Krooninen sairaus

tiivistelmä

Tarkoitus

Tämän tutkimuksen tavoitteena oli tunnistaa ekspressiokuviota verisuonten endoteelikasvutekijä (VEGF) ei-pienisoluinen keuhkosyöpä (NSCLC) ja tutkia sen mahdollisuuksia korrelaatio etenemistä NSCLC.

Methods

geeniekspressioprofiili GSE39345 ladattiin Gene Expression Omnibus tietokantaan. Kaksikymmentä tervettä verrokkia ja 32 NSCLC näytteitä ennen kemoterapiaa analysoitiin tunnistamaan ilmentyvät eri geenit (degs). Sitten polku rikastamiseen analyysi DEGS suoritettiin ja proteiini-proteiini-vuorovaikutuksen verkostoja rakennettiin. Erityisesti VEGF-geenien ja VEGF-signalointireitin analysoitiin. Alaverkon rakennettiin seurasi toiminnallisen rikastamiseen analyysi.

Tulokset

Yhteensä 1666 säädelty ja 1542 alassäädetty DEGS tunnistettiin. Alas-säännelty DEGS pääasiassa rikastettu reitit liittyy syövän.

VEGFA

ja

VEGFB

todettiin aloittava tekijä VEGF signalointireitin. Lisäksi epidermaalisen kasvutekijän reseptori (

EGFR

),

VEGFA

ja

VEGFB

liittyy aliverkon, kinaasi- inserttidomeenireseptori (

KDR

), fibronektiinin 1 (

FN1

), transformoiva kasvutekijä beeta aiheuttama (

TGFBI

) ja lisääntyvien solujen tuma-antigeenin (

PCNA

) todettiin vuorovaikutuksessa ainakin kaksi kolmesta navan geenejä. DEGS Tämän osa-verkko olivat pääasiassa rikastuneet Gene ontologia liittyvistä ehdoista solujen lisääntymisen.

Johtopäätös

EGFR

,

KDR

,

FN1

,

TGFBI

ja

PCNA

voivat olla vuorovaikutuksessa

VEGFA

on tärkeitä rooleja NSCLC kasvainten synnyssä. Nämä geenit ja vastaavat proteiinit voivat olla potentiaalia käytettäväksi tavoitteet joko diagnosointiin tai hoitoon potilailla, joilla on NSCLC.

Citation: Wang Y, Huang L, Wu S, Jia Y, Yang Y, Luo L , et ai. (2015) Bioinformatics analyysit rooli endoteelikasvutekijän potilailla, joilla on ei-pienisoluinen keuhkosyöpä. PLoS ONE 10 (9): e0139285. doi: 10,1371 /journal.pone.0139285

Editor: Selvakumar Subbian, Public Health Research Institute RBHS, Yhdysvallat |

vastaanotettu: toukokuu 21, 2015; Hyväksytty: 09 syyskuu 2015; Julkaistu: 30 syyskuu 2015

Copyright: © 2015 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: kaikki asiaankuuluvat tiedot ovat käytettävissä paperin. Mahdolliset tiedustelut voidaan osoittaa vastaavaan tekijä [email protected].

Rahoitus: Tämä tutkimus tukivat Zhejiangin maakunnan Medical Technology Program of China (nro 2013KYB106) ja Zhejiangin maakunnan Natural Science Foundation of China ( No. LQ15H060002). 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

Keuhkosyöpä riveissä korkein sekä sairastuvuutta ja kuolleisuutta useimmissa osissa maailmaa [1, 2], ja sen absoluuttinen esiintyvyys lisääntyy voimakkaasti [3]. Keuhkosyöpä voidaan luokitella pääasiassa pieniin solu ja ei-pienisoluista histologisia alatyyppejä. Niistä ei-pienisoluinen keuhkosyöpä (NSCLC) on yleisin ja osuus on lähes 75%: sta 80% keuhkosyöpä [2, 4]. Tällä hetkellä noin 70% vasta diagnosoitu potilailla, joilla on joko alatyypin keuhkosyöpää kärsii paikallisen uusiutumisen tai etäpesäkeleesioita resektion jälkeen, mikä huonontaa pitkäaikainen eloonjäämismahdollisuus [5]. Näin ollen, on tärkeää valaista keuhkosyövän etenemisen tehokasta sairauden hoidossa.

