Krooninen sairaus

tiivistelmä

Ymmärtäminen heterogeeninen lääkevaste syöpäpotilaiden on välttämätöntä tarkkuutta onkologian. Edelläkävijä genomista analyysin yksittäisistä syöpä alatyyppejä ovat alkaneet tunnistaa keskeisiksi tekijöiksi vastarintaa, mukaan lukien säätely ylöspäin monilääkeaineresistenssi (MDR) geenejä ja mutaatiostatuksesta korjauksilla lääkekohteita. Nämä muutokset ovat riittäviä selittämään vain pieni osa väestöstä, ja lisäjärjestelyjä lääkeresistenssin tai herkkyyttä tarvitaan selittämään jäljellä kirjon potilaan vastausten lopulta saavuttaa tavoite tarkkuus onkologian. Oletimme, että yleiseurooppalainen syöpä analyysi

in vitro

lääkeherkkyyksiä useiden eri syövän suvusta parantaa havaitsemista tilastollisen yhdistysten ja tuottaa vakaampia ja mikä tärkeintä, toistuvia tekijöitä vasteen. Tässä tutkimuksessa kehitimme tilastollinen kehys, joka perustuu meta-analyysi ekspressioprofiileja tunnistaa yleiseurooppalainen syövän markkereita ja mekanismeja lääkkeen vaste. Käyttäminen Cancer Cell Line Encyclopaedia (CCLE), suuri paneeli useita satoja syöpäsolulinjojen lukuisia erillisiä suvusta, me tyypillistä tunnettuja ja uusia mekanismeja vastauksena sytotoksisten lääkkeiden kuten estäjät Topoisomeraasi 1 (TOP1, topotekaani, irinotekaani) ja kohdennetut hoidot, mukaan lukien estäjät histonideasetylaasien (HDAC, Panobinostat) ja MAP /ERK-kinaasien (MEK, PD-0325901, AZD6244). Erityisesti analyysimme sekaantunut vähennetään replikointi ja transkription hinnat sekä puute DNA-vaurioiden korjaus geenien resistenssiä TOP1 estäjiä. Konstitutiivinen aktivointi useita signalointipolkujen kuten interferoni /STAT-1 koulutusjakso on osallisena vastustuskyvyn pannulla-HDAC estäjä. Lopuksi useat säätelyhäiriöiden ylävirtaan MEK todettiin korvaavia resistenssimekanismeihin MEK estäjiä. Verrattuna vaihtoehtoisiin yleiseurooppalainen syövän analyysi strategioita, lähestymistapamme voi paremmin valaista asiaa huumeiden reagoinnin mekanismeja. Lisäksi kooste oletettujen merkkejä ja yksilöityjen mekanismien kautta analyysi voi toimia perustan tuleville tutkimuksia näitä lääkkeitä.

Citation: Wang K, Shrestha R, Wyatt AW, Reddy A, Lehár J, Wang Y , et ai. (2014) meta-analyysin toimintamalli luonteenomaiset Pan-Cancer mekanismit Drug Herkkyys solulinjoissa. PLoS ONE 9 (7): e103050. doi: 10,1371 /journal.pone.0103050

Editor: Caterina Cinti laitos Kliinisen fysiologian, c /o Toscana Life Sciences Foundation, Italia

vastaanotettu: 7. 2014; Hyväksytty: 30 toukokuu 2014; Julkaistu: 18 heinäkuu 2014

Copyright: © 2014 Wang et al. 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.

Data Saatavuus: Tällä kirjoittajat vahvistavat, että kaikki tiedot taustalla olevat havainnot ovat täysin saatavilla rajoituksetta. Kaikki CEL tiedostot ovat saatavilla GEO (GSE36139).

Rahoitus: Kirjoittajat ole rahoitusta tai tukea raportti.

Kilpailevat edut: Tällä tekijäkumppaneita AR ja JL ovat työntekijöitä Novartis Pharmaceuticals . Tämä ei muuta tekijöiden noudattaminen PLoS One politiikkaa jakaa tietoja ja materiaaleja.

