Krooninen sairaus

tiivistelmä

Background

Verisuonten endoteelisolujen myötävaikuttaa patogeneesiin lukuisten ihmisten sairauksia aktiivisesti säätelemällä strooman tulehdusreaktio; kuitenkin, tiedetään hyvin vähän siitä, rooli endoteelisolujen tulehduksen kasvua ihmisen kasvaimista, ja sen vaikutus ennusteeseen ihmisen syövissä.

Methods

Käyttäen kokeellisessa mallissa tuumorinekroositekijä-alfa (TNF-α) -välitteisen tulehdus, me tunnettu siitä, tulehduksellinen geeniekspression immunopuhdistetun kasvaimeen liittyvien endoteelisolujen. Nämä geenit muodosti perustan Monimuuttuja molekyyli- ennustaja kokonaiselinaika, joka oli koulutettu ja validoitu neljän tyyppisiä ihmisen syövän.

Tulokset

Kerromme että ilmentyminen kokeellisesti johdettu kasvaimen endoteelin geenejä erottaa patologisen kudosnäytteiden terveillä useissa ihmisen sairauksiin liittyy krooninen tulehdus. Me koulutettu näiden geenien ihmisen syövän aineistot ja määritelty kuuden geenin tulehduksellinen allekirjoitus, joka ennusti vähensi eloonjäämiseen rintasyövän, paksusuolen syöpä, keuhkosyöpä, ja gliooma. Tämä endoteelin johdettuja allekirjoitus ennustettu tulos riippumatta, mutta yhteistyökykykyisiä, vakio kliinisiä ja patologisia ennustavat tekijät. Yhdenmukaisesti näiden havaintojen, ilmastoitu elatusaineet ihmisen endoteelisolujen stimuloida proinflammatoristen sytokiinien vauhditti ihmisen paksusuolen ja rintasyövistä immunodefisienttien hiirissä verrattuna elatusainetta käsittelemättömästä endoteelisoluissa.

Johtopäätökset

Tämä tutkimus tarjoaa ensimmäisen ennustetekijöiden syövän geeni allekirjoitus johdettu kokeellinen malli kasvaimeen liittyvien endoteelisolujen tulehdus. Tulokset tukevat käsitystä, että aktivoituminen tulehduksellinen reittejä kuin pahanlaatuinen kasvain infiltroituneen endoteelisolujen edistää kasvaimen kasvua ja etenemistä useissa ihmisen syövissä. Mikä tärkeintä, nämä tulokset tunnistaa endoteelisolujen johdettuja tekijöitä, jotka voisivat toimia mahdollisina kohteina hoidon erilaisissa ihmisen syövissä.

Citation: Pitroda SP, Zhou T, Sweis RF, Filippo M, Labay E, Beckett MA, et ai . (2012) Kasvaimen Endothelial tulehdus ennustaa kliinistä hyötyä erilaisissa ihmisen syövissä. PLoS ONE 7 (10): e46104. doi: 10,1371 /journal.pone.0046104

Editor: Sharon A. Glynn, National University of Ireland Galway, Irlanti

vastaanotettu: 14 maaliskuu 2012; Hyväksytty: 28 elokuu 2012; Julkaistu: 04 lokakuu 2012

Copyright: © Pitroda 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.

Rahoitus: Näitä tutkimuksia tukivat rahoitusta Virginia ja DK Ludwig Fund for Cancer Research (RRW), Lung Cancer Research Foundation (RRW), Chicago kasvain Institute (RRW), ja aivosyövän Program Project (PO1 CA 07193312) (RRW) lisäksi , Yhdysvaltojen National Institutes of Health myöntää HL58064 (JGNG), HL98050 (JGNG), ja HL105371 (JGNG) ja antelias lahja Foglia perhe (RRW). 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

viime vuosikymmenen aikana, käsityksemme tuumoribiologiassa on laajentunut käsittämään isäntä peruskudoselementeistä tärkeinä determinantteja pahanlaatuisiksi ja eteneminen [1]. Therapies kohdistaminen stroomasolut ovat osittain johtui molekulaarinen kasvaimen strooman vuorovaikutusta. On paljon todisteita siitä, että strooman tulehdus myötävaikuttaa leviämisen ja selviytymistä pahanlaatuisia soluja, helpottaa perimän epävakaisuuden, stimuloi angiogeneesiä ja etäpesäkkeiden, ja muuttaa vaste syöpälääkkeiden [2], [3]. Kun kroonisesti tuotettu kasvaimen mikroympäristössä, TNF-α on tärkeä välittäjäaine strooman tulehduksen [3]. TNF-α on tärkeää alussa tapahtumia kasvainten synnyssä, ohjaamiseksi cascade sytokiinien, kemokiinien, adheesiomolekyylien, ja pro-angiogeeninen toiminta [2], [3]. Kaikkein hyvin tunnettu toimia pahanlaatuisten-soluista peräisin TNF-α ovat verisuonten endoteelisoluissa. Verisuonten endoteelisolujen osallistuvat aktiivisesti ja säännellä tulehdusreaktio sekä normaaleissa ja sairaissa kudoksissa [4], ja kehittyvien tietojen mukaan endoteelisolujen vaikuttavat suoraan kasvaimeen käyttäytymiseen [5] – [7]. Kuitenkin tiedetään hyvin vähän roolista endoteelin tulehduksen edistämisessä kasvaimen kasvua ja sen vaikutus ennusteeseen ihmisen syövissä.