Useat tutkimukset ovat osoittaneet, että angiogeneesi on tärkeää, ei-pienisoluisen keuhkosyövän kasvun ja etäpesäkkeiden [6-8]. Verisuonten endoteelin kasvutekijä (VEGF), angiogeeninen erityisiä stimulaattori, on todettu säädellä kasvua neoplastisten angiogeneesin ja sillä on tärkeä rooli verisuonittumisen eri syöpien [9, 10]. Bergers ja Benjamin totesi, että VEGF olivat erittäin ilmaistaan ​​kasvaimen mikroympäristössä ja vahvasti aiheuttama tuumoriangiogeneesissa [11]. Zhao

et al

. [12] ehdotti, että angiogeneesiä ja VEGF ilmentymisen keuhkosyöpäsoluissa johtui lisääntyneistä aktiivisuuteen JAK2 /STAT3 signaalireitin joka liittyi alentunut eloonjääneitä syövissä. Lisäksi Chen

et al

. [13] on raportoitu, että yli-ilmentyminen VEGF oli huono ennustetekijä pienisoluinen keuhkosyöpä. Siksi strategioita estämään kasvaimeen liittyvien angiogeneesi voi olla lupaava rajoittamisessa NSCLC etenemistä.

Huolimatta edetessä saavutettu hallinnassa NSCLC, kartoittaa erityisiä molekyyli kriteerien on edelleen haaste kasvavan hoitovaste [14]. Esillä olevassa tutkimuksessa olemme analysoineet geeniekspressioprofiilien (GSE39345) perifeerisen veren mononukleaarisia soluja (PBMC) potilailla, joilla pitkälle NSCLC. Differentiaalisesti ilmentyvien geenien (DEGS) välillä terveiden verrokkien ja potilasta ennen kemoterapiaa analysoitiin. Parhaan tietomme mukaan aineisto ei ole analysoitu ennen. Erityisesti arvioimme VEGF-geenien ilmentymisen ja analysoitiin VEGF signalointireitin.

VEGFA

alaverkon rakennettiin ja toiminnallinen rikastamiseen analyysi tehtiin siihen liittyvien degs. Meidän tavoitteena oli tunnistaa ekspressiokuviota

VEGF

NSCLC ja tutkia sen mahdollisuuksia korrelaatio etenemistä NSCLC. Toisin kuin aikaisemmat tutkimukset, joissa selvitettiin toiminta

VEGF

kokeellisilla menetelmillä, bioinformatiikan analyysit suoritetaan tutkimus tuotti kattavan arvioinnin VEGF liittyvien proteiini-proteiini vuorovaikutusten ja voitaisiin käyttää ennustamaan vuorovaikutussuhteessa

VEGF

ja muita geenejä.

Materiaalit ja menetelmät

Affymetrix microarray data

microarray data GSE39345 käytetty tutkimuksessamme on ladattu Gene Expression Omnibus (http: //www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) tietokantaan. Tämä aineisto analysoidaan geeniekspressioprofiilien PBMC potilailla, joilla on pitkälle edennyt NSCLC perustuu alustan Illumina humanRef-8 v2.0 ilmentymisen BeadChip (GPL1604) (Affymetrix Inc., Santa Clara, Kalifornia, USA). Geeniekspressioprofiilien koostui 20 tervettä verrokkia (HC), 32 potilasta ennen kemoterapiaa ja 17 potilasta kemoterapian jälkeen. Tässä tutkimuksessa aineistot 20 HC ja 32 NSCLC näytteitä ennen kemoterapiaa analysoitiin. Tutkimuksen hyväksyi Institutional Review Board of Kaohsiung Chang Gung Memorial Hospital, Taiwan. Näytteet kerättiin tietoisen suostumuksen oli saatu potilailta. Potilasasiakirjoihin poistui tunnistamattomiksi ennen analysointia [15].

