Krooninen sairaus

tiivistelmä

peräsuolen syöpä (CRC) on yksi korkeimmista ilmaantuvuus kaikista syövistä. Suurin osa CRC ovat satunnaisia ​​syöpiä, jotka tapahtuvat yksilöille sukuhistorioistaan ​​CRC tai perinnöllinen mutaatioita. Valitettavasti koko genomin ilmentymisen tutkimukset satunnaista CRC ovat rajalliset. Tuoreessa tutkimuksessa käytetään microarray tekniikoita tunnistamiseen ennustaja geeni asettaa osoittaa herkkyys varhain alkanut CRC. Kuitenkin molekyylimekanismeihin ennustajan geeniperimä ei täysin tutkittu edellisessä tutkimuksessa. Ymmärtää toiminnalliset roolit ennustajan geeniperimä, esillä olevassa tutkimuksessa käytimme subpathway perustuvan tilastollisen mallin microarray data edellisen tutkimuksen ja tunnistaa mekanismit, jotka kohtuudella liittyvät ennustajan geeniperimä. Mielenkiintoista, merkittävät subpathways kuuluvat 2 Kegg väyliä (polttoväli tarttuvuus, luonnon tappaja soluvälitteinen sytotoksisuus) todettiin mukana varhain alkanut CRC potilaille. Osoitimme myös, että 2 reitit olivat toiminnallisesti mukana ennustin geeni asetetaan käyttäen tekstinlouhintavälineiden tekniikalla. Entry yksittäisen jäsenen ennustaja geeniperimä laukaisi polttovälin tarttuvuus koulutusjakson, joka antaa anti-apoptoosin varhain alkanut CRC potilaille. Lisäksi intensiivinen tarkastus ennustaja geenin asetettu kannalta 2 polkuja ehdotti, että jotkut merkinnät ennustaja geeniperimä olivat sekaantuneet immunosuppressio yhdessä epiteelin-mesenkymaalitransitioon (EMT) vuonna varhain alkanut CRC potilaille. Lisäksi vertasimme meidän subpathway perustuva tilastollinen malli, jossa on geeniperimä perustuva tilastollinen malli, MIT Gene Set Enrichment Analysis (GSEA). Meidän menetelmä osoitti parempaa suorituskykyä kuin GSEA siinä mielessä, että menetelmä oli yhdenmukainen tunnetun syöpään liittyvien reitin set. Siten biologinen ehdotus luomia subpathway lähestymistapa vaikuttaa varsin kohtuullinen ja takaa vielä kokeellinen tutkimus varhain alkanut CRC kannalta erilaistamattomuuden tai erilaistumista, joka on alleviivattu EMT ja immunosuppressio.

Citation: Nam S, Park T (2012) Pathway-Based Evaluation in Early Onset peräsuolen syövän ehdottaa Focal Adhesion ja Immunosuppressio yhdessä epiteelikasvaimet-mesenkymaalitransitioon. PLoS ONE 7 (4): e31685. doi: 10,1371 /journal.pone.0031685

editori: Christina Chan, Michigan State University, Yhdysvallat

vastaanotettu: 3. heinäkuuta 2011; Hyväksytty: 13 tammikuu 2012; Julkaistu: 09 huhtikuu 2012

Copyright: © 2012 Nam, Park. Tämä on avoin pääsy artikkeli jaettu ehdoilla Creative Commons Nimeä lisenssi, joka sallii rajoittamattoman käytön, jakelun ja lisääntymiselle millä tahansa välineellä edellyttäen, että alkuperäinen kirjoittaja ja lähde hyvitetään.

Rahoitus: Työ TP tukivat National Research Foundation Korean apurahan rahoittaman Korean hallitus (MEST) (20080062618). Työ SN tukivat K-10-L05-C01-S13 alkaen Korea Institute of Science and Technology Information. Rahoittajat ollut mitään roolia tutkimuksen suunnittelu, tiedonkeruu ja analyysi, päätös julkaista tai valmistamista käsikirjoituksen.

Kilpailevat edut: Kirjoittajat ovat ilmoittaneet, etteivät ole kilpailevia intressejä ole.

Johdanto

familiaalinen adenomatoottisen polypoosin (FAP) ja perinnöllinen polypoottinen peräsuolen syöpä (HNPCC) ovat autosomaalinen hallitseva sairauksia, jotka johtuvat periytyvän geneettisen mutaation adenomatoottisen polypoosin coli (APC) ja yhteensopimattomuus korjaavien geenien [1]. Nämä sairaudet muodostavat vain 25% kokonaismäärästä ja peräsuolen tapauksia Yhdysvalloissa vuonna 2010 [2]. Loput 75% syövistä ovat tiettävästi satunnaisia ​​kolorektaalisyövissä (CRC) ilman sukuhistorioistaan ​​[2] (www.cancer.gov), jonka mekanismi on edelleen epäselvää, [3].