geeniekspressioprofilointi kliinisten kasvainten on johtanut löytö lukuisia molekyyli allekirjoituksia. Yksi rajoitus nykyisen geeniekspressioprofilointi tutkimuksissa on puute validointi riippumattomien kliinisissä aineistot [8], [9]. Tärkeää on, monet empiirisesti johdettu kliiniset allekirjoitukset ovat ominaisia ​​yhden syövän tyyppi ja eivät useinkaan tarjoavat tietoa tulevien biologisten reittien vaikuttavat syövän ennustetta. Olemme käytetty kokeellinen malli TNF-α-tulehduksen luonnehtia tulehduksellinen geeniekspression kasvaimeen liittyvien endoteelisolujen. Tässä tutkimuksessa osoitamme, että induktio tulehduksellisten geeniekspression kasvaimeen liittyvien endoteelisolujen nopeuttaa merkittävästi kasvua ihmisen kasvaimista. Erityisesti johdamme ensimmäinen syöpään geeni allekirjoitus liittyy endoteelin tulehdus, joka ennustaa kliinistä tulosta neljän tyyppisiä ihmisen syövissä riippumatta standardin kliiniset ja patologiset ennustavat tekijät. Tutkimuksen tuloksiin sisältyy uusi biologisperäisiä menetelmä syövän ennustettavuutta sekä ehdottaa mahdollisia reittejä kehittämiseksi syövän hoitokeinojen kohdistamista kasvain strooman.

Methods

käytetyt menetelmät kulttuuriin solulinjojen ja perustaa hiirissä on kuvattu tarkemmin lisäyksessä S1, joka on saatavilla koko tekstin tämän artikkelin www.plosone.org. Kasvaimeen liittyvien endoteelisolujen eristettiin käyttämällä vaiheittaista immuunipuhdistusmenetelmiä kasvainkudoksen (liite S1 täydelliset tiedot). Lyhyesti, tämä suoritettiin puhdistumaan hematopoieettisten solujen homogenoidusta kasvainkudoksessa inkuboimalla biotiinilla leimatun anti-CD19, anti-CD45 ja anti-F4 /80, joka oli erikseen etukäteen sidottu streptavidiiniliitetyillä Dynabeadseihin (Dynal; lake Success, NY), minkä jälkeen poistamalla helmi-sitoutuneiden solujen kanssa Dynal-50 magneetti. Fc-Block (anti-CD16 /32-vasta-aineita), lisättiin solususpensioon estää ei-spesifinen sitoutuminen Fc-reseptorin sisältävien solujen positiivisen valinnan. Sen jälkeen, anti-VE kadheriinin ja anti-CD105-vasta-aineita lisättiin sitomaan endoteelisoluihin, minkä jälkeen lisättiin streptavidiini-sidottu Dynabeads ja kaapata kanssa Dynal-50 magneetti kunnes vain helmi-sitoutuneiden solujen jäi liuokseen. Käytetyt menetelmät RNA, microarray tietojen kerääminen ja analysointi sekä määrällisiä reaaliaikainen polymeraasiketjureaktio kuvataan myös lisäyksessä S1. Microarray tiedot ovat saatavilla Gene Expression Omnibus (GEO) [hakunumero: GSE33253] (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi?token=dfyldgammaawwjw acc=GSE33253).

