Αφηρημένο

Η έρευνα έχει δείξει ότι τα microRNAs υπόσχεται βιοδείκτες που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προώθηση μια πιο ακριβή διάγνωση του καρκίνου. Σε αυτή τη μελέτη, έχουμε αναπτύξει μια ολοκληρωμένη διαδικασία επιλογής πολλαπλών βημάτων για την ανάλυση διαθέσιμα σύνολα δεδομένων υψηλής απόδοσης για την απόκτηση πληροφοριών σχετικά με microRNAs ως βιοδείκτες του καρκίνου. Εφαρμόζοντας αυτή την προσέγγιση των προφίλ έκφρασης microRNA του καρκίνου του προστάτη και τα σύνολα δεδομένων στον καρκίνο Γονιδιώματος Atlas πύλη δεδομένων, εντοπίσαμε miRNA-182, miRNA-200c και miRNA-221 όσο το δυνατόν βιοδείκτες για τον καρκίνο του προστάτη. Οι ενώσεις μεταξύ των εκφράσεων αυτών των τριών microRNAs με κλινικές παραμέτρους, καθώς και διαγνωστική ικανότητα τους μελετήθηκαν. Αρκετές ηλεκτρονικές βάσεις δεδομένων χρησιμοποιήθηκαν για την πρόβλεψη των γονιδίων-στόχων των τριών αυτών microRNAs, και τα αποτελέσματα επιβεβαιώθηκαν με στατιστικά σημαντική συσχετίσεις. Συγκρίνοντας με τα άλλα 18 τύπους καρκίνων που απαριθμούνται στο The Cancer Genome Atlas Πύλη Data, βρήκαμε ότι ο συνδυασμός και των δύο miRNA-182 και miRNA-200c είναι επάνω ρυθμισμένη και miRNA-221 είναι ρυθμισμένα προς τα κάτω συμβαίνει μόνο στον καρκίνο του προστάτη. Αυτό παρέχει ένα μοναδικό βιολογικό χαρακτηριστικό για τον καρκίνο του προστάτη που μπορεί δυνητικά να χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση με βάση τις δοκιμές ιστού. Επιπλέον, η μελέτη μας αποκάλυψε επίσης ότι αυτά τα τρία microRNAs που σχετίζεται με την παθολογική κατάσταση του καρκίνου του προστάτη

Παράθεση:. Gu Υ, Lei D, Τσιν Χ, Chen P, Ζου Υ Μ, Χου Υ (2015) Ολοκληρωμένη ανάλυση αποκαλύπτει μαζί miR-182, miR-200c και miR-221 μπορεί να βοηθήσει στη διάγνωση του καρκίνου του προστάτη. PLoS ONE 10 (10): e0140862. doi: 10.1371 /journal.pone.0140862

Επιμέλεια: Rajvir Dahiya, UCSF /VA Medical Center, Ηνωμένες Πολιτείες |

Ελήφθη: 22 του Ιουλίου, 2015? Αποδεκτές: 1η Οκτωβρίου 2015? Δημοσιεύθηκε: 20 Οκτωβρίου, 2015

Copyright: © 2015 Gu et al. Αυτό είναι ένα άρθρο ανοικτής πρόσβασης διανέμεται υπό τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Attribution, το οποίο επιτρέπει απεριόριστη χρήση, τη διανομή και την αναπαραγωγή σε οποιοδήποτε μέσο, ​​με την προϋπόθεση το αρχικό συγγραφέα και την πηγή πιστώνονται

Δεδομένα Διαθεσιμότητα: Όλα τα σχετικά δεδομένα είναι εντός του Υποστηρίζοντας αρχεία πληροφοριών του χαρτιού και

Χρηματοδότηση:. οι τέσσερις πρώτες και οι τελευταίες συγγραφείς υποστηρίχθηκε εν μέρει με επιχορηγήσεις από το Εθνικό Ίδρυμα Φυσικών Επιστημών της Κίνας (# 81272853 και 81472414 #) και η Guangxi Natural Ίδρυμα επιστήμης (# 2012GXNSFAA053152). Οι χρηματοδότες δεν είχε κανένα ρόλο στο σχεδιασμό της μελέτης, τη συλλογή και ανάλυση των δεδομένων, η απόφαση για τη δημοσίευση, ή την προετοιμασία του χειρογράφου

Αντικρουόμενα συμφέροντα:.. Οι συγγραφείς έχουν δηλώσει ότι δεν υπάρχουν ανταγωνιστικά συμφέροντα

Εισαγωγή

ο καρκίνος του προστάτη (PCA) είναι η δεύτερη πιο συχνά διαγιγνώσκεται καρκίνος και είναι η έκτη κατά σειρά αιτία θανάτου από καρκίνο σχετίζονται μεταξύ των ανδρών σε όλο τον κόσμο [1]. Είναι ένα κλινικά ετερογενής-πολυεστιακή νόσος, και ο αριθμός των περιπτώσεων αυξάνεται σταθερά [2]. Μέχρι στιγμής, το αντιγόνο (PSA) ανίχνευση ειδικού προστατικού προσέφερε την πιο αποτελεσματική βιοδείκτη για τη διάγνωση και την απόκριση σε θεραπεία σε PCa. Ωστόσο, η ευαισθησία και η ειδικότητα της δοκιμής PSA είναι ανεπαρκείς, η οποία οδηγεί σε χαμηλά ποσοστά ανίχνευσης [3]. Με την πρόοδο της έρευνας σχετικά με την καρκινογένεση, μελέτες προστάτη έχουν επικεντρώνεται όλο και περισσότερο σε νέες στρατηγικές για την έγκαιρη ανίχνευση και πρόληψη [4].

