Krooninen sairaus

tiivistelmä

Keuhkosyöpä, josta yli 80% on ei-pienisoluista, on johtava syy syövän liittyvät kuolemat Yhdysvalloissa. Kopioi numero muutokset (CNAs) keuhkosyövän hoidossa on osoitettu olevan

asemallisesti

ryhmittyneet tietyillä genomialuetta. On kuitenkin epäselvää, onko geenien kopioluvun muutoksia

toiminnallisesti

ryhmittyneet. Käyttämällä tiheä yhden emäksen monimuotoisuus array, suoritimme genominlaajuisten kopioluvun analyysit suuri kokoelma ei-pienisoluisen keuhkosyövän kasvain (n = 301). Ehdotimme muodollinen tilastollinen testi CNAs eri ryhmien välillä (esimerkiksi ei-mukana keuhko- vs. kasvaimia, varhaisen vs. myöhäisen vaiheen kasvaimia). Olemme myös räätälöityjä geeni asetettu rikastamiseen analyysi (GSEA) algoritmi tutkimaan yliedustus geenien kanssa CNAs in ennalta biologisten reittien ja geenin sarjaa (eli

toiminnallinen

klustereiden). Huomasimme, että CNAs tapahtumat lisäävät merkittävästi ituradan, varhaisessa vaiheessa myöhäisessä vaiheessa kasvain. Lisäksi perimän asemaa, CNAs tehdään usein pois geenistä paikoista, varsinkin ituradan, ei-mukana kudokseen ja alkuvaiheen kasvaimet. Tällainen suuntaus pienenee ituradan alkuvaiheen ja sitten myöhäisessä vaiheessa kasvaimia, mikä viittaa lieventämistä valinnan aikana syövän etenemiseen. Lisäksi geenit CNAs ei-pienisoluista keuhkosyöpää kasvaimia rikastuneet tietyissä geenin sarjaa ja biologisia polkuja, jotka keskeisessä asemassa ovat onkogeneesiin ja syövän etenemiseen, mikä osoittaa toiminnallinen näkökohta CNAs yhteydessä biologisen polkuja, jotka olivat huomiotta aiemmin. Olemme päätellä, että CNAs kasvavat taudin etenemistä ja CNAs ovat molemmat

asemallisesti

ja

toiminnallisesti

ryhmittyneet. Mahdolliset toiminnalliset ominaisuudet hankitun CNAs voi olla riittävä normaalien solujen muuntua pahanlaatuisia soluja.

Citation: Huang Y-T, Lin X, Chirieac LR, McGovern R, Wain JC, Heist RS, et al. (2011) Vaikutus Disease Development, Genomic sijainti ja biologinen toiminta Kopioi numero Muutokset ei-pienisoluinen keuhkosyöpä. PLoS ONE 6 (8): e22961. doi: 10,1371 /journal.pone.0022961

Editor: Pan-Chyr Yang, National Taiwan University Hospital, Taiwan

vastaanotettu: 28 maaliskuu 2011; Hyväksytty: 02 heinäkuu 2011; Julkaistu: 02 elokuu 2011

Copyright: © 2011 Huang 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: Tämä tutkimus tukevat Yhdysvaltain National Institutes of Health (https://www.nih.gov/) ei merkitse. CA092824 (D.C.C.), CA074386 (D.C.C.), CA090578 (D.C.C.); ja Norja Cancer Society (https://www.kreftforeningen.no/english)(A.H.). 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, josta yli 80% on ei-pienisoluinen tyyppi (NSCLC), on toiseksi yleisin syöpä ja suurin syy syöpään liittyvät kuolemat Yhdysvalloissa [1]. On osoitettu aikaisemmissa tutkimuksissa, että NSCLC kasvain on enemmän genomista muutoksia tietyn alueen kromosomeja, kuten kopiomäärä voitot osittain tai kokonaan kromosomi käsiään 1Q, 3Q, 5p ja 8q, sekä kopio tappiot 3p, 6Q, 8p, 9P, 13q ja 17Q [2], [3]. Eli kopioluvun muutoksia keuhkosyövän ei esiinny satunnaisesti genomissa mutta jotka

asemallisesti

ryhmittyneet. Kuitenkin jos ei-satunnaisuus tulee, ja lisäksi onko geenien kopiomäärän muutokset ovat myös

toiminnallisesti

ryhmittyneet jää epäselväksi. Tavoitteena Tämän tutkimuksen tarkoituksena on luonnehtia genominlaajuisia kopioluvun profiileja ei-pienisoluinen keuhkosyöpä sekä

asemallisesti

ja

toiminnallisesti

.