Patient Datojen

Potilaan tiedot, mukaan lukien sekä kliinisiä tietoja ja geenien ilmentyminen tietoja saatiin useista riippumattomista lähteistä. Geenien ilmentyminen aineistot edustavat tulehduksellinen suolistosairaus (GSE13367), nivelreuma (GSE12021), ja kirroosi (GSE14323) ladattiin GEO. Nämä aineistot valittiin perustuen saatavuuteen sekä sairaiden ja normaali kudosnäytteet, sekä ottaa useita näytteitä saatavilla ajankohtana analyysi. Geenien ilmentyminen aineistot edustavat ihmisen rintasyöpä, paksusuolen syöpä, keuhkosyöpä, ja gliooma ladattiin julkisesti saatavilla arkistot. Nämä aineistot valittiin perustuen suuri määrä näytteitä, saatavuudesta kliinisiä tutkimustuloksia, ja monimuotoisuuden kasvaintyypeissä. Kunkin kasvaimen tyyppi, koulutus ja validointi kohortteja rakennettiin. Rintasyövässä [10] (n = 295; Alankomaissa Cancer Institute, https://bioinformatics.nki.nl/data.php) ja paksusuolen syöpä [11] (n = 232; Vanderbilt Medical Center (VMC, Nashville, TN) ja H. Lee Moffitt Cancer Center (MCC, Tampa, FL); GSE17538 [177 päässä MCC; 55 maasta VMC]), kasvain näytteet jaettiin satunnaisesti kahteen osaan (2/3 koulutusta ja 1/3 validointi) tietokoneella satunnaislukuja määrittää yksilöitä koulutukseen tai validointi ikäryhmät. Sillä gliooma, erilliset aineistot [12], [13] koulutukseen käytettiin (n = 77; University of California at San Franciscossa ja MD Anderson Cancer Center GSE4271) ja validointi (n = 50; Kanadan aivosyövän Tissue Bank (London, Ontario, Canada), Massachusetts General Hospital (Boston, MA), Brigham and Women n sairaala (Boston, MA), ja Charité ”Hospital (Berliini, Saksa)); https://www.broadinstitute.org/cgi-bin/cancer/datasets.cgi). Lopuksi keuhkosyövän [14], neljästä tiedostosta (n = 441) on saatavissa yhdestä tutkimuksen ja erotettiin koulutukseen (n = 257) ja validointi kohortteja (n = 184) kuin kuvattiin alkuperäisessä julkaisussa. Nämä aineistot saatiin University of Michigan Cancer Center, Moffitt Cancer Center, Memorial Sloan-Kettering Cancer Center ja Dana-Farber Cancer Institute (saatavilla osoitteessa https://caarraydb.nci.nih.gov/caarray/publicExperimentDetailAction.do? expId1 /+41015945236141280. Kliiniset potilaiden ominaisuuksiin käytetään koulutukseen ja validointi ovat taulukossa S1.

tilastollinen analyysi

Affymetrix NetAffx analyysi Center käytettiin tunnistamaan koetinsarjojen vastaa ihmisen ortologit n kokeellisesti johdettu hiiren geeneistä. Ei erityisiä tietoja esikäsittely suoritettiin ennen merkitys analyysi mikrosirujen (SAM) [15] käytettiin vertaamaan ilmentymistä ihmisen ortologeihin sairaassa ja normaalissa kudosnäytteitä. differentiaalikaavojen määriteltiin väärä löytö määrä (FDR) -adjusted p-arvo alle 0,05 ja kertamuutosta yli 1,5. Genes differentiaalisesti ilmaistut ainakin kaksi kolmesta aineistot testattiin määriteltiin toisiaan säädeltyyn. Hierarkkinen klusterointi kautta Wardin vivuston sääntö euklidinen etäisyys metristä käyttäen JMP 7.1 (SAS Institute Inc .; Cary, NC) käytettiin visualisoimaan geeniekspression eroja.

Jokaisessa syöpä koulutus aineisto, yhden muuttujan Coxin suhteellinen vaara regressiota käytettiin arvioida yhdistyksen välillä selviytymisen ja tason geenien ilmentymistä johdettujen kokeellisessa mikrosiruanalyysi jotka differentiaalisesti ilmaistut aineistoja ihmisten sairauksien liittyy krooninen tulehdus. Kuusi näistä neljässäkymmenessäyhdeksässä geenit oli yhtäpitävät regressiokertoimia kaikissa neljässä kasvaintyypeissä. Expression kunkin geeni liittyy suurentunut riski kuolema. Näistä kuusi geeniä, lineaarinen yhdistelmä geenin ilmentymisen arvojen painotettu regressiokertoimia avulla laskettiin riskin pisteet kullekin potilaalle. Mallit ja niihin liittyvät skaalaus kertoimia vahvistettu, koulutusvaatimusten perusteella ryhmiin, ja sitten arvioitiin validointi ryhmissä (taulukko S2). Letting e

ki Merkitään ekspressiotason geenin i potilaan k, ja antamalla w

i tarkoittavat paino geenien i geeni pisteet potilaan k s

k = Σw

i ( e

ki-μ

i) /τ

i, missä μ

i ja τ

i ovat keskiarvo ja keskihajonta geeniekspression arvot geenin i kaikkien näytteiden validointi aineisto. Potilaat luokiteltiin suuren riskin geeni allekirjoitusta tai alhaisen riskin geeni allekirjoitusta, jossa mediaani diabetesriskitestiin kynnysarvon. Korkea pistemäärä osoitti huono tulos. Jokaista univariate Cox analyysi, kliiniset ja patologiset tekijät liittyy huono eloonjäämiseen joukosta tunnistettiin käytettävissä tekijät annetaan aineisto. Tekijöitä merkittäviä yhden muuttujan analyysiin, merkittiin Coxin monimuuttuja analyysiin. Kokonaiselossaoloaika analysoitiin ja verrattiin Kaplan-Meier-menetelmällä. Erot selviytymisen testattiin tilastollista merkittävyyttä, jonka log-rank-testi. P-arvot vähemmän kuin 0,05 katsottiin osoittavan tilastollista merkittävyyttä. Kaksisuuntainen P-arvot laskettiin koulutukseen aineistoja, kun taas yksisuuntainen P-arvot laskettiin testaus aineistoja. Kaikki tilastolliset analyysit suoritettiin käyttäen JMP 7.1.

