokine receptor 2 er signifikant korrelert med økt risiko, ekstra thyroidal forlengelse og tilstedeværelse av lymfeknute metastaser (fig 6) . Interessant, selv om berikelse av ECM ombygging molekyler og cytokiner og cytokinreseptorer ble kun observert i ATC datasett, blir feilregulering av disse genene i PTC prøver forbundet med aggressiv fenotype (figurene 7 og 8). De endringer som finnes i disse gener er overveiende på genekspresjon nivå og er observert i 33% (125 til 388) og 18% (69 av 388) av tilfellene, for ECM remodeling gener og cytokin og cytokin-reseptor-gen, henholdsvis (fig 9 ). Ved sammenligning av pasienter med og uten unormal ekspresjon av disse genene, gruppen av pasienter med avvikende gen-ekspresjon av minst en av de ECM remodeling og cytokingener presenterer redusert total overlevelse sammenlignet med de uten endringer i disse genene (Fig 10). Når vi vurdert alle på listen over mål identifisert ved GSEA, genekspresjon abnormitet i
ECM-reseptor interaksjon Hotell og
Cytokiner-cytokin reseptorer
ontologi klasser er til stede i 60% og 46% av prøver, henholdsvis, men uten statistisk signifikans i det totale overlevelseskurver (data ikke vist). Enhver statistisk signifikans kunne observeres i det totale overlevelseskurver vedrørende differensial uttrykket av gener beriket i
Wnt
,
TGF-β
,
Hedgehog
,
cellesyklus
og
MAPK
ontologi klasser i PTC (data ikke vist).
ikke-parametrisk Mann-Whitney testen ble utført sammenligning mellom gruppene. * P-verdi 0,05, ** p-verdi 0,01, *** p-value 0,001
Ikke-parametrisk Mann-Whitney testen ble utført sammenligning mellom gruppene.. * P-verdi 0,05, ** p-verdi 0,01, *** p-verdi. 0,001
Gene uttrykk informasjonen ble lastet ned fra cBioPortal for Cancer Genomics (www.cbioportal.org) . Ikke-parametrisk Mann-Whitney testen ble utført sammenligning mellom gruppene. * P-verdi 0,05, ** p-verdi 0,01, *** p-value 0,001
Genetisk endring informasjonen ble innhentet gjennom cBioPortal for Cancer Genomics.. Listen over målgener anriket i (A)
ECM-reseptor interaksjon Hotell og (B)
Cytokiner og cytokin reseptorer
ontologi klasser i ATC ble sendt til cBioPortal.
Kliniske data ble vurdert gjennom cBioPortal for Cancer Genomics. Listen over målgener beriket i
ECM-reseptor interaksjon Hotell og
Cytokiner og cytokin reseptorer
ontologi klasser i ATC ble sendt til cBioPortal.
Diskusjoner
på grunn av modulering av nøkkel tumor suppressors og onkogener, har mirnas dukket opp som en ny kjennetegn på kreft, bidra både til utvikling og progresjon. Ifølge
clinicaltrials
.
gov
database, har prekliniske og kliniske studier begynte å avsløre den terapeutiske potensialet i mirnas (https://clinicaltrials.gov). Men på grunn av det høye antallet mulige miRNA /mRNA interaksjoner, generell panorama av post-transcriptional genregulering i skjoldbruskkjertelkreft er fortsatt dårlig forstått, spesielt når det gjelder aggressiv, udifferensiert skjoldbruskkjertelkreft. De fleste undersøkelser av biologiske rolle miRNAs i skjoldbruskkjertelen er basert på «cherry plukke» mål fra lister generert av beregningsalgoritmer, for eksempel TargetScan, PicTar og Miranda. I denne studien, justert vi miRNA mål prediksjon, offentlig tilgjengelige genuttrykk datasett og Gene Set Enrichment Analysis (GSEA), for å identifisere de mest berørte trasé og biologiske prosesser ved mirnas oftest beskrevet som deregulert i differensiert og udifferensiert skjoldbruskkjertelkreft. Bruken av microarray datasett tillatt oss å bygge robuste nettverk av genekspresjon, noe som har vist seg nyttig for å vurdere genuttrykk data fra sjeldne, ikke-operable typer skjoldbrusk kreft, for eksempel ATC. Totalt ble global genekspresjon vurderes i ca ett hundre PTC og 20 ATC prøvene, og sammenlignet med mer enn 60 vanlige skjoldbrusk prøver.
Som illustrert i figur 11, observerte vi at mirnas endres i PTC målrette ulike medlemmer av trasé knyttet til reguleringen av epitelcelleproliferasjon og selvfornyelse, slik som TGF-p, Wnt, og Hedgehog veier. Sammen med sterkt uttrykt
MIR-146b-5p
, den mirnas
MIR-221/222
,
MIR-181a /b Hotell og
MIR-155
kan faktisk dempe TGF-β signaloverføring ved å undertrykke ikke bare de Smad intracellulære signalkomponenter, men også activin reseptor 1B (ACVR1B) og benmorfogenetisk faktor 8A (BMP8A), og bidra med tumorprogresjon. Dessuten viser våre analyser tyder på at
MIR-34a-5p
overekspresjon kunne forklare de lavere nivåene av ADIPOR2 i PTC, bidrar med en aggressiv atferd i PTC, som ekstra-thyroidal invasjon, multicentricity, og høyere TNM [22 , 23].
mirnas endret i PTC målgener som modulerer biologiske prosesser ofte endret i godt differensierte svulster, som for eksempel kontroll av epitelproliferasjon og selvfornyelse. I ATC, er beriket trasé relatert med aggressiv atferd, som for eksempel ekstracellulære matriks reseptor interaksjon, brennvidde heft og regulering av aktin cytoskjelettet. I tillegg ble det observert anrikning av reaksjonsveier som ikke tidligere er beskrevet i skjoldbruskkjertelkreft i PTC, slik som adipocytokine og insulinsignalveien, og i ATC, så som cytokin og cytokinreseptorer.