Οι μελέτες έχουν δείξει ότι microRNA (miRNA), ένα είδος ενδογενών, μικρό, μη-κωδικοποίησης RNA με μήκος περίπου 22 νουκλεοτιδίων [5], μπορεί να συνδέεται με τον καρκίνο? Συγκεκριμένα, οι παρεκκλίνουσα miRNAs συνδέονται με την κλινική συμπεριφορά και μπορούν να υπόσχεται βιοδείκτες για ακριβέστερη διαγνωστική /πρόγνωση των καρκίνων [6,7,8]. Χρησιμοποιώντας miRNAs ως πιθανοί διαγνωστικοί δείκτες σε PCa έχει αναφερθεί στη βιβλιογραφία. Έχει αναφερθεί ότι miR-141 είναι αυξημένα στον ορό των ασθενών προστάτη και συσχετίζεται σημαντικά με PSA [9]. Επιπλέον, έχει αποδειχθεί ότι μια ομάδα πέντε-miRNA (προς τα κάτω ρύθμιση του let-7ε, αφήστε-7c και miR-30c, προς τα πάνω ρύθμιση του miR-622 και miR-1285) είναι ικανή ακρίβεια διαφοροποίησης προστάτη από υπερπλασία καλοήθους προστάτη (ΚΥΠ) και φυσιολογικά δείγματα [10]. Αυτές οι εκθέσεις πρότειναν ότι ο εντοπισμός ανωμαλιών σε miRNAs που σχετίζονται με ένα συγκεκριμένο είδος καρκίνου θα πρέπει να παρέχει καλή βιοδεικτών για τους συγκεκριμένους αυτούς τους καρκίνους και την προώθηση της έγκαιρης διάγνωσης.

Σήμερα, τεχνολογιών υψηλής απόδοσης έχουν παράγει μια μεγάλη ποσότητα των δεδομένων για τον καρκίνο, έτσι είναι επιθυμητό να χρησιμοποιούν αυτά τα δεδομένα για τον εντοπισμό miRNAs και τις εκτροπές που σχετίζονται με διαφορετικούς τύπους καρκίνων. Ωστόσο, οι αναλύσεις των δεδομένων αυτών υψηλής απόδοσης αντιμετωπίζουν δυσκολίες. Μια δυσκολία είναι η έλλειψη ομοιογένειας μεταξύ των διαφόρων ομάδων δεδομένων miRNA οφείλεται στο γεγονός ότι διαφορετικές πλατφόρμες χρησιμοποιήθηκαν για την απόκτησή τους. Διαφορετικές σειρές δεδομένων miRNA που εκφράζονται με διαφορετικό τρόπο τείνουν να εμφανίζουν ασυνέπειες με το άλλο. Μεταξύ των μεθόδων που αναπτύσσονται για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, η μέθοδος ισχυρή συνάθροιση rank (RRA), το οποίο ορίζει τον φορέα κατάταξη για κάθε γονίδιο που βασίζεται μόνο στα σύνολα δεδομένων, όπου είναι παρούσα, έχει αποδειχθεί ότι παρέχουν στατιστικά σημαντική miRNA μετα-υπογραφές [11, 12]. Η μέθοδος βασίζεται στη χρήση των στατιστικών για να συγκρίνετε κάθε γονίδιο με τη γραμμή βάσης περίπτωση, όπου όλοι οι κατάλογοι προτίμησης είναι τυχαία ανακατεύονται, και στη συνέχεια εκχωρεί τα επίπεδα σημαντικότητας των ευρημάτων [11]. Ωστόσο, προκειμένου να προσδιοριστούν με ακρίβεια τα δυνητικά χρήσιμων miRNAs ως βιοδείκτες από τα επιλεγμένα miRNAs χρήση RRA, περαιτέρω στατιστική ανάλυση και επαλήθευση είναι απαραίτητη εκτός από την μέθοδο RRA.

Σε αυτή τη μελέτη, εφαρμόσαμε ένα νέο πολυ- προσέγγιση επιλογής βήμα προς τα υπάρχοντα δεδομένα υψηλής απόδοσης του προστάτη για τον εντοπισμό των miRNAs, όπως στην PCA βιοδείκτες. Εμείς εφαρμόζεται για πρώτη φορά τη μέθοδο RRA να επιλέξετε πιθανούς βιοδείκτες miRNA σε όγκους του προστάτη, χρησιμοποιώντας 11 δημοσιεύθηκε προφίλ έκφρασης των miRNAs. Στη συνέχεια, θα χρησιμοποιηθεί ο καρκίνος Γονιδιώματος Δεδομένων Atlas (TCGA) για την περαιτέρω επαλήθευση των επιλεγμένων miRNAs με πολλαπλούς τρόπους από τη δοκιμή αθροίσματος κατάταξης Wilcoxon. Βρήκαμε ότι ο συνδυασμός των δύο up-ρυθμίζονται miRNAs (miRNA-182, miRNA-200c) και ένα κάτω-ρυθμίζονται miRNA (miRNA-221) είναι μοναδική στον προστάτη. Αυτό υποδηλώνει ότι αυτός ο συνδυασμός των miRNAs και τα επίπεδα έκφρασής τους θα μπορούσε ενδεχομένως να παράσχει πρόσθετη αποτελεσματική διαγνωστικών δεικτών για την PCA.

Υλικά και Μέθοδοι

Λογοτεχνία αναζήτηση

Οι πληροφορίες σχετικά με miRNA προφίλ έκφρασης μελέτες για προστάτη συστηματικά αναζήτηση στο PubMed, Embase και βάσεις δεδομένων Highwire, χρησιμοποιώντας τη συμβολοσειρά αναζήτησης (προστάτη και (καρκίνος * Ή όγκου * Ή όγκου *) και (miRNA * Ή microRNA * Ή ΜΙΚ *)). Επιπλέον, λάβαμε προφίλ έκφρασης των miRNAs για προστάτη μέσα από την αναζήτηση του Gene Expression Omnibus (GEO) (https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) [13] και ArrayExpress (http: //www.ebi .ac.uk /ArrayExpress /) αποθετήρια [14]. Η αναζήτηση περιορίστηκε σε στοιχεία που δημοσιεύθηκαν μεταξύ 1ης Ιανουαρίου 2005 και 31 Ιανουαρίου 2014. κριτήρια επιλογής μας ήταν: (α) την αρχική πειραματική άρθρα που παρέχουν μια σύγκριση των καρκινικών ιστών του προστάτη και μη καρκινικούς ιστούς, (β) μελέτες ήταν περίπου miRNA εκφράσεις , (γ) ο μελετήθηκε οργανισμός ήταν

Homo sapiens

και (δ) αποκλείστηκαν ιικό miRNAs και μη-miRNA ανιχνευτές.