Hong et al. [3] tunnistettiin 7 erittäin voimistunut geenejä (

Cyr61

,

EGR1

,

FosB

,

FOS

,

VIP

,

UCHL1

,

KRT24

) alussa puhkeaminen satunnaisesti CRC potilasta, joita käytettiin ennustajana geeniperimä arvioitava ja Mikrosirutekniikan. Niiden kokeiden, normaali-esiintyy limakalvon vieressä kasvaimen saatiin CRC potilaiden ja normaalien limakalvon saatiin terveiden verrokkien. He myös keskustelua signalointipolkujen (MAP (MAPK) signalointia, NFAT-immuuni signalointi, hypoksia signalointi, insuliini signalointi, PI3K-AKT signalointi, Wnt signalointia G-proteiiniin kytkeytynyt reseptori (GPCR) signalointi).

Tässä tutkimuksessa olemme edelleen tutkineet microarray aineisto lisäämiseksi mahdollisen ylävirtaan säädin joidenkin luetelluissa signalointireittien vuonna varhain alkanut CRC potilasta arvioidaan Hong et al. Tutkimuksen [3]. Tarkemmin, suoritimme kehittynyt tilastollinen analyysi parantaa molekyylitason ymmärtäminen ennustaja geenin asetettuun tekstinlouhintavälineiden ja merkittävät subpathways liittyvät varhain alkanut CRC tapauksissa.

lähestymistavassa julkisen tekstinlouhintavälineiden [4] avulla uusi tilastollinen malli, joka käsittelee asetuksen (esim esto, aktivointi) joukossa biologisia merkinnät ja suorittaa permutaatio testi subpathway tunnistamiseen tietyn reitin. Ensin tunnistetaan tilastollisesti merkitsevä subpathways liittyy alkava CRC päässä Kegg väyliä [5] mallin, ja sen jälkeen käytetään tekstinlouhintavälineiden [4] vahvistaa kirjallisuuden yhdistysten kesken ennustajan geeniperimä ja jotkut edustavia merkittäviä subpathways.

Meidän ehdotettu malli viittaa siihen, että varhain alkanut CRC on mukana alakomponentteja polttopisteen tarttuvuus polku ja luonnollisen tappaja (NK) soluvälitteinen sytotoksisuus reitin. NK-solun välittämää sytotoksisuutta reitin erityisesti vihjeitä läsnä immuunijärjestelmän solujen varhain alkanut CRC potilailla, mikä merkitsee sitä, parakriinistä viestintää immuunisolujen (esimerkiksi NK-solujen, T-solujen, NK-T-solujen) ja useita muita soluja [6 ]. Lisäksi meidän tulos osoittaa, että aiemmin raportoitu signalointireittejä (Wnt, PI3K-AKT, MAPK) [3] todennäköisesti jalkauttaminen kautta ylävirtaan polttovälin tarttuvuus kinaasi (FAK), [7], joka kuuluu fokaalisen adheesion kautta. Siksi FAK [7] voi olla arvokas terapeuttinen kohde ehdokas varhain alkanut CRC ennustaja geeniperimä diagnoosi. Lisäksi meidän tekstinlouhintavälineiden analyysi 2 polkuja yhdessä ennustaja geeniperimä hiljaista, että jotkin ennustaja geeniperimä osallistuvat solujen eloonjäämistä ja epiteelin-mesenkymaalitransitioon (EMT) [8], [9], [10] kiintopisteen läpi tarttuvuus polku ja immunosuppressio [8], [10], [11].

tulokset

Yleistä

Keskeisenä ajatuksena meidän tilastollisen mallin oli paikantaa tilastollisesti merkittävä subpathways jonka ilmaisu (esim mikrosiru) kanssa sovittu asetuksen olevia tietoja (esimerkiksi aktivointi, esto) (kuvio 1A) kun Kegg reitin tietokantaa. Lähestymistapamme kuvataan lyhyesti tässä.

. Säännöt vastaavat reunan kahden vierekkäisen yksikköjen Kegg sellaisia ​​keinoja niiden geenien ilmentymisen muutoksia. Koska reuna, geeni 1 kutsutaan lähdesolmun jonka reuna sammuu, ja geeni 2 pesuallas solmu, jonka reuna tulee. B. Kaavakuva tilastollisen mallin. Olkoon subpathway, pisin segmentti (hyvin määritelty subpathway) päässä lehtisolmu tunnistettiin. Tilasto S: lle hyvin määritellyt subpathway laskettiin. Null jakauma S saatiin kautta 1,000,000 näyte etiketti permutaatiot ja p-arvo havaittiin S lopulta laskettiin (katso

Materiaalit ja menetelmät

lisätietoja). Red soikio ovat säädellään ylöspäin syöpäpotilaiden ja vihreitä alassäädetty.