Johdanto

Kuluneen vuosikymmenen aikana, syövän hoito on asteittain siirtymistä ”tarkkuus lääke ja tekemällä järkevä terapeuttinen päätöksiä potilaan syöpä perustuu niiden erilliset molekyyliprofiilin. Kuitenkin laaja tämän strategian hyväksymistä on vaikeuttanut täysin ymmärretty, että vaikuttavia tekijöitä, jotka ajavat kasvaimen vaste eri syöpälääkkeitä. Luonnostaan ​​eroja lääkeaineen herkkyys tai vastus on aiemmin johtuvan useita molekyyli- poikkeavuuksia. Esimerkiksi konstitutiivinen ilmentyminen lähes neljäsataa monilääkeaineresistenssi (MDR) geenejä, kuten ATP-sitova kasetti kuljettajat, voi antaa universaali lääkeresistenssin syöpä [1]. Samoin mutaatioita syövän geenien (kuten EGFR), jotka on selektiivisesti kohdistettu pienimolekyylisiä inhibiittoreita voidaan joko parantaa tai häiritä lääkeaineen sitoutumisen ja siten moduloida syöpälääkkeen vaste [2]. Huolimatta näistä havainnoista, kliinisen käännös MDR estäjät on mutkistavat haitallisia farmakokineettisiä yhteisvaikutuksia [3]. Samoin läsnäolo mutaatioiden kohdennettujen geenien voi vain selittää vastaus havaittu osa väestöstä, joka myös rajoittaa niiden kliinistä hyötyä. Esimerkkinä jälkimmäisestä, keuhkosyöpä aluksi herkkiä EGFR inhibition hankkia vastustuskyky, joka voidaan selittää EGFR mutaatioita vain puolessa tapauksista. Muut molekyylitason tapahtumia, kuten MET esikasvaintekijän monistuksia, on liittynyt resistenssin EGFR: n estäjien 20% keuhkosyövässä riippumatta EGFR mutaatioita [4]. Siksi on vielä tarvetta paljastaa uusia mekanismeja, jotka voivat vaikuttaa vaste syövän hoitomuotoja.

Historiallisesti geeniekspressioprofilointi on

in vitro

malleissa on ollut keskeinen rooli tutkinnassa vaikuttavien tekijöiden taustalla huumeiden vastauksena [5] – [8]. Erityisesti solulinja paneelit kootaan yksittäisten syöpätyyppien ovat auttaneet tunnistamaan merkkiaineita ennustava solulinjasuuntautuneita tiettyä lääkettä vasteita, kuten liittämällä P27 (KIP1) kanssa Trastutsumabi vastustusta rintasyöpiä ja yhdistää epiteelin-mesenkymaalitransitioon geenien resistenssiä EGFR: n estäjien keuhkojen syövissä [9] – [11]. Kuitenkin soveltaminen tämä strategia on rajoitettu kourallinen syöpätyyppien (esim rinta-, keuhko-) ja riittävästi vakiintuneesta solulinjasta malleja saavuttaa tilastollista tarvitaan uusia löytöjä.

Viimeaikaiset tutkimukset käsitellyt ongelmaa rajoitettu otoskokojen tutkimalla

in vitro

huumeiden herkkyys pannulla syövän tavalla, laajoilla solulinja paneelit, jotka yhdistävät useita syöpätyyppejä seuloa samasta huumeiden [7], [8], [12], [13]. Tällä tavalla yleiseurooppalaisen syöpä analyysi voi parantaa testauksen tilastollisiin yhdistysten ja auttaa tunnistamaan säädeltyyn geenejä tai onkogeenisten väyliä, jotka toistuvasti edistää kasvua ja selviytymistä kasvainten eri alkuperää [14], [15]. Yhteinen lähestymistapa käytetään yleiseurooppalaisen syövän analyysi suoraan altaat näytteitä erilaisista syöpä tyyppejä; kuitenkin, tämä on kaksi suurta haittoja. Ensinnäkin, kun näytteet pidetään yhdessä merkittäviä geeniekspressiota-lääkevaste yhdistysten läsnä pienempikokoisiin syövän suvusta voidaan peittää puute yhdistysten läsnä isommilla suvusta. Toiseksi, erilaisia ​​geeniekspressioiden ja huumeiden farmakodynamiikkaa arvot ovat usein linjaa erityisiä ja vailla eri syövän suvusta (kuvio 1A). Yhdessä nämä asiat vähentävät mahdollisia havaitsemaan mielekäs yhdistyksille yhteinen useille syöpään suvusta.

(A) Kaavamainen osoittavat varjopuolena on yleisesti käytössä yhdistetyssä syöpä lähestymistapa (PC-Pool), jonka mukaan geenien ilmentymisen ja farmakologiset profiilit näytteitä eri syövän suvusta ovat usein vailla ja siksi riittämättömiä kokoamalla yhteen yhdeksi analyysiin. (B) Workflow kuvaa meidän PC-Meta lähestymistapaa. Ensinnäkin kunkin syöpä sollinjaan yleiseurooppalaisen syöpä aineisto on itsenäisesti arvioitava geeniekspression-lääkevaste korrelaatioita sekä positiivista että negatiivista suuntaan (vaihe 2). Sitten, meta-analyysi menetelmää käytetään keräämään linjaa erityisiä korrelaatio tulokset ja määritellä yleiseurooppalainen syövän ilmaisun-vasteen korrelaatioita. Merkitys korrelaatiokäsite osoitetaan usean testi korjattu p-arvot (meta-FDR, vaihe 3). Seuraavaksi geenit, jotka merkittävästi korreloi lääkkeen vaste useille syöpään suvusta tunnistetaan yleiseurooppalainen syövän geenimerkkejä (meta-FDR 0,01; vaihe 4). Lopuksi biologinen väyliä merkittävästi rikastettu löysi joukko yleiseurooppalaisen syövän geenimerkkejä tunnistetaan yleiseurooppalainen syövän mekanismeja vasteen (PI Pisteet 1,0; vaihe 5). Osajoukko yleiseurooppalaisen syövän markkereita korreloi lääkkeen vaste yksittäisissä syövän suvusta valitaan linjaa-markkereita. Osallistuminen tasot yleiseurooppalaisen syövän mekanismeja yksittäisissä syövän suvusta lasketaan reitin rikastamiseen analyysi näistä linjaa-markkereita.