σε αυτή τη μελέτη, οι μη καρκινικούς ιστούς περιλαμβάνονται ιστούς του προστάτη πλησίον ένας όγκος και ιστών από ανεξάρτητους υγιείς δότες, αλλά δεν περιλαμβάνουν καλοήθη υπερπλασία του προστάτη. Τα δεδομένα που εξάγονται από κάθε μελέτη περιλαμβάνονται: ο πρώτος συγγραφέας, το σκορ Gleason, περιοχή, τύπο δοκιμασίας, ο αριθμός των miRNA ανιχνευτών και τον αριθμό των δειγμάτων. Οι κατάλογοι των miRNAs με στατιστικά σημαντικές εκφράσεις είτε προέρχονται από τις δημοσιεύσεις ή λαμβάνονται από τους συντάκτες άμεσα.

Η πρόσβαση και η επεξεργασία των δεδομένων TCGA

Τα στοιχεία συμπεριλαμβανομένων των κανονικοποιημένων τιμών έκφραση miRNA-HiSeq, οι πρώτες διαβάστε μετρήσεις του mRNA-επόμενα και κλινικές πληροφορίες για την PCA είχαν κατεβάσει από το πακέτο «TCGA-Assembler» στην Ε [15]. γονίδια Επίπεδο 3 HiSeq κανονικοποιημένα δεδομένα για προστάτη αποκτήθηκαν από firehose Ευρεία GDAC (https://gdac.broadinstitute.org/). Διαβάζει ανά kilobase μοντέλου εξόνιο ανά εκατομμύριο χαρτογραφηθεί (RPKM) κανονικοποιημένες τιμές εκφράσεις mRNA και να διαβάζει ανά εκατομμύριο miRNA χαρτογραφηθεί (RPM) κανονικοποιημένες τιμές miRNA εκφράσεις ήταν περαιτέρω ημερολόγιο

2-μεταμορφωθεί. Διπλώστε αλλαγές στην miRNA εκφράσεις μεταξύ των όγκων και των φυσιολογικών ιστών υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας διάμεση με επίκεντρο τις αξίες RPM. Με βάση τις πρώτες μετρήσεις για ανάγνωση, ανάλυση διαφορικής έκφρασης mRNA έγινε με το πακέτο DESeq Bioconductor στην Ε [16], η οποία χρησιμοποιεί μια αρνητική διωνυμική μοντέλο διανομής και τοπικών παλινδρόμησης για να εκτιμηθεί η σχέση μεταξύ της μέσης και διακύμανση του κάθε γονιδίου. Όλα τα διαφορικά εκφρασμένα γονίδια θεωρήθηκαν σημαντικά αν οι απόλυτες τιμές του log τους

2 αλλαγές φορές ήταν μεγαλύτερη από 1 και τα ποσοστά ψευδών ανακάλυψη (FDR) ήταν & lt? 0.1.

Πρόβλεψη των γονιδίων στόχων του miRNA και εμπλουτισμού ανάλυση

προβλέψεις γονίδιο στόχος των διαφορικά εκφρασμένων miRNAs διεξήχθησαν χρησιμοποιώντας TargetScan [17], miRwalk [18] και της βάσης δεδομένων PICTAR [19] . Οι προβλεπόμενες στόχοι πρέπει να έχουν επιλεγεί από τουλάχιστον δύο αλγορίθμων. Επικυρωμένη στόχων από το CLIP-Seq δεδομένων starbase [20] χρησιμοποιήθηκαν επίσης στη διαδικασία επιλογής μας. Τα επιλεγμένα γονίδια-στόχοι ήταν τα επικαλυπτόμενα στόχοι των προβλεπόμενων στόχων και τις επικυρωμένες γονιδίων στόχων. Τα γονίδια-στόχους στις ακόλουθες συζητήσεις δείχνουν σημαντικές συσχετίσεις με τις εκφράσεις των miRNAs. Το εργαλείο DAVID [21] χρησιμοποιήθηκε για τη διαλεύκανση των μοριακών λειτουργίες των υποψηφίων miRNAs.

Η στατιστική ανάλυση

Η μέθοδος RRA που χρησιμοποιήθηκε υιοθετήθηκε από μια προηγούμενη μελέτη [12]. Έχουμε ολοκληρωμένο 11 miRNA παραθέτει για να βεβαιωθείτε ότι οι κατάλογοι έχουν σταθερά κατατάσσεται καλύτερα από το αναμενόμενο από το πακέτο RobustRankAggreg στην Ε [11] χρησιμοποιώντας τη λειτουργία «aggregateRanks». Οι εξάγεται λίστες miRNA για πρώτη φορά προτεραιότητα με βάση την στατιστική δοκιμή

σ

-τιμές (λιγότερο από 0,05 θεωρήθηκε σημαντική). Αν το

σ

-τιμή ήταν δεν αναφέρονται, χρησιμοποιήσαμε την πολλαπλή μεταβολή (FC) αντ ‘αυτού. Αφήστε-one-out cross-επικύρωσης (LOOCV) πραγματοποιήθηκε μετά την ανάλυση RRA για την αξιολόγηση της σταθερότητας της εξαγορασθείσας

σ

-τιμές. Βρήκαμε ότι τα

σ

-τιμές σταθεροποιήθηκαν μετά από 10.000 διαδρομές της ανάλυσης αυτής. Χρησιμοποιήσαμε ως εκ τούτου 10.000 δοκιμές, όπως η αποκοπή, αποκλείεται μία τυχαία λίστα miRNA για κάθε δοκιμή, και να χρησιμοποιηθεί το μέσο όρο

σ

-τιμή κάθε miRNA ως το τελικό

σ

-τιμή.