Ei-aineenvaihdunnan Kegg reittejä vähenivät lineaarisiksi subpathways, kuten on kuvattu

Materiaalit ja menetelmät

(kuva 2). Tässä tutkimuksessa, termi ”lineaarinen subpathway” käytetään vastaavia ”subpathway”. Otimme hyvin määritelty subpathways jossa geenin ilmentymisen kanssa sovittu asetuksen mukaisten tietojen määrättyjen sääntöjen (kuvio 1A) ehdokkaiksi mittaamalla niiden tilastollisen merkittävyyden (katso

Materiaalit ja menetelmät

). Tilasto

S

jokaiselle hyvin määritellyt subpathway laskettiin ja sen merkitys arvioitiin laskemalla empiirisen

p

-arvo kautta näyte etiketti permutaatioiden (kuvio 1 B).

yhteensä 90 Kegg reittejä jaettiin yli 130 miljoonaa laaja lineaarinen subpathways että pidetään kaikki useita geenin tehtäviä. Näistä subpathways, 4644 hyvin määritelty subpathways tunnistettiin ja niiden merkitys arvioitiin kautta permutaatio testejä. Myöhemmin tekstinlouhintavälineiden yhdistys analyysi tehtiin valitun merkittävän hyvin määritelty subpathways; jatkokäsittelyä niiden toiminnallisten roolien annetaan jäljempänä.

Merkittävät hyvin määritelty subpathways

Me tehdään useita vertailukokeita ohjaamalla vääriä löytö määrä (FDR) [12]. FDR

q

-arvot laskettiin käyttämällä

p

-arvot suorittamalla 1000000 permutaatiosymbolia testit (kuva S1).

p

-arvo, joka vastasi FDR 5% oli 0,01386, mikä tuotti 1,289 merkittävä hyvin määritelty subpathways. Koska olemme valinneet ei tarjota yksityiskohtaisia ​​biologisia tulkinnan kaikki nämä merkittävät hyvin määriteltyjä subpathways olemme keskittyneet tarkastelu top 30% näistä hyvin määriteltyjä subpathways antamaan yksityiskohtaisemman biologinen kuvausta.

Suurin osa valitun subpathways puhumme kuuluvat 6 Kegg väyliä (kuva S2): Focal tarttuvuus (Kegg hsa04510), Pathways syövän (Kegg hsa05200), NK-soluvälitteistä sytotoksisuutta (Kegg hsa04650), MAPK-signalointireitin (Kegg hsa04010), Wnt signalointireitin (Kegg hsa04310), ja Neutrophin signalointireitin (Kegg hsa04722). Toiminnallisesta keskustelua ja visualisointi, me yhdistetty toiminnallisesti mielenkiintoinen hyvin määritelty subpathways (taulukko S1) 6 Kegg väylät Kegg reittiin kaaviot (kuviot 3 ja 4, kuvioissa S3, S4, S5, ja S6). Erityisesti olemme keskittyneet 3 väyliä (Focal tarttuvuus, NK soluvälitteinen sytotoksisuus, Pathways syövässä), joka ei ollut nimenomaisesti mainittu edellisessä Hong et ai. Tutkimuksen [3]. Geenin merkinnät hyvin määritelty subpathways sisällytettävä toiminnan keskusteluun ja visualisointi 3 reitit on esitetty yhteenvetona taulukossa 1.

Jos kertamuutoksen syöpäpotilaan ryhmässä yli terve kontrolliryhmässä on suurempi kuin yksi geeni on punainen, muutoin vihreä. Katso taulukko 1 ja taulukko S1 yksityiskohtaisempia tietoja.

kuvauksessa tarkoitettuja Kuva 3.

validointi merkittävän hyvin määriteltyjä subpathways

Me validoitu merkinnät taulukossa 1 käyttämällä riippumattoman MedLine tekstinlouhintavälineiden työkalu [4], PubGene. Tämän oli vahvistaa, onko kirjallisuuden tuettu suoraan yhteistyöhön tapahtumien välillä termi ”peräsuolen syöpä” ja merkinnät taulukossa 1. Olemme havainneet, että 79%: n taulukoissa Taulukko 1 oli suoraa vuorovaikutusta PubGene analyysissä (taulukko S2 ). Niinpä pääteltiin, että mallimme tulokset tarjotaan kohtuullinen kanssa kirjallisuudessa tutkittu.

Pathways syövän (hsa05200) B

Kegg koulutusjakson hsa05200 (reittejä syöpä, kuva S3) on itsestään ilmeinen. Kasvutekijä signalointi, Wnt signalointia, ja MAPK signalointi, jotka sijaitsevat vasemmalla puolella kuvion S3, aktivoitiin näytteet CRC potilaista. Signaalit ovat yhteisiä voimat aikana syövän synnyn [8], [13]. Ilmeisesti normaali limakalvo CRC potilailla on luontainen potentiaali jatkojalostukseen.