Data esikäsittely ja differentiaalikaavojen Analysis

Alkuperäinen array data tehtiin taustakorjausta ja neljännestiedot normalisointi. Sitten DEGS välillä HC ja NSCLC näytteet tunnistettiin perustuu R /Bioconductor paketti Limma [16]. Itseisarvo log

2-kertainen muutos (log

2fc) ≥ 1,5 ja p-arvo 0,05 pidettiin raja-arvon.

Pathway rikastus Analysis

Kioto Encyclopedia of Genes and Genomit (Kegg, https://www.genome.jp/) [17] on kokoelma verkossa tietokanta säveltänyt tunnettuja geenejä ja niiden biokemialliset toiminnot. Tietokantaan Annotation, visualisointi ja integroitu Discovery (DAVID, https://david.abcc.ncifcrf.gov/) [18] on kattava joukko toiminnallisia käsinkirjoitustyökalun varten liittyvät toiminnalliset väleissä geenin luetteloita klusterointialgoritmi. Jotta analysoida DEGS funktionaalisen tasolla, Kegg polku rikastus analyysi suoritettiin käyttäen DAVID online-työkalu. P-arvo 0,05 asetettiin kynnysarvo.

VEGF

Geenit ja VEGF-signalointireitin

VEGF-perheen jäsenet tärkeitä rooleja etenemistä NSCLC. Esillä olevassa tutkimuksessa, jakelu DEGS VEGF signalointireitillä tutkittiin käyttäen KEGGParser [19] plugin cytoscape (www.cytoscape.org) [20].

Proteiini-proteiini vuorovaikutus Network Hakemisto Rakentaminen

ladataan kokonaisvaltaista vuorovaikutusta tiedot ihmisen proteiineja Search Tool haettaessa vuorovaikutus Genes (STRING) tietokanta (https://string-db.org/) [21]. Sitten vuorovaikutus suhteet NSCLCL DEGS uutettiin rakentaa proteiini-proteiini vuorovaikutus (PPI) verkko (yhdistetty pisteet 0,4) käyttäen cytoscape.

Aliverkoston Hakemisto Rakentaminen

Tutkimus on todennut, että VEGFR ja EGFR reittejä on yhdistetty kiinteiden kasvainten, erityisesti suhteessa angiogeneesiä [22]. Tutkimuksessamme poimimamme

EGFR

,

VEGFA

ja

VEGFB

, ja niiden vuorovaikutus muiden DEGS alkaen PPI verkkoon. Sitten alaverkon liittyvä

EGFR

, ja

VEGF

rakennettiin. Lisäksi DEGS osa-verkon tehtiin Gene ontologia (GO) rikastamiseen analyysi käyttäen bingo [23] plugin cytoscape (p-arvo 0,05).

Tulokset

tunnistaminen DEGS

yhteensä 3028 DEGS saatiin sekä NSCLCL ja HC näytteitä. Thereinto, 1666 oli säädelty ja 1542 olivat alassäädetty.

Pathway rikastus Analysis

tulos reitin rikastamiseen osoitti, että säädelty DEGS olivat pääasiassa rikastuneet 11 reittejä, kuten hajuaistin transduktio, metabolia vierasaineiden P450 ja lääkeainemetaboliaan. Alas-säännelty DEGS pääasiassa rikastettu reitit liittyy syövän, kuten Wnt-signalointireitin ja Notch signalointireitin.

VEGF

geenejä ja VEGF-signalointireitin

Among DEGS,

VEGFA

ja

VEGFB

todettiin aloittava tekijät VEGF signalointireitin. Kun analyysi jakelun DEGS VEGF-signalointireitin, alassäädetty ° kinaasin inserttidomeenin reseptorin (

KDR

) havaittiin olevan pullon kaulan tekijä reitin (kuvio 1).

punainen väri edustaa sääteli DEGS ja vihreä edustaa alassäädetty DEGS.