στη συνέχεια, οι συντελεστές βαθμό συσχέτισης του Spearman και η δίπλευρη

σ

τιμαί των miRNAs εκτιμήθηκαν με τη χρήση του «cor.test» λειτουργία στο R. οι σχέσεις μεταξύ των κλινικά χαρακτηριστικά και οι εκφράσεις του miRNAs αξιολογήθηκαν από Wilcoxon rank Sum ή Kruskal-Wallis μη παραμετρική δοκιμασία με τη χρήση του «wilcox.test» λειτουργία ή την «kruskal.test» λειτουργία στο R, αντίστοιχα. Οι διαγνωστικές δυνατότητες των miRNAs αξιολογήθηκαν χρησιμοποιώντας το πακέτο «proc» στο R. Όλες οι στατιστικοί υπολογισμοί έγιναν σε ημερολόγιο

2 μεταμορφωθεί επίπεδα έκφρασης.

Αποτελέσματα

Η επιλογή του προστάτη μετα-υπογραφή υποψηφίους miRNA

κριτήρια επιλογής μας (βλέπε Υλικά και Μέθοδοι) οδήγησε στην επιλογή της 11ης miRNA προφίλ σύνολα δεδομένων για ανάλυση μας (Σχήμα 1). Έξι από τις μελέτες που προβλέπονται, επίσης, Gleason βαθμολογίες ή ιστούς καρκινώματος, έτσι μπορούμε να τα ταξινομηθεί ως ομάδα καρκίνωμα. Μια σύντομη επισκόπηση των 11 επιλεγμένων συνόλων δεδομένων παρουσιάζεται στον Πίνακα 1. Συνολικά, αναλύσαμε δείγματα 347 καρκίνωμα και 188 φυσιολογικά δείγματα. Αυτά τα σύνολα δεδομένων που περιλαμβάνονται διάφορες πλατφόρμες μικροσυστοιχιών και ο αριθμός των miRNA ανιχνευτές κυμαίνονταν από 88 έως 847. Τα αποτελέσματα από RRA προβλέπονται οκτώ στατιστικά σημαντική miRNAs που αποτελείται από τέσσερα επάνω ρυθμισμένη και τέσσερα ρυθμισμένα προς τα κάτω δείκτες. Μετά τη σταθερότητα του

σ

-τιμή ελέγχθηκε, miR-375 (

σ

= 0.053 & gt? 0.050) και miR-25-3p (

σ

= 0.074 & gt? 0.050) εξαιρέθηκαν, και οι άλλες έξι miRNAs μετα-υπογραφή (

σ

& lt? 0.050) κρατήθηκαν για περαιτέρω ανάλυση. Αυτά τα έξι επιλεγμένες miRNAs περιελάμβανε δύο up-ρυθμίζονται miRNAs (miR-182-5p, miR-200c-3ρ) και τέσσερα κάτω-ρυθμίζονται miRNAs (miR-145-5p, miR-205-5p, miR-221-3p και miR -222-3p).

η

Εκκαθάριση των miRNAs μετα-υπογραφή χρησιμοποιώντας TCGA βάση δεδομένων

βάση δεδομένων TCGA χρησιμοποιήθηκε για την επικύρωση των αλλαγών επίπεδο έκφρασης των έξι επιλεγμένων μετα-υπογραφή miRNAs σε ασθενείς ΣΕΣΣ. Στην επικύρωση, η διορθωμένη

σ

-τιμή αποκοπής ορίσθηκε σε 0,05 και η FC αποκοπής ορίστηκε σε 2, ώστε να παρέχει πιο στιβαρών δεικτών αναγνώρισης για τη διαφοροποίηση miRNAs. Με βάση την ανάλυση των 498 δειγμάτων προστάτη και 52 φυσιολογικά δείγματα, βρήκαμε ότι τρία στατιστικά σημαντική miRNAs ήταν σε συμφωνία με το αποτέλεσμα της ανάλυσης της προφίλ έκφρασης με RRA (Πίνακας 2 και Σχήμα 2). Συγκεκριμένα, miR-182 (FDR = 3.50E-26, FC = 5,89) και miR-200c (FDR = 1.10E-26, FC = 3.50) ήταν σημαντικά πάνω ρυθμισμένα, miR-221 (FDR = 1.43E-16, FC = 0,41) ήταν σημαντικά κάτω-ρυθμίζονται, και η FC της miR-145, miR-205 και miR-222 ήταν μεγαλύτερη από 0,5 (FDR = 3.29E-01, 6.50E-06 και 1.33E-12, αντίστοιχα? FC = 0.90, 0.52 και 0.52, αντίστοιχα). Για να επιβεβαιώσετε περαιτέρω επιλογή μας από αυτές τις τρεις miRNAs ως πιθανούς βιοδείκτες για την PCA, μπορούμε στη συνέχεια διερευνώνται τα επίπεδα έκφρασης τους σε 18 άλλους τύπους όγκων στα δεδομένα TCGA. Τα αναλυτικά αποτελέσματα από αυτές τις τρεις miRNAs σε 18 άλλους τύπους όγκων και προστάτη φαίνεται στον Πίνακα S1 και Σχήμα 3, αντίστοιχα. Αυτά τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η εκδήλωση του up-έκφραση του miR-182 και miR-200c και κάτω-έκφραση του miR-221 μπορεί να παρατηρηθεί μόνο σε προστάτη.

Η

Τα επίπεδα έκφρασης (Α) του miR -182 στον προστάτη πρωτογενούς στερεού όγκου και φυσιολογικό στερεό ιστό. (Β) Τα επίπεδα έκφρασης του miR-200c σε προστάτη πρωτογενούς στερεού όγκου και φυσιολογικό στερεό ιστό. (Γ) Τα επίπεδα έκφρασης του miR-145 σε προστάτη πρωτογενούς στερεού όγκου και φυσιολογικό στερεό ιστό. Οι τιμές επιπέδου έκφρασης υπολογίστηκαν χρησιμοποιώντας log

2 μετασχηματίζεται τιμές RPM.