Tulokset

karakterisointi tulehduksellisten geeniekspression kasvaimeen liittyvät endoteelin

Jotta voidaan tutkia roolia TNF-α-välitteisen strooman tulehduksen kasvaimen kasvuun, käytimme syngeeninen kasvain malli B16-F1 hiiren melanooma perustettu villityypin (WT) hiirissä ja hiirissä, joilla immuunijärjestelmän toimintahäiriö seurauksena ituradan deleetioita sekä TNF-α-reseptorien (TNFR 1, 2 – /- , kutsutaan tässä tyrmäyksellä [KO]). Häiriöt strooman TNF-α signalointi merkittävästi heikentynyt kasvainten kasvua in KO hiirissä verrattuna että WT hiirillä (suhteellinen tilavuus (V /V

0) [keskiarvo ± SEM] KO: 9,0 ± 0,9, WT: 21 ± 2,5; p = 0,0033; Fig. 1A), mikä tukee rooli strooman TNF-α signalointi kasvaimen kasvua. Yhdessä nämä tiedot, löysimme lisääntyneen ekspression proinflammatoristen entsyymi, COX2, tuumoria infiltroivien alusten WT-hiirissä verrattuna KO-hiiriä, mitattuna prosentteina COX2-positiivisten verisuonten endoteelisolujen (WT: 65 ± 4,9%; KO: 9,3 ± 5,1%; p = 0,0014; kuvio. 1B ja C). Vuonna toisinto kokeessa, me puhdistettu endoteelisolujen leikattiin WT ja KO kasvainten sama tilavuus ja suoritettiin geeniekspressioprofilointi eristettyjen kasvaimeen liittyviä endoteelisolujen (TAECs). Havaitsimme ero ilmaus 993 koetinsarjojen vastaten 808 geenejä. WT TAECs näytteillä lisääntynyt ilmentymä 686 koetinsarjojen ja vähentynyt ilmentyminen 307 koetin asettaa suhteessa KO TAECs (taulukko S3). Nämä geenit koodaavat entsyymejä (104), transkription säätölaitteet (66), kinaasit (35), kuljettajat (20), ja kemokiinit /sytokiinit (7). Hyödynsimme Nerokkuus Pathway Analysis (IPA) luokitella differentiaalisesti ilmentyvien geenien ja tunnistettu ”tulehdusreaktio” kaikkein merkittävästi rikastettu joukko toimintoja yliekspressoituvat WT TAECs. Mitattuna Fisherin testiä ilmaantuvuus liittyvien geenien tulehdusreaktio toiminnot oli erittäin merkitsevä p-arvot vaihtelevat välillä 2,4 x 10

-11-+7,4 × 10

-3. IPA-analyysi osoitti merkittävän sidos tämän geenin asetettu tunnettuja TNF-α-liittyvät inflammatoriset teille, joita välittävät NF-KB: n ja interferonit (p = 10

-38, Fig. 1 D). Nämä havainnot osoittivat, että strooman TNF-α signaloinnin vaikuttavan kiihtyi kasvaimen kasvua ja tulehduksellisten geenien ilmentymiseen kasvaimeen liittyvien endoteelin.

(A) B16-F1 melanooma kasvaimen kasvua merkittävästi vaimentaa TNFR 1, 2 – /- hiiret (KO) ja hajotettiin strooman TNF-α signaloinnin verrattuna, että villityypin hiirillä (WT). Kasvaimen tilavuus mitattiin suhteessa päivänä 0 tilavuus, joka oli yhtä WT ja KO-hiirten (p = 0,19, 2-tailed Studentin t-testi). Päivä 7, p = 0,002. Tiedot ovat keskiarvo ± SEM. (B) Tumor-associated endoteelisoluja (TAECs) in KO-hiirissä on merkittävästi vähentynyt ilmentyminen proinflammatoristen entsyymin COX2. Edustavia kuvia Immunohistokemian varten COX2 suoritettiin B16-F1 kasvaimet (päivä 7) ja (C) määrällinen COX2-positiivisten TAECs. Mittakaava, 20 um. Tiedot ovat keskiarvo ± SEM. P = 0,0014 (2-tailed Studentin t-testi). (D) WT TAECs yli-ilmentävät erittäin merkittävä ”tulehdusreaktio” geeni-verkon (p = 10