ongelmien ujutetaan suoran yhdistämisen tietojen kehitimme tilastopuitteet perustuvat meta-analyysi kutsutaan PC-Meta ”. PC-Meta tunnistaa yleiseurooppalaisen syövän markkereita ja mekanismeja lääkevaste testaamalla geenin ilmentymisen-lääkevaste yhdistysten kussakin syövän linjaa erikseen ja yhdistämällä tulokset kustakin linjaa. Ennen tutkimukset ovat menestyksekkäästi sovellettu meta-analyysit yhdistämään ristiriidassa genomista aineistot yhden syövän tyyppi ja yhdistää aineistoja eri syövistä tunnistaa yhteisiä mekanismeja syövän taudin alkamisen ja etenemisen [16] – [18]. Tietääksemme tämä on ensimmäinen tutkimus hyödyntää meta-analyysin perusteella määritellään luontaisten yleiseurooppalaisen syöpä tekijöihin vaste syöpähoidon.

Materiaalit ja menetelmät

Cancer Cell Line Encyclopaedia (CCLE ) Dataset

CCLE yleiseurooppalainen syövän aineisto tässä tutkimuksessa käytetyt kattaa 1046 syöpä johdetut solulinjat 24 syövän tyypit ja seulottiin farmakologisen herkkyyttä 24 syöpälääkkeen yhdisteet [8]. Esikäsitellyn geenien ilmentyminen ja huumeiden herkkyys tietoja suoraan saatu CCLE hankkeen (https://www.broadinstitute.org/ccle/home; GSE36139). Solulinjoja profiloitu ennen hoitoa geenien ilmentymisen käyttäen Affymetrix U133plus2.0 array, ja mutaatioita 33 tunnetaan syövän geenien massaspektrometrisia genotyypitys (OncoMap). Estävä pitoisuus 50 (IC 50) arvot ekstrapoloitu alkuperäisessä tutkimuksessa saadut annosvastetiedot käytettiin mittana lääkkeen tehokkuutta.

Meta-analyysin lähestymistavan Pan-Cancer Analysis

PC-Meta lähestymistapa tunnistamiseksi yleiseurooppalaisen syövän markkereita ja mekanismeja lääkkeen vaste on esitetty kuvassa 1B. Aluksi jokainen syöpä sollinjaan yleiseurooppalaisen syövän aineisto käsiteltiin erillisenä aineisto ja itsenäisesti arvioida assosiaatioita lähtötilanteen geeniekspressiotasot ja huumeiden vasteen arvoja. Nämä sukulinja-erityinen ilmaisu-vaste korrelaatiot laskettiin Spearmanin rank korrelaatio testi. Suvusta, joissa havaittiin vähän ero huumeiden herkkyyden arvo (joissa on vähemmän kuin kolme näytettä tai log

10 (IC 50) alueella alle 0,5) jätettiin analyysin ulkopuolelle.

Tämän jälkeen tulokset yksittäisistä linjaa erityisiä korrelaatio analyysit yhdistetään käyttämällä meta-analyysi määrittää yleiseurooppalaisen syövän ilmaisun-vasteen yhdistyksiä. Käytimme Pearsonin menetelmällä [19], joka on yksisuuntainen Fisherin menetelmä meta-analyysi. Fisherin menetelmä on standardi tekniikka, joka koostaa useita p-arvot yhdeksi meta P-arvo, jossa pienen meta P-arvo osoittaa merkittävää ilmentymistä-vasteen korrelaatio yhden tai useamman syövän suvusta. Pearsonin menetelmää voidaan vähentää vääriä yhdistysten johtuvat ristiriitaisia ​​suuntiin korrelaation eri suvusta. Se yhdistää yksittäiset linjaa p-arvoja positiivisten ja negatiivisten korrelaatiot erikseen ja palauttaa sitä merkittävämpi on kaksi yhdistettyä arvoa (meta P

+ ja meta P

-) kuin lopullinen meta P-arvo (meta P *) . Tästä usean testin korjattu meta P-arvo (meta-FDR) laskettiin käyttäen Benjamini-Hochberg (BH) menetelmällä. Jokaista huume, geenit meta-FDR 0,01 katsottiin yleiseurooppalaisen syövän markkereita vasteen.

Seuraavaksi yleiseurooppalainen syövän mekanismeja vasteen paljastettiin suorittamalla reitin rikastamiseen analyysin löysi yleiseurooppalaisen syövän markkereita käyttäen nerokkuus Pathway Analyysiohjelmisto (IPA, kekseliäisyyttä Systems, Inc., Redwood City, CA). Tilastollinen yliedustus kanoninen IPA polkuja laskettiin Fischerin tarkkaa testiä ja BH usean kokeen korjaus menetelmää. A ’polku osallistuminen (PI) pisteet ”laskettiin kullekin reitin kuin -log

10 (BH-korjattu polku rikastamiseen p-arvo). Väylät PI pisteet 1,0 katsottiin merkitsevästi yhteydessä lääkkeen vaste.