Η

Fold αλλαγή είναι ο λόγος των σημάτων μεταξύ διάμεσου ιστού καρκίνου και φυσιολογικό ιστό. Συντομογραφίες: FC, Fold αλλαγή? Prad, αδενοκαρκίνωμα του προστάτη? BLCA, της ουροδόχου κύστης ουροθηλιακά καρκίνωμα? CHOL, Χολαγγειοκαρκίνωμα? COAD, αδενοκαρκίνωμα του παχέος εντέρου? ESCA, καρκίνωμα του οισοφάγου? HNSC, κεφαλής και λαιμού καρκίνωμα πλακωδών κυττάρων? KICH, Νεφρά χρωμόφοβο? KIRC, Νεφρά νεφρικό καρκίνωμα σαφείς κυττάρων? Kirp, Νεφρού νεφρικών θηλώδες καρκίνωμα κυττάρων? LIHC, ήπατος ηπατοκυτταρικό καρκίνωμα? LUAD, αδενοκαρκίνωμα του πνεύμονα? LUSC, του πνεύμονα καρκίνωμα πλακωδών κυττάρων? PCPG, Φαιοχρωμοκύττωμα και παραγαγγλιώματος? ΔΙΑΒΑΣΤΕ, του ορθού αδενοκαρκίνωμα? STAD, αδενοκαρκίνωμα του στομάχου? ΤΗΟΑ, του θυρεοειδούς καρκίνωμα? Thym, Thymoma? PAAD, αδενοκαρκίνωμα του παγκρέατος? και SKCM, του δέρματος δερματικό μελάνωμα. * Η ανέφερε miRNA εκφράζονται διαφορικά σε καρκίνο.

Η

Στη συνέχεια, χρησιμοποιήσαμε το βαθμό συσχέτισης Spearman για να δοκιμαστεί η σύνδεση μεταξύ των τριών εντοπίστηκαν miRNAs στην ΣΕΣΣ. Βρήκαμε ότι το miR-182 και miR-200c έδειξαν θετική συσχέτιση (

r

s

= 0.633,

σ

& lt? 2.200E-16), και είχαν αρνητική συσχέτιση με κάτω-ρυθμίζονται miR-221 (miR-182 vs miR-221:

r

s

= -0,479,

σ

& lt ? 2.200E-16? miR-200 vs miR-221:

r

s

= -0,335,

σ

= 1.983E-14). Ως εκ τούτου, θα πραγματοποιηθεί περαιτέρω ανάλυση για να επιβεβαιώσει αυτά τα τρία miRNAs και μοναδικό συνδυασμό τους επίπεδα έκφρασης σε προστάτη.

Για να διερευνήσει τα επίπεδα έκφρασης του miR-182, miR-200c και miR-221 στο προστάτη αίμα ή ορό , χρησιμοποιήσαμε GEO2R [33] για την ανάλυση των δεδομένων, βρήκαμε ότι το miR-182 (log

2 FC = 1.740,

σ

= 0,046) και miR-200c (log

2 FC = 1.963,

σ

= 0,009) έδειξε overexpressions και miR-221 (log

2 FC = -0,810,

σ

= 0,110) δεν έδειξε σημαντική διαφορά στη σειρά GSE24201 [34] , η οποία περιελάμβανε 14 δείγματα αίματος των ασθενών προστάτη και 15 δείγματα υγιών αδελφών από 11 οικογένειες. Συγκρίναμε επίσης τους ορούς των 3 διαγονιδιακών αδενοκαρκίνωμα του ποντικιού προστάτη (TRAMP) ποντίκια φόρμα για 3 αδερφάκια άγριου τύπου τους από GSE29314 [35], και βρήκαμε ότι το miR-182 (log

2 FC = 1.187,

p

= 0,010) και miR-200c (log

2 FC = 1.389,

σ

= 0,002) επίσης ρυθμίζεται προς τα πάνω και έφτασε

σ

& lt? 0,05, ενώ το miR-221 (log

2 FC = -0,047,

σ

= 0.818) δεν δείχνουν μια διαφορετική τάση.

Συσχέτιση των εκφράσεων των τριών επιλεγμένων miRNAs με κλινικοπαθολογικοί παραμέτρους

Οι κλινικοπαθολογική χαρακτηριστικά των ασθενών προστάτη που λαμβάνεται από TCGA φαίνεται στον πίνακα S2. Η μέση ηλικία τους ήταν 60,4 ± 7,0 και προ-χειρουργική επέμβαση PSA τους κυμαινόταν 0,7 έως 87 (μg /l). Spearman rank ανάλυση μας έδειξε ότι τα τρία αυτά miRNAs σχετίζονταν σημαντικά με τα επίπεδα του PSA προ-χειρουργική επέμβαση και τις ηλικίες. Τόσο miR-182 και miR-200c έδειξαν θετική συσχέτιση με τις δύο κλινικές παραμέτρους, ενώ miR-221 έδειξε αρνητική συσχέτιση. Αυτά τα τρία miRNAs δεν έδειξαν σημαντικές διαφορές μεταξύ των φυλών (Πίνακας 3). Βρήκαμε ότι το miR-221 παρουσίασαν σημαντική διαφοροποίηση από την άποψη του βαθμού Gleason (χαμηλές επιδόσεις Gleason εναντίον υψηλή βαθμολογία Gleason), λεμφαδένα θετικότητα, την παθολογία του σταδίου Ν (PN0 εναντίον ρΝ1), και την παθολογία του σταδίου Τ ( ρΤ2 vs. ρΤ3 vs. pT4) (

ρ

& lt? 0,05 για όλες τις συγκρίσεις) (βλέπε πίνακα 3), και ήταν ρυθμισμένα προς τα κάτω σε ασθενείς με υψηλότερες βαθμολογίες Gleason, προχωρημένους όγκους στάδιο και θετικούς λεμφαδένες. Ωστόσο, δεν βρήκαμε σημαντικές διαφορές μεταξύ αυτών των κλινικών χαρακτηριστικών και miR-182 ή miR-200c.