Olemme keränneet 301 NSCLC kasvainnäytteestä yhdessä 63 pariksi verinäytteitä ja pariksi viereisen 50 normaali kudosnäytteitä. Niistä tuumorinäytteet, osan niistä on loppuvaiheen (n = 25). Heterogeenisuuden näytteistä, pystymme luomaan genomista malli taudin kehittämiseen ituradan genomista (veri) tai syövän esi- genomin (viereisen ei-mukana kudosta), alkuvaiheen kasvain genomin ja sitten myöhäisessä vaiheessa kasvain genomin. Tämä malli antaa meille myös mahdollisuuden tutkia trendejä genominlaajuisten kopioluvun muutokset (CNAs) kuvio ja sen valinta vaikutuksia. Lisäksi keskitytään CNAs profiilin Tuumorinäytteissä kuten aiemmissa tutkimuksissa, tässä me tutki tarkemmin ero CNAs ei-mukana kudosta, varhaisessa vaiheessa ja myöhäisessä vaiheessa sekä välillä adenokarsinooma ja okasolusyöpä. Voidakseen suorittaa virallisen tilastollinen testi genominlaajuisten CNAs kuvio eri ryhmien välillä, ehdotimme permutaatio perustuvan globaalin testin, jossa useita vertailuja, korrelaatio kopioida numeroita ja sijainti koetin loci ovat täysin mukautettu.

Gene asettaa rikastus analyysi (GSEA) kehitettiin alun perin analyysejä ilmaisun taulukot ja käytettiin tunnistamaan yliedustus geenien kuuluvat tiettyyn biologiseen ryhmään, jotka liittyvät biologiseen fenotyyppejä (esimerkiksi, vaihe, histologia) [4]. Molecular Signature Database (MSigDB) on kokoelma kuratoitu geenin sarjaa käytettäväksi GSEA. Täällä näytämme, että muuttaminen permutaatio järjestelmän GSEA voidaan sovittaa tutkia yliedustus geenien kanssa CNAs ennalta määriteltyihin MSigDB geenin sarjaa (eli ”

toiminnallinen

klustereiden”).

Kun ”kromosomi teoria syöpä”, kasvaimen kehittymisen käynnistetään aneuploidioiden [5], [6]. Kasvaimien synnyn, kuusi tarpeen hankitut ominaisuudet on ehdotettu: omavaraisuutta kasvun signaaleja, sieto anti-kasvun signaaleja, kiertää apoptoosin, rajattomat replikatiivisia potentiaali, jatkuva angiogeneesiä ja kudoksen ja metastaasit [7]. Koska oletamme, että on olemassa toiminnallinen ryhmittely geenien kanssa CNAs etsittiin tutkia CNAs ovat riittävän mekanistinen strategia hankkia edellä valmiudet; eli onko toiminnallinen ryhmittely geenien kanssa CNAs tarjoaa todisteet kromosomaalista teorian syöpä.

Materiaalit ja menetelmät

Ethics lausunto

Kirjallinen suostumus saatiin kaikilla potilailla. Tutkimuksen hyväksyi Institutional Review laudat MGH, Harvard School of Public Health, ja Norja tietosuojaviranomainen, ja The Local aluekomitean Medical Research.

Tutkimuskanta ja näytteet

sarja 301 snap-jäädytetty kasvain näytteet pienisoluista keuhkosyöpää kerättiin leikkauksen aikana tai biopsian päässä Massachusetts General Hospital (MGH), Boston, MA ja National Institute of Occupational Health, Oslo, Norja. Olemme myös 50 ylimääräistä yksilöt pariksi ei-neoplastisia keuhkoparenkyymistä päässä Norja potilaista ja 63 pariksi verinäytteet MGH potilaista, jotka kaikki käytettiin vertailuryhmän kopioluvun arvio.