Focal tarttuvuus koulutusjakson (hsa04510) B

Kuvassa 3 fokaalisen adheesion kautta. Tämä tulos osoittaa, että pohjaosa koulutusjakson on erittäin mukana CRC potilaita, ja FAK (PTK2, taulukko 1) ei ole vain uppoaa solmu sen alkupään reseptoreihin vaan myös lähdesolmun kohti sen alavirran signalointia transductions (Wnt, PI3K -AKT /PKB, ja MAPK signaalit) hengissä. PTEN (taulukko 1) [14], tuumorisuppressori ja antagonizer, että PI3K-AKT /PKB signalointireitin, säädeltiin vähentävästi että fokaalisen adheesion väylän analyysi CRC potilaiden näytteitä verrattiin terveillä verrokeilla näytteitä.

Hong et al. [3] ehdotettu, että Wnt-signalointireitin on mukana CRC potilailla. Tuloksemme koskevat fokaalisen adheesion polku (kuva 3) tukee käsitystä, että GSK-3β (GSK3b, taulukko 1) säätelee PI3K-AKT /PKB signalointi FAK loppupään säädeltiin vähentävästi CRC potilailla, ja myös, että β-kateniinin (CTNNB1 taulukko 1) oli hyvin ilmaistaan ​​downregulation Wnt signaloinnin inhibiittoria GSK-3β CRC potilailla. Kun katsot syvemmälle tiedot kuvassa S5, olemme päättäneet, että geenin ilmentymistä eri aktivaattoreita ja inhibiittorit liittyvät Wnt signalointia aktivointi on sopusoinnussa asetuksen virtaa. Toinen polku, MAPK signalointi (kuvio S4), joka on voimistunut CRC potilailla on myös sijaitsee alavirtaan FAK (kuvio 3).

Koska 3 aktivoidaan signaalit (Wnt, PI3K-AKT /PKB, ja MAPK signaalit ) sijaitsevat alavirtaan FAK kuuluvien polttovälin tarttuvuus koulutusjakson, FAK [7], [15] voi olla terapeuttista tavoite varhain alkanut CRC ennustaja geeniperimä diagnoosi. Lisäksi, koska ratkaisevaa roolit Wnt, PI3K-AKT /PKB, ja MAPK signalointi valottaa EMT [9], siellä on vähitellen kasvava merkitys saatetaan FAK.

Mielenkiintoista, Cyr61, jotka sisältyvät ennustin geeni asetettu, on ligandi, ITGB5 (a vp 5-integriini, merkitään ITGB kuviossa 3), mukaan Kegg BRITE-tietokannan [5]. Kuvio 3 osoittaa, että Cyr61 on yksi kaukana ylävirtaan vihjeitä, joka käynnistää FAK, mikä tarkoittaa, että FAK myöhemmin aktivoi 3 signaalia: Wnt, PI3K-AKT /PKB, ja MAPK signalointia. Äskettäin Wnt, PI3K-AKT /PKB, ja MAPK signaalien osoitettiin olevan osallisena EMT [9], ja normaalisti limakalvon CRC potilailla voi painua fenotyypin muutoksen näillä 3 signaalia kautta Cyr61-FAK akselilla. Toisin sanoen, jotkut solut normaali esiintyvät limakalvo CRC potilailla voi olla lähellä epätyypillisten solujen käyttämällä EMT. Tulemme kuvaamaan todisteita EMT suhteen geenin ilmentymisen taso ja tutkia kaikki mahdolliset yhteydestä ennustajan geeniperimä ja EMT

Keskustelu

.

Toinen oikeiden loppupään alueelle fokaalisen adheesion reitti on, että anti-apoptoosin proteiini c-IAP (BIRC3, taulukko 1) [16], joka on negatiivinen säätelijä kaspaasien (esim CASP3, CASP8, CASP9), oli myös upregulated CRC potilailla. Niinpä vielä tarkasteltava eri loppupään c-IAP: t (soluestäjä apoptoosin) on keskipiste tarttuvuus polku, jossa c-IAP: t yhdessä surviviinista (BIRC5) ovat myös tärkeitä anti-apoptoottisia proteiineja. Huomattavaa on, että se on myös osoitettu, että c-IAP: t ja surviviiniperäisten estävät myös alavirtaan caspases sekä ulkoisten ja sisäisten apoptoottisten reittien [16]. Olemme havainneet, että suurin osa c-IAP: ilmentyivät CRC potilaille (taulukko 2). Siten fokaalisen adheesion reitti voi antaa eston kaspaasiaktiivisuus kun kasvaimen kehittymisen mahdollisten epätyypillisten solujen normaalisti limakalvolla.

NK soluvälitteisen sytotoksisuuden reitin (hsa04650) B

tilastollinen analyysi osoitti merkittäviä välisen geenin ilmentymisen CRC potilaiden ja osa immuunivasteen reitin (hsa04650, kuvio 4), mikä merkitsee sitä, että läsnä on muita immuunijärjestelmän soluja, sekä NK-solujen CRC potilaiden näytteet.