Η

Διαγνωστική αξία των επιλεγμένων miRNAs

Διενεργήσαμε απάντηση που λειτουργούν χαρακτηριστικό (ROC) αναλύσεις για την αξιολόγηση της χρήσης των τριών επιλεγμένων miRNAs ως πιθανούς βιοδείκτες για τη διαφοροποίηση του προστάτη ιστών από τους φυσιολογικούς ιστούς (Σχήμα 4), και βρήκαμε ότι MiR-200c (AUC = 0.963, 95% διάστημα εμπιστοσύνης, CI = 0,9463 – 0,980,

σ

& lt? 0.0001) έδειξε υψηλότερη διαγνωστική ικανότητα από ό, τι miR-182 (AUC = 0,957, 95% διάστημα εμπιστοσύνης, CI = 0,9248 – 0,9896,

σ

& lt? 0.0001) και miR-221 ( AUC = 0,857, 95% διάστημα εμπιστοσύνης, CI = 0,8022 – 0,9127,

σ

& lt? 0,0001). Όταν μια προσέγγιση λογιστική παλινδρόμηση χρησιμοποιήθηκε για τον συνδυασμό αυτών των τριών miRNAs, η καμπύλη ROC αποκάλυψε μια πολύ καλύτερη διαγνωστική ακρίβεια από ό, τι αν είχαν χρησιμοποιηθεί χωριστά, τα αποτελέσματα έδειξαν μία AUC του διαστήματος εμπιστοσύνης 0.972 (95%, CI = 0,9519 έως 0,992,

σ

& lt? 0,0001). Στην ανάλυση, η βέλτιστη τιμή αποκοπής ορίστηκε σε μια μέγιστη άθροισμα ευαισθησίας και εξειδίκευσης. Η διαγνωστική ευαισθησία και ειδικότητα του συνδυασμού αυτών των τριών miRNAs βρέθηκαν να είναι 94.2% και 92.6%, αντίστοιχα.

(Α) Η καμπύλη ROC για miR-182. (Β) Η καμπύλη ROC για miR-200c. (Γ) Η καμπύλη ROC για miR-221. (Δ) Η καμπύλη ROC για τον συνδυασμό των τριών miRNAs.

Η

Target γονίδια και βιολογικής οδού αναγνώριση

Πρώτα, εντοπίστηκαν 800 επάνω ρυθμισμένη και 1.698 ρυθμισμένα προς τα κάτω διαφορετικά γονίδια με βάση ένα μοντέλο που χρησιμοποιεί την αρνητική διωνυμική κατανομή για 374 δείγματα καρκίνοι του προστάτη και 52 φυσιολογικούς μάρτυρες από TCGA (S3 πίνακα). Δεύτερον, είχαμε προβλέψει γονίδια στόχους για αυτά τα τρία miRNAs, και στη συνέχεια επέλεξαν τα γονίδια επικάλυψης καθώς οι συμμετέχοντες στην πορεία (129 γονίδια για miR-182, 95 γονίδια για miR-200c, και 55 γονίδια για miR-221) (S4 Πίνακας). Τρίτον, πραγματοποιήθηκε ανάλυση συσχέτισης μεταξύ των τριών αυτών miRNAs και τις εκφράσεις του mRNA όλων των γονιδίων επικάλυψη. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι το miR-182 και miR-200c συσχετίστηκαν θετικά με όλες σχεδόν τις up-ρυθμίζονται mRNAs επικάλυψη και αρνητικά που συνδέονται με όλα σχεδόν τα κάτω-ρυθμίζονται mRNA. Ωστόσο, ο συσχετισμός μεταξύ miR-221 και τα γονίδια επικάλυψη έδειξαν μια αντίστροφη σχέση (Σχήμα 5). Μια εκπληκτική παρατήρηση από την ανάλυσή μας ήταν ότι η ρύθμιση εξωκυπάρωσης συναπτική μεμβράνη 3 (

RIMS3

) υπερεκπροσωπούνται σταθερά και με τα τρία miRNAs.

Η εκπροσώπηση χάρτη θερμότητας από τα μοντέλα συσχέτισης για τους στόχους των miRNAs. Τα 267 διαφορικά εκφραζόμενο mRNAs στόχων, συμπεριλαμβανομένων των 63 επάνω ρυθμισμένη στόχους και 204 ρυθμισμένα προς τα κάτω στόχοι, χρησιμοποιήθηκαν για να συγκεντρωθούν τα miRNAs. Σειρές του χάρτη θερμότητας αντιπροσωπεύουν mRNAs στόχου, και οι στήλες αντιπροσωπεύουν τα miRNAs. Κόκκινα τετράγωνα δείχνουν αρνητικές συσχετίσεις, πορφυρό πλατείες δείχνουν θετικές συσχετίσεις και λευκές κηλίδες (άχρωμο) δείχνουν ότι δεν υπάρχει συσχέτιση.

Η

Για να κατανοήσουμε τις γενικές βιολογικές λειτουργίες αυτών των τριών miRNAs, πραγματοποιήσαμε ανάλυση πρωτεϊνών μέσω Εξελικτική σχέσεις (PANTHER) ανάλυση της πορείας DAVID μέσω των γονιδίων στόχων. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι οι τρεις αυτές miRNAs δεν μοιράζονται τις ίδιες οδούς, αλλά ήταν συχνά σχετίζονται με τα κινητά μονοπάτια (Σχήμα 6) σηματοδότησης

Το πορφυρό οβάλ αντιπροσωπεύει

RIMS3

.? οι τρεις μπλε οβάλ αντιπροσωπεύουν τις τρεις miRNAs? μαύρες ευθείες γραμμές δείχνουν την επίδραση στόχος των miRNAs στο γονίδιο? διακεκομμένες γραμμές δείχνουν τη συμμετοχή των miRNAs σε μονοπάτια PANTHER, και τα χρώματα τους αντανακλούν τις έννοιες της -λογάριθμος

10 μεταμορφωθεί

σ

τιμές για τις οδούς.

Η

Συζήτηση

τα τελευταία χρόνια, πολλές μελέτες έχουν αφιερωθεί στην ανακάλυψη βιοδεικτών miRNA και βιολογικές λειτουργίες τους (ή μοριακός μηχανισμός) για την PCA. Σε αυτή τη μελέτη, εφαρμόσαμε μια ολοκληρωμένη προσέγγιση επιλογής πολλαπλών βημάτων για να αναλύσει τα σύνολα δεδομένων καρκίνου από GEO και TCGA και προσδιόρισε τρεις miRNAs και το σχέδιο τους συνδυασμό μοναδική έκφραση που έδειχνε μόνο στα σύνολα δεδομένων του προστάτη.