DNA laatu, histopatologia ja GeneChip-

DNA-näytteet uutetaan kasvain ja ei-neoplastisia keuhkoparenkyymistä jälkeen manuaalinen mikrodissektion 5-μ histopatologisia osissa. Sillä DNA: t MGH potilaista, patologi (L.R.C.), joilla ei ollut tietoa kliinisten ja geneettinen informaatio tarkistetaan kaikki osiot kullekin potilaalle. Kukin näyte arvioitiin määrän ja laadun kasvainsolujen ja histologisesti luokitella käyttäen WHO: n kriteereiden. Norja näytteet olivat kaikki toistoleikattiin talteen ja valmistetaan samalla tavalla. Yksilöt, joilla on alhaisempi kuin 70% syövän soluihin, riittämätön DNA pitoisuus ( 50 ng /ul), tai tahroja kuvio geelielektroforeesilla eivät kuuluneet genotyypitykseen. Kaikkiaan 414 DNA-näytteitä (301 kasvaimista, 63 alkaen pariksi verinäytteitä ja 50 välillä pariksi ei-mukana keuhkonäytteissä) hybridisoitiin päälle Affymetrix 250K NSP GeneChip®, joka sisältää 262264 antureista (256554 antureista somaattiseen kromosomien ja 5710 antureista sukupuoleen kromosomi).

Data esikäsittely

Kopioi numerot saatiin dChip ohjelmisto [8]. Koetin intensiteetit laskettiin mallipohjaiset ilmaisun jälkeen muuttumaton asetettu normalisointi. Jokaisen SNP jokaisen näytteen, raaka kopioluku laskettiin signaalina × 2 ÷ (keskiarvo signaali vertailunäytteiden tässä SNP) käyttäen verta ja ei-neoplastisia kudosnäytteet kuin tarkoite. Pääteltyihin kopioluvut laskettiin raaka kopio numeroiden mediaani tasoittamista ikkunasta 11 SNP kunkin lokus 262264 SNP. Vain 256554 antureista somaattiseen kromosomeja analysoitiin. SNP koettimet kartoitettu RefSeq geenien 2 kb laajennus sekä tuotantoketjun käyttäen UCSC Genome Browser. Niistä 256554 antureista somaattiseen kromosomeissa, 104256 koettimia kartoitettu 11700 geenejä.

Tilastollinen

Kopioi numero voitot ja tappiot analysoitiin erikseen. Kopioi numero voitot määriteltiin päätellä kopiomääränä (CN) ≥2.7 ja kopion numero tappiot määriteltiin päätellä kopiolukuina ≤1.3. Leikattu-off valittiin havaita kopioluvun ≥3 ja ≤1 suvaitsemalla 30% normaalia kudosta saastuminen. Huomaa, että 70% syöpä soluihin oli kynnys meidän patologinen tarkistaa laadun. Yleisyys aiheiden kanssa CNAs piirrettiin poikki genomin. Kunkin lokuksen, potilaiden määrä, joilla CNAs oletettiin noudattavan binomijakaumalle näytteen kokoa kuin koko useita aiheita ja nolla todennäköisyys arvioitiin empiirisesti datasta: yhteensä antureilla CN≥2.7 (tai CN≤1.3) ÷ (256554 x näytteen koko). Merkitys genominlaajuisten kopioluvun muutoksia määritettiin laskemalla tarkka p-arvot kullekin 256554 loci, ja q arvot laskettiin hallita useita vertailujen genomiin käyttämällä vääriä löytö määrä [9], [10]. Kunkin geenin kartoitettu useita koettimia, koetin, jolla on korkein osuus näytteitä, joilla CNAs, tai vastaavasti, pienin p-arvo valittiin edustamaan CNAs ominaisuus geenin.