FAS kohdesoluissa NK-solujen ja sen ligandi (FASLG), joka on tuotettu NK-solut, olivat erittäin ilmaistaan ​​CRC potilaiden näytteitä. Korkea FASLG ilmentyminen CRC potilailla noudattaa aikaisempien kliinisten havaintojen [6], [17], jossa korkea FASLG ilmentyminen korreloi korkea ilmaantuvuus etäpesäkkeiden ja köyhien selviytymisen kolorektaalikarsinoomasta potilaiden ja muiden kohdunkaulan potilaille.

Kun normaalisti limakalvon CRC potilailla, erilaisia ​​kohdesoluja, mukaan lukien mahdollisesti epätyypillisiä solut voivat hengissä FASLG-FAS syöttämällä reseptorin signalointi pakenevat joko sisäinen tai ulkoinen apoptoottisia signalointia. Itse asiassa, apoptoottiset signaalit estyy CRC potilaille, koska c-IAP: t [16], joka inhiboi kaspaasit ilmentyivät CRC potilaiden kannalta geeniekspression (taulukot 1 ja 2). Toinen mahdollisuus on, että FASLG säätelyä kohdesolujen, kuten mahdollisesti epätyypillinen soluja, saattavat aloittaa veljenmurhaaja ja itsemurhien immuunijärjestelmän solut FAS hyödyllistä muutosta mahdollisesti epätyypillisiä soluja.

Kuitenkin olemassaolo high interferoni-gamma ( IFN-γ) ilmentymisen erittämä NK-solujen tai immuunisolujen CRC potilailla on edelleen kiistanalainen, koska NK-solun sytotoksisuutta on perinteisesti uskotaan valvoa immuunitutkimusohjelmasta yli syövän ja epätyypillinen soluja. Äskettäin on merkittävä suhde kasvaimen vastaisen immuniteetin ja selviytymistä syöpäsolujen on raportoitu [6], [18]. Lisäksi IFN-γ tiedetään olevan osallisena immuunitutkimusohjelmasta syöpäsoluja vastaan, useita fenotyypin vaikutuksia somaattisten solujen (esim solusyklin etenemistä, lisääntymistä, solujen erilaistuminen, transformaatio) ja syöpäsolujen paeta [11], [18] , [19], [20]. Niinpä

Keskustelu

, kuvaamme muissa rooleissa IFN-γ, etenkin, miten syöpäsolujen tai mahdollisesti epätyypillisiä soluja CRC potilailla voi mukauttaa paikallisen immuunijärjestelmän välityksellä immunosuppressio, jotta paeta immuunitutkimusohjelmasta .

Association keskuudessa fokaalisen adheesion, NK soluvälitteinen sytotoksisuus, ja varhain alkanut CRC ennustaja geeni asetetaan

Kuten yllä olevassa tekstissä, Hong et ai. [3] kertoi, että varhain alkanut alttius johtuvan ilmen- tymisen lisääntymisen geeniperimä nimeltään ”ennustaja geeniperimä” CRC potilaalla, joka koostuu

Cyr61

,

EGR1

,

FosB

,

FOS

,

VIP

,

UCHL1

, ja

KRT24

. Olemme tarkastetaan yhdistysten joukossa geenit taulukossa 1 ja ennustajan geeni asetettu tekstin louhinnan työkalu, PubGene [4] (www.pubgene.org) (Kuva S7). Syöte työkalussa koostui ennustajan geeniperimä, fokaalisen adheesion (FAK, ITGB5) ja NK-solujen sytotoksisuus (INFG, FAS, FASLG). Kuvio 5 esittää yhdistys verkoston panos geenien CRC. Olemme jo maininneet, että β-kateniinin (CTNNB1, Wnt polku kuviossa 5) säädeltiin FAK in polttovälin tarttuvuus. Ennustin geeniperimä, fokaalisen adheesion, ja NK-solujen sytotoksisuus olivat erittäin liittyy keskenään CRC.

kolme vihreää laatikkoa edustavat geeniperimä (Cyr61, FOS, FosB, UCHL1, VIP, EGR1, KRT24), NK-solujen välittämä sytotoksisuuden (IFNy, FAS, FASLG), ja Focal tarttuvuus (PTK2) vasemmalta oikealle. Vaihtoehdot käytetään verkossa on kuvattu kuvassa S7. Vaaleansiniset-täytetyt laatikot edustavat Mesh (www.nlm.nih.gov/mesh/) Sairaudet ehdot geenejä. On huomattava, että ITGB5 yhdistykset eivät näy PubGene tulokseen.

vertailu menetelmämme Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) Hong et al. aineisto

Vertasimme Kegg väyliä sisältävän merkittäviä hyvin määritelty subpathways tunnistaa menetelmämme kanssa Kegg polkuja saatu GSEA Java Web Start-ohjelma (oletusvalintoja 5000 permutaatioista). Meidän menetelmä, merkitsevyystaso (

p

-arvo) oli 0,05 rajataajuutta on hyvin määritelty subpathways. Sama

p

-arvo 0,05 käytettiin GSEA menetelmällä. Meidän menetelmä raportoitu 1966 merkittävä hyvin määriteltyjä subpathways joka vastasi 78 Kegg polkuja. GSEA ohjelma ilmoitetaan 2 päätyyppiin merkittäviä koulutusjakson luettelot: 10 aktivoituvien reittien ja 30 tukahdutettu reittejä CRC potilailla. Useita päällekkäisiä reittejä välillä 2 menetelmät oli 6, mikä ei ole yllättävää, kun otetaan huomioon erot 2 menetelmiä. On kuitenkin mielenkiintoista, että 2 menetelmiä tunnistaa 6 yhteinen syöpään liittyvän reittejä.