Lopuksi koska yleiseurooppalainen syövän markkereita voivat olla merkityksellisiä vain osan syövän suvusta, määrittelimme sarjaa liittyvien geenien vaste kussakin linjaa koska linjaa-markkereita. Lineage-spesifisten johdettiin alaryhmässä yleiseurooppalaisen syövän merkkiaineiden korreloi merkitsevästi vasteen tietyllä sukujuuret (Spearmanin rank korrelaatio testin p-arvo 0,05 | Spearmanin korrelaatiokertoimen | 0,3). Koska yleiseurooppalainen syövän mekanismeja voi samalla tavoin olla mukana vain osan syöpä suvusta, niiden osallistuminen kussakin sukujuuret rajattiin läpi reitin rikastamiseen analyysi solulinjasuuntautuneita erityisiä geenimerkkejä edellä kuvatulla tavalla.

Alternative Approaches to Pan- syöpä Analysis

Kartoitimme PC-Meta kahta vaihtoehtoista lähestymistapaa käytetään yleisesti aikaisempien tutkimusten tunnistamiseksi yleiseurooppalaisen syövän markkereita ja mekanismeja. Yksi niistä, joita me kutsutaan ”PC-allas”, tunnistaa yleiseurooppalainen syövän markkereita kuten geenejä, jotka korreloivat lääkevaste yhdistetyssä aineisto useiden syövän suvusta [8], [12]. Tilastollinen merkittävyys määritettiin perustuu samaan tilastollinen testi Spearmanin listalla korrelaatio BH useita testi korjaus (BH-korjattu p-arvojen 0,01 | Spearmanin rho, r

s | 0,3). Pan-syöpä mekanismeja paljastuivat suorittamalla reitin rikastamiseen analyysin seuraavilla yleiseurooppalaisen syövän markkereita.

Toinen vaihtoehto, jota me kutsutaan ”PC-Union”, naiivisti tunnistaa yleiseurooppalainen syövän markkereita kuin liiton response- liittyvät geenit havaittiin kussakin syövän linjaa [20]. Response liittyviä markkereita kunkin sukujuuret tunnistettiin myös käyttämällä Spearmanin rank korrelaatio testin BH useita testi korjaus (BH-korjattu p-arvojen 0,01 | r

s | 0,3). Pan-syöpä mekanismeja paljastuivat suorittamalla reitin rikastamiseen analyysi kollektiivinen joukko vasteen liittyvien merkkiaineiden merkittävä kaikissa suvusta.

Tulokset ja keskustelu

strategia Pan-Cancer Analysis

Olemme kehittäneet PC-Meta, kaksivaiheinen yleiseurooppalainen syöpä analyysi strategian tutkimaan molekyyli- determinantit lääkevaste (kuvio 1 B). Lyhyesti, ensimmäisessä vaiheessa, PC-Meta arvioi korrelaatiot geeniekspressiotasot kanssa lääkevaste arvoja kaikessa syövän suvusta itsenäisesti ja yhdistää tulokset tilastollisessa tavalla. Meta-FDR arvo lasketaan kullekin geeniä käytetään paikantaa geenejä, jotka toistuvasti liittyy vasteen useilla syövän tyypit ja siksi ovat mahdollisia yleiseurooppalaisia ​​syövän markkereita. Toisessa vaiheessa, yleiseurooppalainen syövän geenimerkkejä kartoitetaan soluun signaalinvälitysreittien valaista yleiseurooppalainen syövän mekanismeja lääkkeen vaste. Testata lähestymistapaa, haimme PC-Meta että CCLE aineisto, suuri yleiseurooppalainen tasyöpäsolulinja paneeli, joka on laajasti seulottiin farmakologisen herkkyyttä lukuisia syöpälääkkeitä. PC-Meta arvioitiin kahta yleisesti käytössä yleiseurooppalainen syöpä analyysi strategioita, jota kutsutaan ”PC-allas” ja ”PC-Union”. PC-allas tunnistaa yleiseurooppalaisen syövän markkereita kuten geenejä, jotka liittyvät lääkkeen vaste yhdistetyssä aineisto syövän suvusta. PC-Union, yksinkertaistaen lähestymistapa meta-analyysi (ei perustu tilastollisiin toimenpiteistä), tunnistaa yleiseurooppalainen syövän markkereita kuin liitto vasteen korreloi geenien havaittiin kussakin syövän linjaa. Muita yksityiskohtia PC-Meta, PC-allas, ja PC-Union on aikaansaatu Menetelmät jaksossa.