-38; Fisherin tarkka testi). Kiinteät viivat edustavat suoria suhteita, kun taas katkoviivat edustavat epäsuoria suhteita. Punainen väri osoittaa yli-ilmentymisen WT TAECs. (E) stimulaatio ihmisen napalaskimon endoteelisoluja (HUVEC: t), jossa on yhdistelmä proinflammatoristen sytokiinien TNF-α, IFNp ja IFNy indusoi ilmentymistä sekä kokeellisesti johdettujen endoteelisolujen tulehduksellinen geenit (mustat palkit), samoin kuin tunnettuja merkkiaineiden endoteelin tulehdusta (valkoiset pylväät). Kokonais-RNA analysoitiin kvantitatiivisella RT-PCR: llä. Tulokset ovat kertamuutosta ± SEM vertailuryhmään nähden käsiteltyä HUVEC. P 0,01 poikki geenejä (2-tailed Studentin t-testi). (F) Pakattu elatusaineet hoidettujen HUVEC vauhditti ihmisen paksusuolen kasvainten ksenosiirrettyjä kateenkorvattomissa hiirissä. Esikäsitelty osoittaa ennen inkubointia syöpäsolujen käsitellyllä elatusaineet stimuloiduista HUVEC, kun taas ohjaus ilmaisee inkubaation vakioitua elatusainetta valehoidettujen HUVEC. Kasvaimen tilavuus mitattiin suhteessa päivänä 0 tilavuuden (8 päivää injektion jälkeen). Tiedot ovat keskiarvo ± SEM. Päivä 18, p = 0,0009 (2-tailed Studentin t-testi).

arvioida suoraan endoteelin geeniekspressiota vasteena tulehdusreaktioita signaalit stimuloimalla viljellyissä ihmisen napalaskimon endoteelisoluja (HUVEC), jossa yhdistelmä TNF-α ja interferonit (IFN), β ja γ. Kuten määritettiin kvantitatiivisella RT-PCR: llä, ilmentyminen

VCAM1

(verisuonten adheesiomolekyyli 1),

ICAM1

(solujen välinen adheesiomolekyyli-1), ja

SELE

( E-selektiini), jotka ovat merkkiaineita aktivoidun endoteelin [4], indusoitiin 1.8- 2,6-kertaiseksi (kuvio. 1E). Konsertti nämä tulokset, tulehduksellinen markkerigeenejä yli-ilmennetään WT TAECs, mukaan lukien

STAT1

(signaalin anturi- ja aktivaattori transkription 1),

TAP1-

(transporter, ATP-sitova kasetti, major histocompatibility complex 1),

IRF7

(interferoni säätelytekijän 7),

IFI44

(interferoni aiheuttama proteiini 44), ja

CXCL10

(kemokiini, CXC aihe, ligandi 10), oli yli-ilmentynyt 1.9- 17,4-kertaisesti käsittelyn jälkeen (Fig. 1 E). Testasimme lisäksi oletusta, että aktivoitu endoteelisolut lisäävät kasvua ihmisen kasvaimista inkuboimalla viljeltyjen kasvainsolujen käsitellyllä elatusaineet joko TNF-α /IFN-käsitellyt tai kontrolli-käsiteltyjen HUVEC. Vakioitu väliaine TNF-α /IFN-käsiteltyjen HUVEC huomattavasti kasvua ihmisen koolontuumoriksenografteissa kateenkorvattomissa hiirissä 2,3-kertaiseksi verrattuna väliaine kontrollista käsiteltyjen HUVEC (p = 0,0009; Fig. 1 F). Ihmisen rinta- kasvaimia, havaitsimme samanlainen 3,0-kertainen kasvaimen kasvuun (p = 0,02) (aineistoa ei esitetty). Nämä havainnot osoittivat, että endoteelisolujen geenien ilmentymistä vasteena tulehdusreaktioita signaalit liittyy parannettu ihmisen kasvaimen kasvua.

ekspressio kasvaimen endoteelin peräisin olevien tulehduksellisten geenien ihmisen sairauksia, jotka liittyvät krooniseen tulehdukseen

Endothelial tulehdus on osallisena patogeneesissä moniin ihmisen sairauksiin [16] – [18]. Sen määrittämiseksi, onko kokeellisesti johdettu tulehduksellinen geenejä, jotka liittyvät ihmisen sairauksiin, mittasimme ekspressiota 554 erillistä ihmisen ortologeja kasvaimen endoteeliperäisten geenien aineistoja ihmisen sairauksia, jotka liittyvät krooniseen tulehdukseen. Nämä geenit merkittävästi erottaa patologinen kudosnäytteiden maksakirroosi (153 geenit), tulehduksellinen suolistosairaus (140 geenit), ja nivelreuma (106 geenit) normaalista kudoksesta valvontaa (Fig. 2A-C; taulukko S4). Erityisesti herkät ja erityispiirteet näitä geenin sarjaa vaihteli 88-100% ja 90-100%: lla (taulukko S5). Neljäkymmentä-yhdeksän geenin alaryhmä oli keskenään väärin säädellystä vuonna aineistot testattu ja yhdenmukaisia ​​in ilmaisutapoja koemallista (Fig. 2D). Kuten odotettua, nämä geenit olivat merkitsevästi rikastettiin reittejä mukana ”tulehdusreaktio” (p-arvo: 1,4 × 10

-12-1,7 × 10

-2), mukaan lukien antigeenin esittelyn, interferoni signalointi, TNFR 1 ja 2 signalointi, ja NF-KB signalointia (Fig. 2E). Nämä tulokset osoittivat, että tulehduksellinen geeniekspressioprofiili yliekspressoituu WT TAECs ilmentyy differentiaalisesti useissa ihmisen tulehdussairauksien.