Jos haluat vertailla 78 reitit tunnistetaan menetelmämme kanssa 40 polkuja tunnistaa GSEA, käytimme syöpään liittyvien reittien ilmoittamat Vogelstein et ai. [13] kultakantaan. Eli me tarkastetaan joka menetelmä antanut enemmän polkuja sopusoinnussa syöpään liittyvien reittien tunnistaa Vogelstein et al. Syöpä liittyviä tapoja valmistaa Vogelstein et al. Tutkimuksen manuaalisesti kartoitettu niiden vastaavia Kegg polkuja, koska Kegg polku tunnisteet vastaavat syöpään liittyvien reittien ei mainita erikseen tutkimuksessa. Sitten tarkastetaan päällekkäisten reittien välillä Vogelsteinin syöpään liittyvien Kegg reittejä ja ne tunnistetaan 2 menetelmillä. Kuten taulukossa S3, menetelmämme antanut enemmän johdonmukaisia ​​tuloksia kanssa syöpään liittyvien reittien tunnistettu Vogelstein et al. kuin ei GSEA menetelmällä. Lisätietoja Tässä jaksossa kuvataan lisäyksessä S1.

vertailu reitin substructure Hong et al. aineisto ja että muiden aineisto

määrittää, miten tarkasti polun substructure Hong aineisto menee päällekkäin että ylimääräisen peräsuolen aineisto, etsittiin ylimääräisen peräsuolen aineisto päässä Gene Expression Omnibus (GEO). Vaikka on olemassa useita aineistoja CRC, näyttää siltä ei aineistot ovat saatavilla liittyvät vertailun varhain alkanut peräsuolen syöpäpotilaat terveillä verrokeilla, kun suoritetaan Hong et al. tutkimus. Onneksi löysimme aineisto GSE4183 [21], joka vertailee eri peräsuolen sairauksien (kolorektaalikarsinooma, suolen kasvainten, tulehduksellinen suolistosairaus) kanssa terveillä yleisemmässä asetus (www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi? acc = GSE4183). Vuodesta GSE4183 aineisto, saimme normaalia, tervettä verrokkia (

n

= 8) ja peräsuolen karsinoomat (

n

= 15). GSE4183 aineisto analysoitiin menetelmämme, joka paljasti 3669 hyvin määritelty subpathways (tunnistettu ~130 miljoonaa subpathways) kun määritetään niiden merkitys perustuu 100000 otoksen permutaatio testeissä. Lisäksi vertailu GSE4183 aineisto ja aineisto Hong et al. (GSE4107) osoitti, että 250 hyvin määritellyt subpathways päällekkäin välillä 2 aineistot. Selvittää, miten hyvin nämä 2 tulosta samaan aikaan keskenään, myös suoritetaan Fisherin testiä perustuu satunnaistamista malliin.

p

-arvon päässä hypergeometrisen jakelu oli alle 2.2e-16, mikä tarkoittaa, että 2 tulokset samaan aikaan hyvin keskenään. Täten voimme päätellä, että meidän toteamus merkitystä Hongin koulutusjakson alusrakenne on hyvin tuettu meidän havainto muista riippumaton aineisto. Lisätietoja Tässä jaksossa kuvataan lisäyksessä S1.

Keskustelu

romaani analyysi viittaa siihen, seuraavat tulokset: 1) lomakelajitelmien päässä keskeiseltä tarttuvuus, reittejä syövän, ja NK-solujen välittämä sytotoksisuus ovat erittäin mukana varhain alkanut satunnaista CRC potilaita; ja 2) Yllättäen tekstinlouhintavälineiden analyysi ehdotti, että molekyyli funktio ennustaja geenin asetettu varhain alkanut satunnaista CRC liittyy polttovälin tarttuvuus ja NK-solujen sytotoksisuus. Alla olevassa tekstissä, keskustelemme mahdollisista molekyylitason mekanismeja tämän yhdistyksen suhteen immunosuppression ja EMT.