Valitsemalla CCLE yhdisteet Soveltuu Pan-Cancer Analysis

24 yhdisteitä saatavilla CCLE resurssi arvioitiin määrittää niiden sopivuus yleiseurooppalaisen syöpä analyysi. Kahdeksan yhdisteet, yksikään yleiseurooppalaisen syöpä analyysimenetelmiä palasi riittävä markkereita (yli 10-geenejä) seurannasta ja sen vuoksi jätetty myöhempää analyysia (taulukko S1). Yksilöllisten merkkiaineita nämä lääkkeet voivat johtua joko epätäydellisen yhdisteen seulonta (eli suoritetaan pieni määrä syövän suvusta) kuten esimerkiksi Nutlin-3, tai syöpä tyyppi spesifisyys yhdisteiden kuten esimerkiksi Erlotinibi, mikä on tehokkain EGFR-addicted ei-pienisoluisen keuhkosyövässä (kuva S1). Seitsemän ylimääräistä yhdisteitä, kuten L-685458 ja Sorafenibi, näytteillä dynaaminen vaste fenotyyppejä vain yhdessä tai kahdessa suvusta ja myös pidetä sopivana yleiseurooppalaisen syövän analyysi (kuvio 2, kuvio S1). Vaikka PC-allas strategia tunnistettu lukuisia geenimerkkejä liittyy vastaus näihin seitsemään yhdisteitä, lähellä tarkastus Näiden merkkiaineiden osoitti, että monet heistä todella vastasi molekyylien väliset erot suvusta sijaan asiaan vaikuttavia tekijöitä huumeiden vastausta. Esimerkiksi L-685458, estäjä AβPP γ-sekretaasiaktiivisuudessa, näkyy vaihteleva herkkyys hematopoieettisten syöpäsolulinjoissa ja ensisijaisesti vastus kaikissa muissa syöpään suvusta. Tämän seurauksena tunnistetut 815-geenin markkereita pääasiassa rikastettiin biologisia toimintoja, jotka liittyvät hematopoieettisen järjestelmän kehittäminen ja Immune Response (taulukko S2). Tämä korostaa rajoitukset suoraan kokoamalla tietoa erillisiä syöpään suvusta. Jäljelle jäävistä yhdeksästä yhdisteet, keskityimme viisi lääkkeitä, jotka kuuluivat erillisiä luokkia estäjien (kohdistaminen TOP1, HDAC, ja MEK) ja sillä oli laaja vasteita useita syövän suvusta (kuvio 2, taulukko 1).

Boxplots osoittaa jakelua huumeiden herkkyys arvoista (perustuu IC50) kussakin syöpä linjaa kuhunkin syöpälääke. Esimerkiksi useimmat syöpä suvusta ovat resistenttejä L-685458 (IC 50 noin 10

-5 M) paitsi hematopoeettisten syöpiä (IC 50 10

-5 ja 10

-8 M). Näytteiden määrä on syöpä sukujuuret seuloa lääkevaste on esitettävä vastaavassa boxplot. Yhdisteet merkitään sinisellä tekstissä näytteillä monenlaisia ​​vastauksia useita syövän suvusta ja valittiin analysoitavaksi tässä tutkimuksessa, kun taas yhdisteet merkitään punaisella tekstillä ovat esimerkkejä yhdisteistä pois analyysistä. Syöpä sukuperää lyhenteet – AU: autonominen; BO: luu; BR: rinta; CN: keskushermosto; EN: endometriumin; HE: hematopoieettisia /imukudoksen; KI: munuainen; LA: paksusuolen; LI: maksa; LU: keuhko; OE: ruokatorvi; OV: munasarja; PA: haima; PL: keuhkopussi; SK: iho; SO: pehmytkudoksen; ST: vatsa; TH: kilpirauhasen; UP: ylempi ruoansulatuskanavan; UR: virtsan

Luonnostaan ​​taustatekijöitä vastaus TOP1 estäjät (Topotekaani ja irinotekaanin) B

Topotekaani ja irinotekaanin ovat sytotoksisia chemotherapies jotka estävät TOP1 entsyymiä. Ne häiritsevät normaalia replikaatiota ja transkriptiota prosessien aiheuttaa DNA-vaurioita ja apoptoosin nopeasti jakautuvat solut. Resistenssin TOP1 inhibitio voi tapahtua seurauksena mutaatioita TOP1 tai soluissa, jotka eivät olleet DNA: n replikaatio; katsoo, yliherkkyys voi aiheutua puutteista tarkistuspisteen ja DNA-korjaus reittejä [21].

CCLE paneeli, nämä kaksi TOP1 estäjät osoittivat suunnilleen samanlaiset farmakologiset vaikutukset perustuvat IC 50-arvot (kuva 2). Käytimme PC-Meta kullekin huumeiden aineisto ja tunnistettu 757 ja 211 yleiseurooppalainen syöpään geenimerkkejä liittyy vastauksena Topotekaanin ja irinotekaanin (taulukko 1, taulukko S5). Ristiriitainen määrä markkereita tunnistettu näiden kahden lääkkeet voivat olla seurausta eroista huumausaineiden toimista tai eri määrä solulinjoja seulotaan jokaisen lääkkeen – 480 Topotekaani ja 303 irinotekaanin. Siitä huolimatta, 134 ulos 211 (63,5%) geenimerkkejä tunnistettu Irinotecan edelleen päällekkäin tarkoituksiin määritellyistä Topotekaani ja todennäköisesti liittyy yleisten mekanismien TOP1 esto (taulukko 1).