Tässä ehdotimme permutaatio-pohjainen globaali testi genominlaajuisia CNAs kuvioita kahden ryhmän välillä olivat erilaiset, haimme kahden otoksen testit binomiselle datan laskemalla standardoitu ero kahden mittasuhteet kullekin locus: missä

p

ji

on arvioitu osuus (stabiloidaan lisäämällä 0,5 osoittajassa) CN (tai tappioista) ryhmälle

j

locus

i

ja

n

j

on otoskoko ryhmässä

j

. Me tiivistää

d

i

2 yli

i

poikki 256554 loci laskea havaittu koko standardoitu potenssiin ero (

D

havaittu

) poikki genomin. Permutoimalla kaksi ryhmää ja suorittamalla yllä menettely 10000 kertaa, saimme epäparametrinen null jakelu (

D

null

). Sitten p-arvot saatiin vertaamalla

D

havaittu

ja

D

null

. Etuna tässä ehdotettu testi on, että se tarjoaa voimassa globaalin testin yleisestä genominlaajuisia erotus osuus monimuuttujille ja korrelaatiota CNAs eri loci.

Käyttäen globaalin testin edellä kuvatut, testasimme genomin laajuinen CNAs kuviot välillä veren ja kasvaimet, ei-mukana keuhko- ja kasvaimia, varhaisessa vaiheessa ja myöhäisessä vaiheessa kasvaimia, varhaisessa vaiheessa adenokarsinooma ja okasolusyöpä kasvaimia (kuvio 1). Edelleen tulosten vahvistamiseksi, olemme suorittaneet seuraavat sovitettu analyysit. Koska veri ja ei-osallistuvien keuhko näytteet pariksi osajoukko kasvaimen näytteen, voimme vertailla ero genominlaajuisten CNAs rajoitettava niihin, joilla saatavilla näytteitä verestä ja kasvaimia tai ei-mukana ja kasvaimia. Jokaiselle myöhäisessä vaiheessa kasvain, valitsimme yhden vastaavan alkuvaiheessa kasvaimen näyte lähimmän tupakointi pack-vuotta. Jakautuminen sukupuolen, histologian ja tupakointi pack-vuotiaat osoittivat merkittävää eroa sovitetussa varhaisessa ja myöhäisessä vaiheessa kasvaimia. Sovitetun analyysit osoittivat samanlaisia ​​tuloksia kuin kuviossa 1. (Kuva S2) B

x-akseli edustaa genomista paikoissa, jotka tilaaman somaattisen kromosomeja. Y-akseli edustaa yleisyys (%) NSCLC potilaille, joilla kopiomäärä ≥2.7 (punainen tai vaaleanpunainen) ja ≤1.3 (sininen tai vaaleansininen) ei-mukana keuhkokudoksen ja koko kasvain (A), varhaisessa vaiheessa kasvain ja myöhäisessä vaiheessa kasvain (B), varhaisessa vaiheessa kasvaimen adenokarsinooma (C) ja varhaisessa vaiheessa kasvaimen okasolusyöpä (SCC) (D). Vastaavat käyrät -log

10 (q-arvot), kuvassa. S1. P arvot verrataan genominlaajuisten CNAs kuviot välillä ei mukana kudosnäytteistä ja yhteensä kasvaimet ovat 0,0001 voittoja ja 0,40 tappiot permutaatiosymbolia perustuvan globaalin testin yksityiskohtia kuvataan menetelmissä. P vertailu- varhaisessa vaiheessa ja myöhäisessä vaiheessa kasvaimet ovat 0,0001 voittoja ja 0,046 tappiot; p vertailu- alkuvaiheen adenokarsinooma (C) ja alkuvaiheen okasolusyöpä (D) ovat 0,016 Arvonnousun ja 0,027 tappioita.