PPI Network Analysis

rakennettu PPI verkko sisälsi 113797 vuorovaikutusta paria välillä 2511 DEGS ja PPI verkkojen totteli mittakaavasta ansioksi (korrelaatio = 0,859, R-squared = 0,888). Top 10 napa geenit on esitetty taulukossa 1, mukaan lukien kesäkuu esikasvaintekijän, lisääntyvien solujen tuma-antigeenin (

PCNA

), epidermaalisen kasvutekijän reseptori (

EGFR

) ja

VEGFA

.

Aliverkoston Hakemisto Rakentaminen

EGFR

ja

VEGF

liittyvät osa-verkko kuvassa 2. sub-network,

KDR

ja fibronektiinin 1 (

FN1

) vuorovaikutuksessa kaikkien kolmen geenin. Transformoiva kasvutekijä beeta (

TGFBI

) ja

PCNA

vuorovaikutteisesti

EGFR

ja

VEGFA

. Lisäksi DEGS tässä aliverkossa pääasiassa rikastettu GO biologinen prosessi liittyvistä ehdoista solujen lisääntymistä (taulukko 2).

punainen väri edustaa sääteli ilmentyvät eri geenien (DEGS) ja vihreä edustaa alaspäin säännelty DEGS.

keskustelu

Erittäin hoitoresistenteille NSCLC on yksi tärkeimmistä syistä syöpäkuolemien kaikkialla maailmassa ja angiogeneesi on tullut olennainen prosessin edistämisessä kasvu ja etäpesäke NSCLC. Tämän seurauksena, hoito VEGF, yksi tärkeimmistä välittäjistä angiogeneesin, voi olla kriittinen lähestymistapa taantuu NSCLC [6]. Tässä tutkimuksessa

VEGFA

ja

VEGFB

todettiin aloittava tekijät VEGF signalointireitin. Lisäksi,

KDR

havaittiin olevan pullon kaulan tekijä tämän reitin. Lisäksi

EGFR

ja

VEGF

liittyy aliverkon,

KDR

,

FN1

,

TGFBI

ja

PCNA

havaittiin vuorovaikutuksessa vähintään kaksi kolmesta navan geenejä.

VEGF-geeni kuuluu verihiutaleperäinen kasvutekijä /VEGF kasvutekijä perhe. Sen proteiinituote edistää endoteelisolujen proliferaatio ja migraatio, ja estää solujen apoptoosia. Tärkeää on, että on mukana myös kasvaimeen liittyvät angiogeneesiin [24]. Tutkimuksessamme

VEGFA

todettiin aloittava tekijä VEGF signalointireitin. Sitä paitsi, se on napa geenin PPI-verkkoon. Deng

et al

. [25] on ilmoittanut, että

VEGFA

on sekaantunut karsinogeneesi lukuisia syöpiä, kuten keuhkosyöpä.

VEGFA

ilme on ehdotettu liittyvän uusiutumisen ja huonon ennusteen NSCLC [26]. Erityisesti, NSCLC, kasvaimen etenemisen ja etäpesäkkeiden katsotaan liittyvän mutaatiot noin tuumorisuppressorigeeneille, kuten

p53

, ja mutantti

p53

indusoi VEGF-geenin ilmentymisen [ ,,,0],27]. Mielenkiintoista, KDR, reseptori VEGF, havaittiin olevan alas-säädellä VEGF signalointireitillä, joka toimii pullon kaulan tekijä tämän reitin. Niinpä spekuloida, että KDR voi säädellä negatiivisesti VEGF signalointireitille. Yhdessä

VEGFA

ja

KDR

voidaan mahdollisesti osallisena etenemistä NSCLC.