Out of 134 yhteisten geenien tunnistettu kaksi huumeiden PC-Meta (taulukko S3), monet ovat korreloi voimakkaasti vaste (perustuu meta-FDR arvot) ja ovat tunnettuja toimintoja, jotka voivat vaikuttaa sytotoksisuutta TOP1 estäjiä. Esimerkiksi alkuun geenimarkkeri Schlafen perheenjäsen 11 (SLFN11) osoitti lisääntynyt ilmentyminen solulinjoissa herkkiä sekä Topotekaani ja irinotekaanin kymmenessä yksittäisten syöpä suvusta (kuvio 3A). Tämä merkittävä kehitys (meta-FDR = 6,4 × 10

-18 varten Topotekaani ja 1,9 × 10

-10 irinotekaanin; katso menetelmät) yhtyy viimeaikaiset tutkimukset rajaamista SLFN11 rooli herkistävät syöpäsolujen DNA: ta vaurioittavien aineiden by valvoa solusyklin pysähtymiseen ja apoptoosin induktion [8], [22]. Toinen top merkki, korkean liikkuvuuden ryhmä laatikko 2 (HMGB2), on välittäjäaine genotoksinen stressin vastaus ja oli vähentynyt ilmentyminen solulinjoissa resistentti TOP1 estäjien useita suvusta (kuvio 3B, meta-FDR = 1,7 × 10

– 07 Topotekaani ja 3,7 × 10

-03 irinotekaanin). Tämä on sama kuin aiempien havaintojen osoittavat, että kumotaan HMGB2 ilmaisun tuloksia vastustuskykyä kemoterapian aiheuttaman DNA-vaurion [23]. Samoin BCL2-Associated transkriptiotekijä 1 (BCLAF1), säädin apoptoosin ja kaksijuosteisen DNA korjaukseen, myös säädellä vähentävästi lääkeresistenttiä solulinjoja (meta-FDR = 4,8 × 10

-04 varten Topotekaani ja 1.9 x 10

-03 for Irinotecan), joka on yhtäpitävä sen aiemmin havaittu tukahduttaminen luonnostaan ​​säteilyresistenteille solulinjoissa [24].

sirontakaavioissa osoittavat korrelaation geeniekspressiota ja farmakologisen vasteen arvot useiden syövän suvusta , jossa säätely ylöspäin SLFN11 ja HMGB2 korreloi lääkeaineen herkkyys (merkitty pienempi IC 50-arvot).

tutkimiseksi yleiseurooppalainen syövän mekanismit vaihtelut topotekaani vastaus, kartoitimme koko joukko yleiseurooppalaisen syöpä geenimerkkejä tunnistetaan PC-Meta päälle vastaavan solun signalointipolkujen (käyttäen IPA koulutusjakson rikastamiseen analyysi). Jokainen polku on määritetty ”polku osallistuminen (PI) pisteet” määritellään -log

10 koulutusjakson rikastamiseen p-arvo, ja polkuja PI tulokset = 1 katsottiin olevan merkittävä vaikutus vasteen. On Topotekaani aineisto, PC-Meta ilmenee 15 yleiseurooppalainen syöpä väyliä merkitystä lääkkeen vaste (PI pisteet = 1,3-6,6), merkittävimpien väyliä liittyvät solukierron säätelyssä ja DNA-vaurioiden korjaus (kuvio 4A, taulukko 2). Sen sijaan samassa rikastamiseen analyysi tuotti vain 3 merkittävästi rikastettu väyliä PC-allas markkereita eikä merkittäviä väyliä PC-Union markkereita. On selvää, tunnistaminen merkittävämpiä väylät PC-Meta voidaan katsoa lisääntynyt valta lähestymistapamme paikantaa muita mahdollisesti merkitystä geenimerkkejä verrattuna PC-allas ja PC-Union (757 vs. 474 ja 61 vastaavasti, taulukko 1) .

(A) Pan-syöpä reittejä kanssa merkittävä osallistuminen lääkevaste havaitsee PC-Meta, PC-allas, PC-Union lähestyy (vasemmalla). Nämä toteutustavat voidaan jakaa kuuteen biologisia prosesseja (erottaa taustaväri), jotka lähenevät kahteen erilliseen mekanismeista. Osallistuminen taso Näiden yleiseurooppalaisen syövän reittejä ennustaa erilaisia ​​lähestymistapoja on kuvattu sininen vaakaviivaa. Pathway osallistumista kussakin syövän sukujuuret ennusti PC-Meta osoitetaan intensiteetti punaisen täyttöjä vuonna vastaavaan taulukossa (oikealla). Pan-syöpä ja sukua erityisiä polun osallistuminen (PI) tulokset on johdettu koulutusjakson rikastamiseen analyysin ja lasketaan -log