Immunosuppressio

Viime kirjallisuudessa [6], [11], [18], [ ,,,0],19], [22], [23], [24] on perustanut perustuvat puitteet, joissa vuorovaikutuksia kasvain ja immuniteetin arvellaan auttaa useita syöpäsolujen paeta immuuni-ryhmäveneillä käymällä läpi seuraavat 3 vaihetta lineaarisesti tai sekoitettu tavalla: elimination (immuunitutkimusohjelmasta), tasapaino (kasvain dormanssin), ja paeta (immunosuppressio). Erityisesti syöpäsolun pakenemaan immunosuppression [6], [8], [11], [19], [25], [26] on tutkittu laajasti, ja 2 eri immunosuppressiivisten soluja ajatellaan negatiivisesti säädellä kasvainten vastaisen immuunivaste: säätelijä-T-solujen (T

Reg) ja myelooinen johdettuja vaimennin soluja (MDSCs) [8], [11], [27], [28]. Käsittelemme alle roolit IFN-γ, muita sytokiineja, ja ennustaja geeniperimä kannalta nämä 2 tyyppisiä immunosuppressiivisia soluja varhain alkanut CRC potilailla.

On osoitettu aikaisemmin, että IFN-γ voi aiheuttaa aktivointi ja laajentaminen MDSCs paksusuolen syöpä [28], ja että aktivoitu MDSCs paitsi estää efektori-T-solujen aktiivisuuden /lisääntymiseen vaan aiheuttaa myös immunosuppressiivisia CD4

+ CD25

+ Foxp3

+ T

Reg soluja CD4

+ CD25

– T-solujen [6], [11], [28]. T

Reg-solut, jotka ekspressoivat myös CTLA-4, PD-1 ja PD-L1 on niiden solujen pinnalla, positiivisesti säädellä immunosuppressiivisten sytokiinien interleukiini (IL) -10 ja kasvaimen kasvutekijän beeta (TGF-β), joka voi myös aiheuttaa T

Reg erilaistuminen [6], [11], [29]. Koska T

Reg soluja löytyy kasvaimeen tunkeutuvia lymfosyyttejä (TIL) erilaisissa syövissä [6], [11], [29], myös normaalilta limakalvo CRC potilaat saattavat olla TIL läsnä immunosuppressiivista aktiivisuutta. ARG1 on myös keskeinen metabolisen entsyymin MDSCs negatiivisesti säädellä imusolufunk- kuluttaa tai eristämällä aminohappoarginiinista joka on kriittinen T-solujen toimintaa. Niinpä tarkastetaan geeni-ilmentymisen tasoja tutkitaan geenien (CD4, CD25, FOXP3, TGF-β, IFN-γ, IL-10: n, CTLA-4, PD-1-, PD-L1, ARG1) CRC-potilailla, ja vahvisti ne kaikki voimistussäädellään syöpäpotilaiden (taulukko 3).

Tuottaa geeniekspression tason näyttöä läsnäolon MDSCs CRC potilailla, me tarkastetaan (suoraan tai epäsuorasti) useita MDSC pintamerkkiaineita : CD11 c (ITGAX), CD11 (ITGAM), CD33, CD34, ja CD15 [6]. Huomattavaa on, että tutkimme FUT4 ja FUT9 sijasta CD15 koska CD15 ei ole proteiinia, mutta antigeenin syntetisoida FUT4 ja FUT9 [30]. Olemme havainneet, että kaikki markkerit, paitsi FUT4 ilmentyivät syöpäpotilailla (taulukko 3).

On osoitettu aikaisemmin, että syöpäsolut ilmentävät PD-L1 pinnallaan erittävät immunosuppressiivisten sytokiinien galektiini-1, IL- 6, IL-10, ja TGF-β, joka voi estää sytotoksisia CD8

+ T-solujen [11]. Lisäksi syöpäsolut tuottavat korkeampia indoliamiini-2,3-dioxygenase (IDO), voidaan estää hyökkäyksen NK-solujen ja T-soluja kuluttamalla tryptofaani välttämättömiä T-solun funktion [6], [11]. Esillä olevassa tutkimuksessa olemme vahvistaneet korkeampi ekspressiotaso tutkittiin geenien (PD-L1, galektiini-1, IL-6, IL-10, IDO, ja TGF-β) on syöpäpotilaiden (taulukko 3).

geenin ilmentymisen analyysi on esitetty taulukossa 3 viittaa siihen, että immunosuppressiivinen aktiivisuus on erittäin havaitaan normaalisti limakalvolla. Tämä havainto voi tarjota lisää tietoa ”kentän muutos” [31], jossa viitataan lisääntymistä ja antiapoptoottinen aktiivisuus normaalisti limakalvon vieressä kasvain. Toisin sanoen, anti-apoptoosin kentän muutos voisi hyötyä myös immunosuppression pakenemalla immuuni-raid.

etsiä enempää toiminnallinen jalostaminen ennustaja geenin asetettu kannalta immunosuppression, me syötetään ennustajan geeni asettaa osaksi PubGene [4] kanssa MeSH (www.nlm.nih.gov/mesh) termi ”immunosuppressiota” (avainsana ID: D007165). Tulos (tuloksia ei esitetty) saatu aikaan käsikirjoituksen valmistelu osoitti, että 4 geenit (