Tällä hetkellä monet lääkkeet, jotka kohdistuvat joko VEGFR tai EGFR signaalireaktioteissä kehittynyt NSCLC on kliinisesti validoitu [28]. EGFR, jäsen kasvutekijän perhe näyttelee erilaiset biologiset roolit edistämisessä maligniteetti lukien säätely solujen eloonjäämistä tai apoptoosin, ja solun liikkuvuus tai etäpesäke, joka tekee EGFR houkutteleva terapeuttinen kohde [29, 30]. De Luca

et al

. [31] kertoi, että aktivointi EGFR TGF-α voi lisätä tuotantoa VEGF ihmisen syöpäsoluja.

Tässä tutkimuksessa olemme myös havainneet, että

EGFR

oli mukana myös

VEGF

ja

EGFR

liittyvät osa-verkon lisäksi GO liittyviä termejä solujen lisääntymistä. Tässä sub-verkko,

KDR

,

FN1

,

TGFBI

ja

PCNA

todettiin vuorovaikutuksessa 2 tai 3 3 napa geenit .

FN1

koodaa fibronektiinin, glykoproteiinin solunulkoisen matriksin (ECM), joka on liitetty kehittämiseen monia syöpätyyppejä. Vuonna keuhkosyöpä, fibronektiini voi edistää keuhkosyöpää migraatiota aktivoimalla FAK signalointi [32].

TGFBI

on soluväliaineen (ECM) proteiini indusoi transformoiva kasvutekijä-β (TGF-β) ihmisen syöpäsoluissa [33].

TGFBI

on havaittu, kuten geeni indusoituu keuhkosyövän solulinjassa A549 TGF-β [34]. Park

et al

. [35] on ilmoittanut, että

TGFBI

stimuloi tarttuvuus, proliferaatio ja migraatio munuaisten proksimaalisten tubulusten epiteelisolujen. TGFBI voi ylläpitää solun tarttuvuus alustoihin, mikä voi lisätä solun liikkuvuus ja etäpesäkkeitä [36]. Lisäksi, TGFBI johdetut proteolyyttinen peptidit ovat pro-apoptoottisia useissa solutyypeissä, mikä voi johtua aktivaation solun proteaasien, joka pystyy hajottamaan TGFBI [37]. Siksi

TGFBI

voidaan käyttää mahdollisena kohteena NSCLC hoitoon.

Lisäksi alassäädetty DEG on

PCNA

tunnistettiin PPI verkon ja osa- verkkoon. Normaaleissa soluissa, leviämisen ja apoptoosin ovat sen valvonnassa solusykliä säätelevien järjestelmien. Kontrolloimattoman soluproliferaation pidetään tunnusmerkki syöpäsolujen siten, proliferatiivinen potentiaali syövän solut voivat olla merkittävä prognostinen tekijä [38]. Jotkut vasta-aineet, mukaan lukien PCNA on käytetty tutkimaan solujen lisääntymistä [39]. Zienolddiny

et al

. [40] on raportoitu, että PCNA on merkki arviointia varten soluproliferatiivisten toiminnan keuhkosyöpä. Siksi

PCNA

voivat osallistua sääntelyn verkosto

VEGFA

tärkeä rooli NSCLC kasvainten synnyssä ja palvella potentiaalisena molekulaarinen merkkiaine liittyy NSCLC.

Yhteenvetona , tutkimuksemme tarjoaa kattavan bioinformatiikan analyysi ilmentymisen VEGF NSCLC. DEGS kuten

VEGFA

,

VEGFB

,

EGFR

,

FN1

,

TGFBI

,

KDR

ja

PCNA

. Niihin liittyviä GO ehdot voivat tärkeitä rooleja NSCLC kasvainten synnyssä ja etenemisessä ja on mahdollista käyttää kohteina NSCLC diagnosointiin ja hoitoon. Lisäksi geneettiset ja kokeellisten tutkimusten suurempien otoskoko tarvitaan vahvistamaan tuloksemme.

Kiitokset

Tutkimus tukivat Zhejiangin maakunnan Medical Technology Program of China (nro 2013KYB106) ja Zhejiangin maakunnan Natural Science Foundation of China (nro LQ15H060002).