Sekä koko koettimet (TP) ja koettimet paikallistamiseen geeneissä (GP), jossa CNAs havaittiin laskettiin kunkin yksittäisen. Vertailu TP ja GP eri alaryhmien avulla tutkitaan kuvion valintaan genomialueiden jossa CNAs esiintyy, olettaen, että koettimet sirulle valittiin satunnaisesti ottamatta huomioon kytkentäepätasapaino-. Suhde GP vs. TP (kutsutaan kuin G /T-suhde) laskettiin arvioida valinnan CNAs suhteessa geenin sijainnin. Alle nollahypoteesina että CNAs esiintyy satunnaisesti suhteessa missä geenit paikantaa, odotamme null suhde 104256/256554 = 40.64%, jossa 104256 on määrä koettimien sijaitsevat geenit sirulle. Vertaamalla G /T-suhteet kuin null suhde 40.64%, pystyimme testaamaan onko CNAs tapahtunut valikoivasti pois geeneistä. Vertaamalla G /T eri alaryhmiin (esim ituradan vs. kasvain) meille mahdollisuuden tutkia suuruus tätä edullisempaa valinnan eri ryhmissä. Vertailujen TP, GP tai G /T-suhteet kahden ryhmän välillä suoritettiin käyttäen paritonta kaksipuolista opiskelija t-testin olettaen epätasainen vaihtelut.

Gene set analyysit suoritettiin käyttäen modifioitua Gene Set Enrichment Analysis (GSEA) algoritmi . GSEA alunperin ehdotettiin geeniekspressioiden ryhmien välillä [4]. Koska emme yritä yhdistää CNAs muiden covariates vaan tutkia rikastuminen CNAs yhdessä ryhmässä, muutimme algoritmi koskien sukupolven nolla jakelun rikastamiseen pisteet. Olemme kiinnostuneita siitä CNAs geenissä joukko ovat huomattavasti korkeammat kuin muiden geenin sarjaa. Sen sijaan permutoiminen ryhmän etiketti, me permutoidaan geeni etiketit 20000 kertaa luoda null jakeluun. Löytö (n = 151) ja validointi sarjaa (n = 150) satunnaisesti poimittu 301 kasvaimia olivat samanlaiset monissa demografiset ja kliiniset ominaisuudet. (Taulukko S1) Ensisijainen analyysi suoritettiin käyttäen löytö tietojen ja validointi suoritettiin käyttäen validointi aineisto. Vain geeni asetetaan, jotka olivat merkitseviä (p 0,05) kummassakin raportoitu. Geeni sarjaa analysoitiin tässä tutkimuksessa otettiin Molecular allekirjoitukset Database (MSigDB) Harvard /MIT Broad Institute, mukaan lukien geenien perheet, kuratoinut geeni sarjaa ja geeni ontologian geenin sarjaa. Vain 1619-geeni, joissa on vähintään 15 geeniä jäsentä meidän analysoitiin saavuttaa kestävyyttä.

Tulokset

CNAs ja sairauksien kehittymisestä

sarja 301 kasvainnäytteestä kerättiin alkaen pienisoluista keuhkosyöpää, jonka ominaisuudet on esitetty taulukossa S1. Genomiin verta tai ei-osallistuvien keuhkokudoksessa oli oleellisesti vähemmän CNAs tapahtumia kuin teki kasvain genomin, etenkin kopioluvun voitot (tappiot: p = 0,038 veressä vs. kasvain, p = 0,40 ulkopuolisissa mukana kudokseen vs. kasvain; voitot: p 0,0001 molemmissa) (kuvio 1A). Väärä löytö hinnat (q-arvot) tutkittavissa 256554 loci verta, ei-mukana kudosta, kasvaimet (yhteensä, kliinisen vaiheen tai histologia) esitetään kuvassa S1. Merkittävät CNAs kromosomeissa 3, 5 ja 8, kuvioissa S3, S4 ja S5. Koska Affymetrix® 250K NSP GeneChip- koettimet valittiin satunnaisesti koko genomin, on kohtuullista olettaa, että määrä koettimien jotka tunnistavat kopiomäärä muutoksia on verrannollinen genomiseen span CNAs tapahtumia. Keskimäärin koettimia, jotka tunnistavat kopiomäärä myyntivoittoja oli 718 veressä ja ei-mukana kudosta, joka oli paljon pienempi kuin 19469 kasvaimen (p 2,20 x 10

-16) (kuvio 2A). Kuvio todettiin myös kopioluvun tappiot (950 vs. 2586, p = 0,0029) (kuvio 2B). Lisäksi on enemmän kopiomäärä voittoja kuin kopiomäärä tappioita kasvaimet (p 2,20 x 10

-16), mikä viittaa siihen, että kopiomäärä tappiot ovat vahingollisia [11].