Η ιδέα ότι miRNAs εμπλέκονται στον καρκίνο υποστηρίζεται από την απόδειξη ότι τα miRNAs βρίσκονται σε μεγάλο βαθμό σε περιοχές του γονιδιώματος που συνδέονται με τον καρκίνο ή στο εύθραυστο θέσεις [36, 37]. Για την PCA, μπορούμε να λάβετε τις ακόλουθες πληροφορίες από τη βιβλιογραφία. Είναι γνωστό ότι το miR-200c βρίσκεται σε 12p13.31, και αναφέρθηκε [38] ότι οι αριθμοί αντίγραφο της περιοχής χρωμοσώματος 12p13.31-p12.3 διαγράφονται στη ΣΕΣΣ. Έχει επίσης αναφερθεί [39] ότι 7q32.2 περιοχή του χρωμοσώματος στην οποία miR-182 κάθεται έχει υψηλή συχνότητα ετεροζυγωτίας ή /και μικροδορυφορικών ανισορροπία μεταβολές στην καρκινογένεση προστάτη. Ιστονών μεθυλίωση αποτελέσματα στην αποσιώπηση του όλου συμπλέγματος miR-221 /miR-222, όπως διευκρινίζεται από την ανάλυση της υπογραφής μεθυλίωσης σε κυτταρικές σειρές προστάτη [40]. Ως εκ τούτου, μόνο με βάση τα δημοσιευμένα στοιχεία σχετικά με αυτές τις θέσεις, θα μπορεί να σχηματίσει την υπόθεση ότι το miR-182, miR-200c και miR-221 /miR-222 είναι στενά συνδεδεμένα με προστάτη.

Επίσης αναφέρθηκε ότι miRNA-182 είναι υπερ-εκφράζεται σε προστάτη και διαδραματίζει ενεργό ρόλο στον πολλαπλασιασμό και την εισβολή στο

vitro

και

vivo

[41, 42]. Έχει αναφερθεί ότι miR-182 σε ιστούς προστάτη και τέσσερις κυτταρικές γραμμές (LNCap, PC-3, DU145, και 22Rv1) έχουν υψηλότερα επίπεδα από ό, τι στους ιστούς ΚΥΠ και φυσιολογικό προστάτη επιθηλιακά (RWPE-1) κυττάρων [41]. Συνδεδεμένη με την εξέλιξη προστάτη, η υπερ-έκφραση του miR-182 καταστέλλει την έκφραση του γονιδίου καταστολής του όγκου

FOXF2

, η οποία μειώνει εισβολή PCa κυττάρου και μετανάστευση [42]. Σε κύτταρα του προστάτη, miR-182 επάγει μεσεγχυματικών να επιθηλιακά χαρακτηριστικά μετάβασης και της ανάπτυξης παράγοντα ανάπτυξης ανεξάρτητη από την καταστολή

SNAI2

, η οποία έχει αποδειχθεί ότι είναι ένας καταστολέας του πολλαπλασιασμού σε κύτταρα PCa [43, 44]. μελέτη πρόβλεψη γονιδίου-στόχου μας που έχουν αναγνωριστεί σωστά

FOXF2

και

SNAI2

. Η οικογένεια miRNA-200, που αποτελείται από πέντε μέλη (miR-200a, miR-200b, miR-200c, miR-429 και miR-141), αντιμετωπίζεται ως καταστολέας των όγκων καθώς αναστέλλει επιθηλιακών-to-μεσεγχυματικά μετάβασης, όγκου κελί εισβολή και μετάσταση [45]. Το miR-200c ~ 141 σύμπλεγμα πιέζει τον πολλαπλασιασμό των ανθρώπινων μεταστατικό καρκίνο του προστάτη κύτταρα με αναστολή

Jagged1

, η οποία μπορεί να είναι σημαντική για μεταστάσεις [46]. Έχει αναφερθεί [47] ότι το miR-221 ήταν κάτω-ρυθμίζονται σε επιθετικές προστάτη και σχετίζεται με το σκορ Gleason, και έτσι υποδεικνύεται το στάδιο του όγκου. Κάτω ρύθμιση του miR-221 έχει επίσης ανιχνευθεί σε δείγματα έκκριση του προστάτη [48]. Επιπλέον, miR-221s πιστεύεται ότι εμπλέκεται στην ανάπτυξη ή τη σταθερότητα του φαινοτύπου ευνουχισμό ανθεκτικό καρκίνο του προστάτη (CRPC) επειδή η υπερ-έκφραση έχει παρατηρηθεί σε κύτταρα CRPC [49]. Επίσης, πολλές επαναλαμβανόμενες επικυρώσεις έχουν δηλώσει ότι miR-221 σε κύτταρα προστάτη έχει την ικανότητα να ρυθμίζει την έκφραση του

ρ27 /kip1

και αναστέλλουν διάφορα συμπλέγματα κινάσης εξαρτώμενης από κυκλίνη [50, 51]. Όλα αυτά είναι σύμφωνα με την ανάλυσή μας, η οποία έδειξε ότι οι τρεις εντοπίστηκαν microRNA συμμετείχαν στην ανάπτυξη του προστάτη.

Η αύξηση της ηλικίας συσχετίζεται με προστάτη τον κίνδυνο [52, 53], δεδομένου ότι τα επίπεδα των miRNAs αλλαγή με γήρανσης [54], και τη διάγνωση και θεραπείες προστάτη έχουν καθοδηγείται από την PSA [55]. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η ηλικία και η PSA συσχετίζονται θετικά με up-ρυθμίζονται miRNAs (miR-182 και miR-200c), αλλά σχετίζεται αρνητικά με κάτω-ρυθμίζονται miRNA (miR-221). Ο συνδυασμός των πολυ-βιομορίων έχει προταθεί να χρησιμεύσει ως αποτελεσματικός δείκτες για τη διάγνωση σε πολλές μελέτες [56, 57]. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η AUC του συνδυασμού αυτών των επιλεγμένων τρία miRNAs ήταν πολύ υψηλό για τους ιστούς του προστάτη.