EGR1

,

FOS

,

UCHL1

, ja

VIP

) on yhteys immunosuppressio kirjallisuuden mukaisesti. Perustuu tarkastelun Ganea et al., Joka ehdotti PubGene, VIP (tunnettu immunoregulatorisia neuropeptidi) inhiboi proinflammatoristen sytokiinien ja indusoi T

Reg soluihin [32]. Muut viimeaikaiset tutkimukset tukevat myös immunosuppressiivisten roolit VIP [33], [34], koska VIP vapauttaa kollageenilla aiheutettu niveltulehdus ja sarkoidoosi indusoimalla CD4

+ CD25

+ Foxp3

+ T

Reg soluja CD4

+ CD25

– T-soluja. VIP on myös mukana immuuni etuoikeuksia silmässä estämällä T-lymfosyyttien aktivoitumista ja lisääntymistä [35]. Siten korkea VIP ilmentyminen CRC potilaat saattavat paikantaa toinen suuri immunoregulatooristen sytokiini analyysimme.

EMT

tarkasti myös ilmentymistaso EMT liittyvien geenien [9], [36], kuten matriisi proteaasit, invaasio molekyylejä, epiteelin /mesenkymaaliset markkereita, ja E-kadheriinin repressors. Huomasimme, että suurin osa niistä voimistussäädellään syöpäpotilaiden (taulukko 4). Siksi EMT [9] prosessi voi tapahtua syöpäpotilailla, ainakin mitä geeniekspression. Tämä havainto on yllättävä, että epätyypillinen tai precancerous solut voivat olla jopa normaalissa esiintyvät limakalvon solujen morfologian muutokset (esim EMT).

tutkia mahdollisuuksia roolit ennustajan geeniperimä, me input ennustin geeni asettaa osaksi PubGene [4] kanssa MeSH termi ”epiteelikasvaimet-mesenkymaalitransitioon” (avainsana ID: D058750). Tuolloin käsikirjoituksen valmistelu, 3 geenit (

EGR1

,

FOS

,

Cyr61

) pois ennustajan geenin asetettu löytyivät kirjallisuudesta on yhdistys EMT: n kanssa.

olemme erityisesti kiinnittäneet huomiota geenin

Cyr61

koska Cyr61 on ligandi, joka voi laukaista fokaalisen adheesion kautta. Monnier et ai. [37] osoittivat, että Cyr61-a vp 5 integriini aiheuttama etäpesäke oli mukana kasvainalueelle vaikutus sädehoidon jälkeen kun hyödyntäen HCT116 CRC solujohdannaiset vuonna hypoksinen olosuhteissa. Muita viimeaikaisten tutkimusten Cyr61 perustuva kehitys soluliikkuvuus haiman adenokarsinooma ja mahalaukun epiteelisolujen [38], [39] osoittaa, että Cyr61 on yksi tärkeimmistä molekyylien EMT, joka voisi antaa metastaattinen kyky ja soluliikkuvuus on primaarikasvaimen . Siten Cyr61 voi olla yksi ajo molekyylien parantamiseksi EMT liittyviä reittejä (Wnt ja PI3K /AKT signaalit) [9], [40] ja varhain alkanut CRC potilaiden kautta Cyr61-FAK akseli (kuva 3).

Toinen mielenkiintoinen havainto teimme siitä suhdetta tarkasteltaessa EMT ja ennustin geeni asetettiin VIP, joka on äskettäin raportoitu aiheuttavan EMT kanssa stimulaatio matriisin iiniproteaasien matriisimetalloproteinaasi (MMP) -2 ja MMP-9 eturauhasessa tuumorigeneesiin [41]. Huomasimme, että geenin ilmentymistä näistä 2 proteaasien todellakin voimistussäädellään syöpäpotilaiden (taulukko 4).

Sytokiinit yleisesti mukana sekä EMT ja immunosuppressio

Koska olemme löytäneet VIP on sytokiini osallistuu sekä EMT ja immunosuppressio, meidän havainto merkitsee paracrine välinen signalointi immuunisolujen ja erilaisia ​​kohdesoluja on mukana molemmissa prosesseissa. Olemme myös löytäneet lisää sytokiinin mukana 2 prosesseissa, että immunosuppressiivinen TGF-β (TGFB1; taulukko S5) [22], [29], [36], [42] on hyvin tunnettu EMT indusoijan [9], [43]. Todellakin, huomasimme, että suurin osa TGF-p: t ja niiden reseptorit voimistussäädellään CRC potilailla.

Johtopäätös

geenien ilmentyminen tietojen tarkastelu osoittaa, että ainakin 2 merkinnät (

VIP

,

Cyr61

) ennustavan geeniperimä toiminnallisesti mukana fenotyyppiset EMT induktion fokaalisen adheesion loppupään (Wnt, PI3K /AKT, MAPK) ja immunosuppressio (kuvio 6).