A, B , Laskee koko koettimet (TP), jossa CNAs tapahtumia (A: kopiomäärä voitot, B: kopioluku tappiot) esiintyy piirrettiin veren ja muiden mukana kudosta, yhteensä kasvain, varhaisessa vaiheessa kasvain, myöhäisessä vaiheessa kasvain, alkuvaiheen adenokarsinooma (ACA) ja alkuvaiheen okasolusyöpä (SCC). C, D, Laskee koettimista sisällä geenejä (GP), jossa CNAs tapahtumiin (C: kopiomäärä voitot, D: kopioluku tappiot) havaittiin samat kuusi alaryhmää. E, F, Mean ja sen 95%: n luottamusväli G /T-suhteet kuuteen alaryhmiä kopiomäärä voitot (E) ja tappiot (F); ja katkoviivat edustavat null G /T-suhde on siru (104256/256554 = 40.64%). Ei-kasvain: veri (n = 63) ja ei-mukana kudosta (n = 50); Kaikki kasvain: yhteensä 301 NSCLC kasvaimet; Varhainen kasvain: vaiheen I ja II NSCLC kasvain (n = 246); Myöhäinen kasvain: vaiheen III ja IV ei kasvain (n = 25); Varhainen ACA: alkuvaiheen adenokarsinooma kasvain (n = 208); Varhainen SCC: alkuvaiheessa okasolusyöpä kasvain (n = 93).

esiintyvyys CNAs tapahtumien joukossa pienisoluista keuhkosyöpää liittyi kliiniseen vaiheeseen, varsinkin vahvistusta. Niiden potilaiden osuus, joilla kopioluvun muutoksia myöhäisessä vaiheessa kasvain oli yli kaksinkertainen kyseisen alkuvaiheen. (Kuvio 1 B) välillä kaksi ryhmää, suoritimme maailmanlaajuinen testit pariksi ero osuus CNAs kunkin lokuksen koko genomin, ja näytti erittäin merkittävää eroa voittoja ( 0,0001) ja marginaalisesti merkitsevää eroa tappioita ( p = 0,046) huomioidaan monivertailuja. Samoin keskimäärin koettimia, jotka tunnistavat kopiomäärä voittoja oli 14029 alkuvaiheen ja 45792 myöhäisessä vaiheessa (p = 4,94 x 10

-14) (kuvio 2A). Kopio määrä tappioita, ne olivat 2419 ja 4395, vastaavasti (p = 0,076) (kuvio 2B). Lukuun ottamatta adjuvantilla kemo- tai radio-terapia säilynyt merkittävä trendi ja vastaavat luvut (p-arvo) oli 8501 ja 41608 (p = 5,43 x 10

-5) voittoja tai 2099 ja 5947 (p = 0,017) . Adenokarsinooma ja okasolusyöpä alatyyppiä osoittanut merkittävää eroa testaus pariksi suhteessa (kuvio 1 C ja 1 D) (p = 0,016 voittoja tai p = 0,027 tappiot), mutta eroa yhteensä CNAs tapahtumiin (kuvio 2A ja 2B) (p = 0,44 voitot ja p = 0,29 tappiot), mikä osoittaa, että genomin laajuinen CNAs kuviot kahden solutyypin voi olla erilainen, vaikka määrä yhteensä tapahtumaa ovat samanlaisia.

CNAs valinta-geenin sijainti ja tautien kehittäminen

laskemalla G /T-suhteella (katso materiaalit ja menetelmät), tutkimme valinta CNAs suhteen geenin paikoissa aikana syövän kehittymisen. Veressä tai ei-mukana kudoksiin, G /T-suhteet olivat pienemmät kuin nolla (40.64%) voittoja (31.71%, p = 0,00098) ja tappiot (30.38%, p = 0,0014) (kuvio 2E ja 2F), joka osoittaa, että CNAs tapahtumat ovat todennäköisesti tapahtuu ulkopuolella geenien ituradan seurauksena luonnollinen valinta. Kasvaimen genomin, valinnan vaikutus on edelleen olemassa, vaikka se on lievennetty jossain määrin. Eli G /T-suhteet kasvaimissa oli merkittävästi korkeammat kuin ituradan (p = 3,28 x 10

-5 voittoja, p = 0,015 tappiot), mutta ne olivat silti huomattavasti pienempi kuin nolla suhde (39.16 %, p = 0,0068 voittoja, 37.17%, p = 0,0052 tappioita). Tällainen valinta vaikutusta ei havaittu myöhäisessä vaiheessa kasvaimia, eli CNAs tapahtumilla on samanlainen mahdollisuus esiintyä ja sen ulkopuolella geenit.