10 (BH-oikaistu p-arvot). Vain alkuun reitit PI tulokset 1.3 on esitetty. Syöpä sukuperää lyhenteet – AU: autonominen; BO: luu; BR: rinta; CN: keskushermosto; EN: endometriumin; HE: verta muodostavien /lymfaattisessa; KI: munuainen; LA: paksusuolen; LI: maksa; LU: keuhko; OE: ruokatorvi; OV: munasarja; PA: haima; PL: keuhkopussi; SK: iho; SO: pehmytkudoksen; ST: vatsa; TH: kilpirauhasen; UP: ylempi ruoansulatuskanavan; UR: virtsan (B) Ennustettu tunnettuja ja uusia mekanismeja luontainen vastauksena TOP1 esto. Puna- ja vihreä-fill osoittavat lisääntynyt ja aktiivisuuden vähenemistä lääkeresistenttiä solulinjoja vastaavasti. (C) Heatmap osoittaa geenien ilmentymistä solussa syklin nukleotidisynteesiä, ja DNA-vaurioiden korjaamiseen väyliä korreloivat Topotekaani vaste useita syövän suvusta.

reitit havaitsee PC-Meta lähenivät päälle kaksi suurta mekanismeja, jotka voisivat vaikuttaa kemoterapian vastaus: solujen kasvu ja kromosomi epävakaus (Kuva 4A-B). Kaikki geenit osallistuvat solusyklin kontrolli, DNA transkriptio, RNA kääntämisen ja nukleotidisynteesiä prosesseja alassäädetty kemoterapiassa kestävä solulinjoja, joka ehdotti hitaampi kasvu kinetiikka mekanismina vastarintaa. Useimmat liittyvien geenien DNA-vaurioiden korjaus ja solusyklin Checkpoint asetusta myös säädellä vähentävästi resistenttejä solulinjoja. Tämä voi näkyä counterintuitive koska korjaus väyliä tyypillisesti lieventää DNA-vaurioita aiheuttama solukuolema (kuten aiheuttama TOP1 estäjät). Kuitenkin joidenkin komponenttien geenien (kuten RAD51, BRCA2, ja SLL-perheen geenien) ovat myös keskeisiä säätelijöitä genomista vakauden ja niiden häiriöitä voi heijastaa genomin epävakautta fenotyyppi, joka on luonnostaan ​​vastustuskykyinen genotoksisten stressiä kemoterapiaa [25], [ ,,,0],26]. Itse asiassa, meidän havainto yhtyy äskettäin raportoitu DNA korjaus geeni allekirjoituksen, joka oli ennustava molempien homologisten korjaus tukahduttaminen edistää genomiin epävakautta sekä herkkyys kemoterapia potilastutkimuksissa [27]. Rikastus analyysi suoritetaan Irinotecan merkki set osoittivat samanlaisia ​​säädeltyyn väyliä liittyvät solusyklikontrollin ja DNA-vaurioiden korjaus (taulukko S6). Tämä viittaa nämä kaksi mekanismia ovat yleensä tärkeitä hallintaan TOP1 eston.

Koska toistuva lääkevaste reittejä voi olla mukana vain osan syöpätyyppien, pyrimme rajata laajuutta niiden roolit kussakin syövän linjaa. Osajoukko yleiseurooppalaisen syövän markkereita korreloi merkitsevästi vasteen kullakin syöpätyypin valittiin ”linjaa-markkereita”. Sitten jokaisen sarjan linjaa-markkereita arvioitiin väkevöimiseen laskea PI pisteet kullekin yleiseurooppalaisen syövän reitin kussakin linjaa. Mielenkiintoista, yleiseurooppalainen syöpä väyliä merkitystä Topotekaani vastaus osoittivat selvää linjaa-eroja (kuvio 4A). Luonnostaan ​​vaste virtsan, munasarjojen ja paksusuolen syöpiin ilmestyi näkyvästi vaikuttaa läpi useita mekanismeja kuten solukierron säätelyssä, nukleotidisynteesiä, ja DNA korjaus väyliä (kuvio 4C), kun taas vaste keskushermoston syövät ensisijaisesti tarvitsevat EIF2 signalointi. Kolmasosa syöpä suvusta ei liity mihinkään yleiseurooppalaisen syövän reagoinnin mekanismeja. Suvusta ilman merkittäviä PI tulokset olivat yleensä vähemmän havaita sukujuuret-markkereita (kuvio 4A), mutta ei kaikissa tapauksissa – luun ja kohdun limakalvon syöpien oli samanlainen määrä markkereita virtsan ja paksusuolen syöpiin, kaksi suvusta merkittävimpien PI tulokset.

luonnostaan ​​taustatekijöitä vastaus HDAC estäjä (Panobinostat) B

Panobinostat (LBH-589) on yleiseurooppalainen histonideasetylaasi- (HDAC) estäjä, joka aiheuttaa hyperasetylaation histoni ja ei-histoniproteiineista . Tämä laukaisee useita syövän mekanismeja sekä transkription ja translaation jälkeisiä prosesseja, mukaan lukien aktivoituminen apoptoottisten reittien ja hajoaminen onkogeenisten HSP90 asiakkaan proteiinit [28]. Resistenssin HDAC inhibition on liittynyt lukuisia mekanismeja mukaan lukien täytäntöön ekspression anti-apoptoottisten proteiinien, MAPK /PI3K /STAT3 signalointireittien, ja aktivaation reitin [28].