Ilmaisullinen ryhmittely ihmisen ortologeja kasvaimen endoteelin peräisin olevien geenien potilaan kudosnäytteistä (A) kirroosi ( 153 geenit), (B) tulehduksellinen suolistosairaus (IBD) (140 geenejä), ja (C) nivelreuma (RA) (106 geenit) verrattuna normaaliin kudokseen valvontaa. Klusterissa kaavio, kukin sarake edustaa potilaan näytettä ja kukin rivi edustaa ilmentyvät eri geenistä. Sairaat näytteet on merkitty mustalla luukut. Expression on kuvattu mean-normalisoitu, log 2-muunnettuja arvoja. (D) Neljäkymmentäyhdeksän geenejä keskenään väärin säädellystä vuonna aineistot testattu ja yhdenmukaisia ​​ilmaisun kanssa kokeellisen mallin. (E) Pathway analyysi 49-geenin set osoittavat merkittäviä yliedustus useita tulehdukseen liittyviä reittejä. P-arvot laskettiin käyttäen Fisherin tarkkaa testiä. Punainen viiva osoittaa p = 0,05.

kehittäminen ennustetyövälineenä molekyyli luokittelija

Seuraava arveltu, että endoteelin johdettua tulehduksellinen geeniekspressiota ennustaa tuumorivasteesta syöpäpotilailla. Käytimme Coxin suhteellista vaaraa regressio poikki neljäkymmentäyhdeksän-geeniperimä tunnistaa kuusi geeniä, jotka heikentävät eloonjäämisaste kussakin neljässä koulutuksen aineistot edustavat keuhkosyöpä (n = 257), rintasyöpä (n = 197), paksusuolen syöpä (n = 154), ja gliooman (n = 77). Olemme nimenneet tämän kuuden geenin määritetty Tulehdus-Related Endothelial johdettu Gene (IREG) allekirjoitus, joka sisältää geenit

IFI44

,

TAP1-

,

SPP1

(erittyy fosfoproteiini 1, joka tunnetaan myös osteo-),

ANXA3

(anneksiini A3),

RGS2

(säätelijä G-proteiinin signalointi 2), ja

PDK1

(pyruvaattidehydrogenaasikinaasi, isoentsyymin 1). Rakensimme kuuden geenin IREG pisteet että yhdistettynä geeniekspression riski kuolema koulutuksessa aineistot (Fig. S1). IREG + potilasta määriteltiin ne, joissa on kuusi-geenin pisteet suurempi tai yhtä suuri kuin ryhmän mediaani pisteet. Itsenäisessä potilasaineistoihin testasimme kykyä kuuden geenin pisteet luokitella potilaita ennustetekijöiden ryhmiin geenien ilmentymisen. Kaplan-Meier selviytymisen analyysi vertaamalla potilasryhmät osoittivat merkittävästi vähentää yleistä eloonjäämistä varten IREG + potilaiden itsenäistä ikäluokat rintasyövän (n = 98; p = 0,0008), paksusuolen syöpä (n = 78; p = 0,0013), gliooma (n = 50 ; p = 0,017), ja keuhkosyöpä (n = 184; p = 0,026) (Fig. 3A-D). Tämä assosiaatio IREG tila ja selviytymistä vahvistettiin yhden muuttujan Coxin suhteellinen vaara kokonaiselinajan analyysiin. IREG + potilailla oli lisääntynyt riski kuolema 2,72-kertaiseksi paksusuolensyöpä (p = 0,0027), 3,21-kertainen rintasyövässä (p = 0,0015), 1,66-kertaisesti keuhkosyöpä (p = 0,052), ja 2,12-kertaiseksi gliooma (p = 0,034) (taulukko 1). Erityisesti yli syöpätyyppeihin IREG + tila oli merkitsevästi yhteydessä suurempia ensisijainen kasvaimia korkeamman histologinen arvosana (taulukko 2). Lisäksi kussakin kasvain aineisto testattu, löysimme merkittävä positiivinen korrelaatio

VCAM1

geenien ilmentyminen ja IREG pisteet (Kuva. 3E-H). Nämä havainnot yhdessä osoittivat, että IREG allekirjoitus on ennustava kokonaiselinaika useita ihmisen syövissä. Lisäksi

VCAM1

, merkkiaine sytokiiniaktivoitujen endoteeli, on co-ilmaistaan ​​kanssa IREG allekirjoitus.