CNAs vuonna onkogeenien ja tuumorisuppressorigeeneille

104256 ( 40.64%) pois 256554 antureista somaattisten kromosomien sirun kartoitettiin 11700 geenejä 2 kb laajennus sekä tuotantoketjun sisällyttää promoottori ja reunustavat alueet. Oli 32 tunnetaan onkogeenien jossa 10%: lla potilaista oli kopioluvun voitot (taulukko 1) ja 16 tuumorisuppressorigeeneille jossa 1%: lla potilaista oli kopiomäärä tappioita (taulukko 2). Havaitsimme myös 45 geenejä (mukaan lukien onkogeenit ja ei-onkogeenien) kanssa 35% (p≤1.50 x 10

-42), jolla kopiomäärä monistuksissa (taulukko S2) ja 9-geenien (

CSMD1

,

SGCZ

,

PDZRN3

,

NISCH

,

CACNA2D3

,

UBE2E2

,

MCPH1

,

PHF7

ja

DOCK5

) kanssa 10% (p≤1.53 x 10

-21), jolla kopiomäärä deleetioita.

Gene sarjaa rikastettu CNAs geenien

Koska geenit CNAs oli alle valinta, me arveltu, että nämä geenit pitäisi osallistua samankaltainen biologinen toimintoja, jotka sittemmin suosivat kunnon solujen aikana kasvaimen kehittymisen ja /tai syövän solujen lisääntymisen. Siksi tutkimme edelleen onko geenien kanssa CNAs rikastuneet 1619 ennalta geenin sarjaa. Väärien positiivisten havaintojen testatessa 1619 geenin sarjaa, analyysit tehtiin kanssa löytö-ja-validointiprosessiin. Löytö asetettu, geenien kopioluku tiomonistukset merkittävästi rikastuneet 152 geenin sarjaa (p 0,05); 119 heistä validoitu validointi asetettu merkitsevyystasolla 0,05. Sillä kopiomäärä deleetioita, 109 geenin sarjaa löytyivät löytö asettaa (p 0,05) ja 52 validoitu. Tutkimme myös 119 ja 52 validoitu geenin sarjaa varhaisessa vaiheessa ja myöhäisessä vaiheessa kasvaimia ja vain ne merkittävästi rikastettu molemmissa alaryhmissä on raportoitu (89 voitot ja 27 tappiota, taulukot S3 ja S4) Esitämme 26 geeniä, joissa on erityistä merkitystä tuumoribiologiassa jotka ovat rikastaminen kopioluvun -tappioiden meidän näytteitä taulukoissa 3 ja 4 ja vastaavan geenin asetettu rikastumista tontteja kuvissa S6 ja S7. Edelleen tutkitaan geeniperimä rikastamiseen veressä ja ei-mukana keuhkokudoksessa, löysimme monet 89 ja 27 validoitu geenin sarjaa myös rikastettu genomiin ei-mukana keuhkokudoksessa, mukaan lukien voittoja G-proteiinin signalointireitistä,

EDG1

koulutusjakson, integriini välittämä solujen vaeltamiseen koulutusjakson ja tappiot asetusten autophagy ja mitoottisten solusyklin. (Taulukot S3 ja S4)