Δεδομένου ότι τα καρκινικά κύτταρα μπορεί να απελευθερώσει miRNAs σε κυκλοφορία του σώματος [58], είναι επιθυμητή η χρήση miRNAs στα υγρά του σώματος για διαγνωστικούς σκοπούς, αν είναι δυνατόν. Έχει αναφερθεί ότι τα επίπεδα του miRNA σε προστάτη ιστού υψηλή συσχέτιση με την προ-προστατεκτομή επιπέδων στον ορό [54]. Ωστόσο, αν και ο συνδυασμός των αυξήσεων των miR-182 και τις εκφράσεις του miR-200c και η μείωση στην έκφραση του miR-221 είναι μοναδική (με στατιστική σημαντικότητα) σε προστάτη του αίματος, θα χρειαστούν περαιτέρω μελέτες για τη διαφοροποίηση αυτών των δεικτών του αίματος σε προστάτη από εκείνες LUSC (πλακώδες καρκίνωμα του πνεύμονα) ή σε BLCA (ουροδόχου κύστης καρκίνωμα ουροφόρων) (βλέπε σχήμα 3 και S1 πίνακα).

Μέσα από τις αναλύσεις μας των γονιδίων στόχων και οι συσχετίσεις, βρήκαμε ότι κάτω-ρυθμίζονται

RIMS3

ήταν παρών ταυτόχρονα με τις τρεις εντοπίστηκαν miRNAs. Αυτό δεν έχει αναφερθεί για την PCA πριν. Επίσης, μερικά από τα μονοπάτια που σχετίζονται με προστάτη, στο οποίο συμμετέχουν οι τρεις εντοπίστηκαν miRNAs έχουν αναφερθεί στο παρελθόν. Για παραδείγματα: (1) Έχει αναφερθεί ότι, μαζί με το

TMPRSS2-ERG

, η ΡΙ3-κινάσης ενεργοποιεί την ογκογένεση του προστάτη [59]? (2) Wnt σηματοδότησης και βασικό συστατικό της β-κατενίνης της να συμβάλει στην ογκογένεση του προστάτη [60]? και (3), η οδός σηματοδότησης hedgehog εμπλέκεται στην ανάπτυξη του προστάτη και στην εξέλιξη σε πιο επιθετική και ακόμη και η θεραπεία ανθεκτικών νοσηρές καταστάσεις [61]. Όλες αυτές οι μελέτες παρέχουν πρόσθετα αποδεικτικά στοιχεία για τα ευρήματά μας.

Συμπέρασμα

Για το καλύτερο της γνώσης μας, αυτή η μελέτη είναι η πρώτη που εντοπίζει και να αναλύει συνδυασμούς πολλαπλών miRNAs ως πιθανό βιοδείκτη για προστάτη με βάση την ανάλυση των miRNA μικροσυστοιχιών και σύνολα δεδομένων TCGA. Η μελέτη μας δείχνει ότι μια ολοκληρωμένη μέθοδος ανάλυσης βασίζεται στην RRA και ακολουθείται από άλλες στατιστικές αναλύσεις και τις επαληθεύσεις που μπορεί να εντοπίσει αποτελεσματικά συνδυασμούς πολλαπλών miRNAs ως πιθανούς βιοδείκτες του καρκίνου. Τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι οι τρεις επιλεγμένες miRNAs και συνδυάζονται μοναδικά πρότυπο έκφρασης τους σε προστάτη θα μπορούσε να είναι κλινικής αξίας πέραν των υφιστάμενων μεθόδων δοκιμών. Τέλος, αν και εφαρμόζεται μόνο την προτεινόμενη προσέγγιση επιλογής πολλαπλών σταδίων για να μελετήσει σύνολα δεδομένων υψηλής απόδοσης για το σκοπό της τον εντοπισμό πιθανών βιοδεικτών για την PCA, πιστεύουμε ότι αυτή η προσέγγιση μπορεί επίσης να εφαρμοστεί για τη διερεύνηση άλλων τύπων καρκίνου χρησιμοποιώντας παρόμοια σύνολα δεδομένων υψηλής απόδοσης.

Υποστήριξη Πληροφορίες

S1 PRISMA Checklist. PRISMA Λίστα ελέγχου

doi:. 10.1371 /journal.pone.0140862.s001

(DOC)

S1 πίνακα. Τα επίπεδα έκφρασης του miR-182, miR-200c και miR-221 σε προστάτη και άλλων μορφών καρκίνου 18

doi:. 10.1371 /journal.pone.0140862.s002

(XLSX)

S2 πίνακα. Η δημογραφική πληροφόρηση των ασθενών προστάτη στα σύνολα δεδομένων των TCGA

doi:. 10.1371 /journal.pone.0140862.s003

(DOCX)

S3 πίνακα. Το 800 up-ρυθμίζονται και τα 1698 κάτω-ρυθμίζονται διαφορετικά γονίδια εντοπίστηκαν στα δείγματα προστάτη και φυσιολογικά δείγματα

doi:. 10.1371 /journal.pone.0140862.s004

(XLSX)

S4 πίνακα. Το αποτέλεσμα της χρήσης Spearman rank συσχέτισης για να ελεγχθεί η συσχέτιση μεταξύ των επιπέδων έκφρασης των miRNA-182, miR-200c και miR-221 και προέβλεψε τους στόχους τους σε ασθενείς προστάτη (n = 481)

doi:. 10.1371 /journal.pone. 0140862.s005

(XLSX)

Ευχαριστίες

το κύριο μέρος του έργου αυτού έγινε κατά την επίσκεψη του πρώτου και του τελευταίου συγγραφείς στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Milwaukee. Θα ήθελα να ευχαριστήσω το Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Milwaukee και το διδακτικό προσωπικό του για τη φιλοξενία που έλαβαν κατά τη διάρκεια της επίσκεψής τους.