På den annen side, aberrant uttrykk for miRNAs kan bidra til ATC aggressiv atferd gjennom modulering av tumor-vert interaksjon trasé, for eksempel adhesjonsmolekyler ekstracellulære matrix reseptorer, og immunsystem meklere. Analysen av store datasett tillatt oss å observere at unormal uttrykk for miRNAs ofte beskrevet som deregulert i ATC også i aggressive PTCs. Disse mirnas kan modulere ulike komponenter av ECM, brennvidde heft og aktin cytoskjelettet, bekreftende tidligere funn som viser viktige roller mirnas i å regulere migrasjon og invasjon av skjoldbruskkjertelen kreftceller [24-28]. I ATC, kan disse mirnas også bidra til vedvarende MAPK signal, gjennom målretting
NRAS
,
MYC Hotell og
EREG
, og med tap av cellesykluskontroll, gjennom målretting cykliner
D3
,
E1
, og
E2
,
CDC25A Hotell og
B
, og
CDK6
. Mirnas har også vist seg å være viktig i cellesykluskontroll i PTC, gjennom undertrykkelse av
CDKN2A
,
CCND2 Hotell og
CDK6
ved mirnas
speil 221/222
,
Mir-1 Hotell og
MIR-191
henholdsvis [25, 29, 30].
Flere studier har nå vist virkningen av immunsystem på skjoldbruskkjertelen tumorvekst og progresjon, med lovende kliniske implikasjoner [31]. Tumor-assosiert makrofager (TAM) er ofte observert i skjoldbruskkjertelen svulster og bidra til tumorprogresjon og metastatisk spredning gjennom utskillelsen av IL8 [32-34]. På den annen side, kan skjoldbruskkjertelen kreftceller delta aktivt i leukocytt rekruttering, som
RET
onkogen aktivering induserer oppregulering av proinflammatoriske interleukiner IL1α og IL8
in vitro product: [35-37]. I tillegg, interleukiner 4 og 10, så vel som deres reseptorer er involvert i resistens mot kjemoterapi og Fas-indusert apoptose, i PTC-celler [38-40]. Nyere studier har også vist at økt risiko for PTC forbinder med polymorfismer i forskjellige interleukiner [41, 42]. Imidlertid er den virkelige bidrag mirnas til modulering av immunsystemet mediatorer i skjoldbruskkjertelen ikke fullt ut forstått. Leone og kolleger vist at
Mir-1
post-transcriptionally regulerer
CXCR4
i ATC [25]. Videre ATC-avledet cellelinje FRO viser aktivering av NFkB signalveien, som oppregulerer
MIR-146a
å generere motstand mot kjemoterapeutiske midler og overlevelse [43]. Faktisk er NFkB pathway signale direkte aktivert av en T1799A mutasjon i
BRAF
onkogen, indusere utskillelsen av IL8 å øke tumor aggressivitet i skjoldbruskkjertelen kreftceller [37, 44]. Som vist i figur 12, våre resultater tyder på at unormal ekspresjon av flere mirnas kunne forklare den avvikende ekspresjon av forskjellige interleukiner og interleukin-reseptorer i PTC og ATC, stimulerende krysstale mellom svulst og immunsystemet, slik som favoriserer leukocytt-rekruttering, tumorvekst, og mer aggressiv atferd. Spesielt vår analyse avslørte også potensial post-transcriptional regulering av interleukiner og interleukin reseptorer ikke tidligere rapportert i PTC og ATC. For eksempel
CCR1
,
IL1RAP
,
CCL22 Hotell og
CSF1
er alle involvert i metastatisk spredning, og deres avvikende uttrykk korrelerer med leukocyttinfiltrasjon og aggressiv fenotype i ulike krefttyper [45-48]. Viktigere, genuttrykk data fra Kreft Genome Atlas (TCGA) [21] viste at unormal uttrykk for ECM og cytokiner gener er en hyppig hendelse i PTC (en tredjedel og en femtedel av tilfellene, henholdsvis) og er assosiert med aggressiv atferd og redusert total overlevelse rate. Denne observasjonen viser at miRNA-mediert modulering av ECM og cytokingener i PTC kunne bidra med progresjon til udifferensiert skjoldbruskkjertelkreft.
Tumor-forbundet makrofager (TAM) bidrar med spredning gjennom sekresjon av IL8.
RET
aktivering induserer sekresjon av IL1A og IL8. Den reduserte uttrykk for miRNAs
MIR-26
,
-29b /c
,
-30a /d
,
-125b
,
– 203 Hotell og
la-7c
kan føre til økt uttrykk av interleukiner IL1A, IL8, CCL22 og CSF1, som sekresjon generere pro-metastatiske og -angiogenic reaksjoner i skjoldbruskkjertelen kreftceller. Økt uttrykk av reseptorer IL2RA, IL4R, IL13RA1, IL10RA og CCR1 kan favorisere cellegift-motstand og overlevelse av autokrint og parakrint stimulering.
I konklusjonen, ved å dra nytte av dataverktøy og genuttrykk data tilgjengelig i offentlige depositories, kaster vi lys på panorama av post-transcriptional regulering som utøves av mirnas i skjoldbruskkjertelen. Selv om infiltrasjon av immunceller og tilstedeværelsen av betennelse kan være nyttig som prognostiske markører, er modulering av immunsystemet meklere som et terapeutisk verktøy ikke en realitet for skjoldbruskkjertelkreft.