soveltaminen PC- Meta-analyysi tunnistettu 542 yleiseurooppalainen syöpään geenimerkkejä liittyy luontainen vaste Panobinostat (taulukko 1, taulukko S5). Yksi alkuun merkkiaineiden tunnistetaan PC-Meta oli histoni liasetyylitransferaasi (HAT) entsyymi EP300, joka antagonisoi HDAC: t. Se oli vähentänyt ilmentymistä lääkeresistenttiä solulinjojen viidessä eri syövän suvusta (kuvio 5A, meta-FDR = 8,9 × 10-3). Aiemmissa tutkimuksissa, alempi EP300 ilmentyminen on osoitettu tehostavan HDAC vaikuttaa ja lieventämään HDAC inhibition [28]. Toinen mielenkiintoinen top yleiseurooppalainen syöpää geenimerkkitietoa, PEA-15, on apoptoosin vastaisen toiminnan ja oli säädellään ylöspäin resistenttiä solulinjoissa seitsemän syövän suvusta (kuvio 5B, meta-FDR = 2,7 × 10-5). Koska PEA-15 yliekspressio voi estää FAS /TNFa-välitteistä solukuolemaa, se voi ehkäistä vaikutuksia HDAC estäjien ulkoista apoptoottista polku [28], [29].

sirontakaavioissa osoittavat korrelaation geenien ilmentymistä ja farmakologisen vasteen arvot useiden syövän suvusta, jossa alas-säätely EP300 ja säätely ylöspäin PEA15 korreloi lääkeresistenssin (merkitty suurempi IC 50-arvot).

tutkimiseksi yleiseurooppalaisen syövän mekanismeja vastaus Panobinostat, sovelsimme polku rikastamiseen analyysi joukko PC-Meta yleiseurooppalaisen syöpää geenimerkkejä. Tämä paljastui 20 väyliä merkittävästi liittyy vasteen PI tulokset vaihtelevat 1,0-4,0 (kuvio 6A; taulukko 2). Sen sijaan, rikastus perustuva analyysi geenimerkkejä johdettu PC-allas ja PC-Union tunnistettu vain 6 ja 8 polkuja vastaavasti, vaikka PC-allas lähestymistapaa edellyttäen suurempi määrä geenimerkkejä kuin PC-Meta (723 vs 542). PI pisteet yleisesti havaittu väyliä (esim. Maksan stellate Cell Activation) olivat merkittävästi korkeammat geenimerkkejä johdettu PC-Meta verrattuna kaksi vaihtoehtoista yleiseurooppalainen syövän analyysimenetelmiä. Samanlaisia ​​meidän päätelmiä TOP1 inhibiittorit, PC-Meta toimivat paremmin kuin vaihtoehtoiset lähestymistavat tunnistamisessa reittejä mahdollisesti mukana vastauksena Panobinostat.

(A) Pan-syöpä reittejä merkittäviä osallistumista lääkevaste havainnut PC- Meta, PC-allas, PC-Union lähestyy (vasemmalla). Ennustettu osallistuminen taso näiden yleiseurooppalaisen syövän reittejä eri lähestymistapoja on kuvattu sinisillä vaakapalkeilla (keskellä). Joka edistää näiden yleiseurooppalaisen syövän reittejä kunkin syöpää sukujuuret ennusti PC-Meta osoitetaan intensiteetti punaisen täyttöjä vuonna vastaavaan taulukossa (oikealla). Pan-syöpä ja sukua erityisiä polun osallistuminen (PI) tulokset on johdettu koulutusjakson rikastamiseen analyysin ja lasketaan -log

10 (BH-oikaistu p-arvot). Vain alkuun reitit PI tulokset 1.3 on esitetty. Syöpä sukuperää lyhenteet – AU: autonominen; BO: luu; BR: rinta; CN: keskushermosto; EN: endometriumin; HE: verta muodostavien /lymfaattisessa; KI: munuainen; LA: paksusuolen; LI: maksa; LU: keuhko; OE: ruokatorvi; OV: munasarja; PA: haima; PL: keuhkopussi; SK: iho; SO: pehmytkudoksen; ST: vatsa; TH: kilpirauhasen; UP: ylempi ruoansulatuskanavan; UR: virtsan (B) ennustettu rooli STAT /interferoni-signalointireitin in Panobinostat inhibition. Puna- ja vihreä-täytöt ilmaisee nousi ja laski geeniekspression lääkeresistenttiä solulinjoja vastaavasti. (C) Heatmap osoittaa geenien ilmentymistä STAT- /interferoni-reitin korreloivat Panobinostat vaste useita syövän suvusta.

Yleiseurooppalainen syövän reittejä ennusti PC-Meta olla useimmat liittyvät vaste oli interferoni Signaling, glukokortikoidireseptoriin (GR) Signaling, ja Maksan stellate Cell (HSC) Activation (kuvio 6A).