IREG ilmentyminen liittyy huonoon ennusteeseen (A) rintasyöpä (n = 98 ), (B) paksusuolen syöpä (n = 78), (C) gliooma (n = 50), ja (D) keuhkosyöpä (n = 184). Kaplan-Meier eloonjäämiskäyriä potilasryhmille tunnistaa IREG pisteet. P-arvot osoittavat merkittäviä eroja eloonjäämiseen mitattuna log-rank testejä. Punainen = IREG +, sininen = IREG-. (E-H) Expression of kuuden geenin IREG pisteet korreloi positiivisesti VCAM1 geenin ilmentymisen kunkin kasvaimen tyyppi. Näkyy on Pearsonin korrelaatiokerroin.

Monimuuttuja-analyysi standardin kliiniset ja patologiset ennustetekijät

monimuuttuja analyyseistä covariates saatavilla kunkin aineisto, IREG + säilyi merkittävä kovariaatti rintasyövän, keuhkosyövän ja paksusuolen syövän säännöllisiin kliiniset ja patologiset tekijät liittyvät huonoon ennusteeseen (taulukot S6, S7, S8, ja S9). Näissä syövissä, ei ollut merkittäviä monimuuttuja vuorovaikutukset IREG + tila ja toinen kovariaatit. Nämä tulokset osoittivat, että ennustetekijöiden vaikutus IREG pisteet ei ollut riippuvainen arvoja vastaavien kovariantteja. Rintasyövässä huonon ennusteen (ikä 40 tai kasvaimen kokoa ≥T2) laajensimme tämä analyysi edelleen kerrostamiselintä potilaita käyttämällä IREG pisteet (Fig. S2). Olemme todenneet, että kullekin kyseinen tekijä liittyy huono prognoosi, IREG + potilaalla oli 2.4- 2,8-kertainen merkittävästi kohonnut riski kuolema verrattuna IREG- potilaille. Samanlainen analyysi keuhkosyöpää sairastavien potilaiden huonoon ennusteeseen (ikä ≥65 tai imusolmuke osallistuminen) osoittivat merkittävää 1,4- 2,0 kertaa suurempi riski kuoleman IREG + potilailla (Fig. S3). Potilaille, joilla on vaiheen 3 tai 4 paksusuolensyöpä, IREG + potilaalla oli 1,9-kertainen riski kuolemalle verrattuna IREG- potilaille (Fig. S4). Lopuksi sillä gliooma suuremman riskin omaavat potilaat (ikä 55), IREG + potilailla oli merkitsevästi lisääntynyt riski kuolema 2,4-kertaiseksi (kuvio. S5, taulukko S10). Yhdessä edellisen tiedot, nämä tulokset vahvistivat, että IREG + asema vaikuttaa tunnistamista syöpäpotilaiden on suurempi riski kuoleman.

Keskustelu

Nämä havainnot viittaavat siihen, että endoteelin tulehdus on välittäjänä tuumorikasvun ja etenemiseen. Tämän tueksi hypoteesin, osoitamme, että häiriöt strooman TNF-α signaloinnin estää tulehduksellisten geeniekspression kasvaimeen liittyvien endoteelisolujen ja merkittävästi heikentää kasvaimen kasvua. Olemme osoittavat lisäksi, että ilmastoitu elatusaineet ihmisen endoteelisolut aktivoituvat pro-inflammatoristen sytokiinien nopeuttaa kasvua ihmisen kasvaimista immuunipuutteisilla hiirillä. Lopuksi johdamme molekyyli- allekirjoitus heijastava kasvaimen endoteelin tulehduksellinen geeniekspressiota, joka on erittäin ennustava huono kliinistä tulosta neljän tyyppisiä ihmisen syövän. Yhtäpitävä kokeellinen malli, potilaille, joilla on kasvaimia, jotka ilmaistaan ​​näillä tulehduksellinen geenit olivat merkitsevästi suurempia ensisijainen kasvaimia korkeampien histologisten asteen.

Molecular allekirjoitukset löydettiin läpi geeniekspressioprofilointi on osoitettu lisätä ennusteen arvioinnissa kliinisen ja patologiset löydökset useita ihmisen syövistä. Tunnistaminen ennustetekijöiden muuttujia, toimia yhteistyössä tunnettujen tekijät voivat parantaa tunnistamista potilaiden suurempi riski uusiutumisen ja kuoleman. Viime aikoina useat tutkimukset ovat tunnistaneet isäntä strooman allekirjoituksia, joko puhdistetussa stroomasoluissa tai koko kasvaimen näytteistä, kuten merkittäviä ennustettaessa useita eri ihmisen syövän, mukaan lukien rintasyöpä, keuhkosyöpä, mahasyöpä, eturauhassyöpä, ja lymfoomat [19] – [26]. Finak ym [19] käytetään laser capture mikrodissektion (LCM) ensisijaisen rintasyövistä rakentaa peruskudoksettoman johdettu ennustetekijöiden allekirjoitus että ennustettu huono tulos kokonaan kasvainperäinen ilme aineistoja. Tutkijat havaitsivat, että huono tulos oli vahvasti sidoksissa ilmentyminen useiden endoteelin peräisin olevien geenien ja että potilas näytteitä huono tulos ryhmällä oli merkittävästi suurempi endoteelin pitoisuus kuin hyvään lopputulokseen ryhmä. Lisäksi Lenz ym [25] profiloitu geeniekspression biopsianäytteistä potilailta, joilla oli diffuusi suuri B-solulymfooma ja tunnistaa erittäin ennustetekijöiden strooman allekirjoitus potilailla, joilla on vahingollisia joka suurelta osin tunnettuja endoteelimerkkiaineita. Kuten hyvin, Saadi et al [21] osoitti, että etenemistä premaligneja tauti ruokatorven adenokarsinooma liittyi selvästi ilme tulehduksellisten välittäjien LCM stroomasolujen vaarantunut, osittain endoteelisolujen. Nämä tutkimukset osoittavat rooli ei-pahanlaatuinen kasvain infiltroituneen strooman solujen ennuste ihmisen syövissä. Tässä suhteessa eniten tuumoribiopsioissa sisältävät huomattava osa strooman soluja (jopa 50% [10]). Siksi allekirjoitukset johdettu koko kasvain näytteet heijastavat sekä kasvaimen ja strooman ekspressiokuvioiden. Kuitenkin, harvoissa tutkimuksissa on todettu ennustetekijöiden molekyyli allekirjoituksia liittyvät useisiin ihmisen syöpiin, ja joista yksikään olivat peräisin kasvaimeen liittyvistä endoteelisolujen.

endoteelisoluja aktiivinen rooli useissa tulehduksellinen toimintoja, jotka johtavat lisää veren virtausta, uudissuonivuotoihin plasman proteiineihin, ja leukosyyttihoukutteluna. Monet menestyneet hoitomuotojen kohdistaminen krooninen tulehdus suoraan muuttaa endoteelisolujen geenien ilmentyminen [4]. Erityisiä esimerkkejä ovat TNF-α-inhibiittoreita nivelreuma ja tulehduksellinen suolistosairaus ja statiinit sydän- ja verisuonisairauksiin [4]. On olemassa kasvava määrä todisteita, että monet maligniteetit liittyvät sairaudet krooninen tulehdus. Yksi mekanismi, jolla tämä tapahtuu, on kautta induktion ja kertymistä DNA-vaurioita jakautuviin soluihin tunkeuttamalla tulehdussolujen paikoissa pysyviä tulehdus. Nämä muutokset johtavat pysyvään genomista muutoksia, jotka lopulta edistää pahanlaatuisiksi [2]. Vahvin yhteyden kroonisen tulehduksen ja pahanlaatuinen sairaus on paksusuolessa karsinogeneesissä syntyneiden yksilöiden tulehduksellinen suolistosairaus. Vaikka tiedetään, että tulehduksellinen reitit muihin stroomasoluissa myös edistää kasvaimen kasvua [2], tulokset viittaavat siihen, että kasvaimeen liittyvät endoteelin tulehdus on tärkeä tekijä kasvaimen etenemiseen. Tueksi havaintomme, kehittyvien todisteet osoittavat, että endoteelisolujen johdettuja signaaleja, kuten tulehduksen välittäjäaineita, suoraan säädellä syövän etenemisen kautta ”angiocrine” mekanismit riippumaton angiogeneesin [27]. Tästä huolimatta tarvitaan lisätutkimuksia luonnehtia mekanismeja, joilla tulehtunut kasvain endoteelisolujen edistää kasvaimen kasvua.

Meidän tulokset poikkeavat monista empiirisesti johdettu geeni allekirjoitukset että olemme määritelleet molekyyli- ennustaja eloonjäämisen potilailla, joilla on ihmisen erilaisiin syöpiin perustuva kokeellinen malli kasvaimen endoteelin tulehdusta, joka voi osoittautua hyödylliseksi biologisesti ja kliinisesti. Edelleen mahdollinen arviointi kuuden geenin allekirjoituksen käyttäen RT-PCR voi johtaa tarkka ja toistettavissa ennustaminen työkalu, joka voi auttaa kliinisessä päätöksenteossa esille lukuisia ihmisen syövissä. Vuodesta terapeuttinen näkökulmasta selektiivinen esto endoteelisolujen johdettujen tulehduksellinen tekijät, häiritsemättä eheys verisuonten, saattaa silti estää kasvaimen kasvua ja näin välttää mahdollisia toksisia sivuvaikutuksia normaalin verisuoniston [6], [7]. Vieläkin, tiedetään, että angiogeenistä aktiivisuutta ei välttämättä korreloi kasvaimen ennusteeseen [7].