Keskustelu

genominlaajuisten CNAs kuvio analyysien on samanlainen kuin julkaistu edellisessä kirjallisuudessa [2], [3], [12]. Monet onkogeenien kanssa kopiomäärä monistuksissa ilmoitetaan tässä on myös yhdenmukainen aiempien tutkimusten kanssa [13], [14], [15], [16]. Merkittävä vahvuus on tutkimuksessa suuri otoskoko, saatavuus pariksi veren ja ei-mukana kudosnäytteistä ja yksityiskohtainen demografiset /kliiniset tiedot, löytö-validointiprosessiin ja romaanin tilastollisia analyysejä. Ehdotettu globaali testi genominlaajuisten CNAs antaa meille mahdollisuuden testata CNAs eroa samanaikaisesti kun genominen sijainnit, korrelaatio kopioida numeroita ja monivertailuja huomioon. Räätälöityjä GSEA varten CNAs, toisaalta, voi olla hyödyllinen väline analysoida genominlaajuisia kopio numeroihin toiminnallisten ja biologisten yhteydessä yhdistää hienostunut CNAs tiedot tuntemiseen geenin luokkia, biologisia polkuja ja aiemmat tutkimukset. On vielä rajoituksia tutkimuksessamme. Ensimmäinen, veren ja ei-mukana kudosnäytteistä voidaan saada vain osajoukko 301 potilasta. Toiseksi, emme voi kerätä CNAs tietoja normaaleista kohteista tai potilailla, joilla ei keuhkosyöpä, joka voi antaa meille paremman käsityksen miten genominlaajuisia CNAs profiili pienisoluista keuhkosyöpää poikkeaa normaalihenkilöillä tai ei-syöpäpotilaita. Kolmanneksi, vaikka geeni asetetaan analyysien avulla voidaan muotoilla biologisia hypoteeseja, lisätutkimuksia tutkia roolit geenin sarjaa /reitit kanssa CNAs kasvainten synnyssä on tarpeen.

DNA materiaalit analysoitiin tässä tutkimuksessa kaikki tulevat NSCLC potilaat, niin genomin veren ja ei-mukana kudosta ei voida pitää normaalina genomiin. Käytämme DNA: t verestä, kuin mukana keuhkokudoksessa, alkuvaiheen kasvain ja myöhäisvaiheen kasvain edustamaan vaiheittain syövän kehittymisen ja etenemisen. Huomasimme, että kopiomäärä muutokset lisääntyvät syövän kehitykseen, mutta valinta suhteessa geenin sijainti vähenee. Toisin sanoen, on monotoninen kasvu kopioluvun muutoksia veren ja muiden mukana keuhkojen kudosta, alkuvaiheen ja sitten myöhäisessä vaiheessa kasvaimia. (Kuviot 2A ja 2B) Toisaalta, kopioiden määrä muutoksia tehdään usein

poissa

geenien sijainti veressä tai ei-mukana kudosta, mutta tämä suuntaus vähenee kasvaimissa, varsinkin myöhäisessä vaiheessa. (Kuviot 2E ja 2F) kasvu CNAs heijastaa kertyminen somaattisen kopioluvun muuttuu johtuen perimän epävakaisuuden, jossa solun hypoksinen stressiä syöpä voi olla avainasemassa kautta häiriön DNA: n replikaatio ja replikointi kuin peräkkäisiä DNA-segmenttejä [17 ], [18].

Samoin odotamme kertyminen määrän geenin sarjaa osuman CNAs verestä, kuin mukana kudosta ja sitten kasvain, eikä äkillinen esiintyminen kasvaimen. Out of raportoituihin 89 geenin sarjaa kopioluvun voittoja, numerot merkittävien geenin sarjat ovat 7 veressä, 46 ei-mukana kudosta, 89 kasvaimissa. (Taulukko S3) Niistä ilmoitetaan 27 geenin sarjaa kopioluvun tappioita, numerot ovat 2 veressä, 8 ei-mukana kudosta, 27 kasvaimissa. (Taulukko S4) B

Valikoima CNAs suhteen geenin sijainti evoluution aikana on myös raportoitu

Drosophila

[11]. Tässä osoitamme samanlaisen valinnan vaikutus kasvaimen genomiin, vaikka se on rento jossain määrin. Oletamme, että valinta kasvaimen aikana tapahtuu varhain syövän kehittymisen päälle seuraus evoluution valinnan mikä näkyy ituradan. Nämä havainnot kuvaavat sitä, että puhdistava valinta esiintyy ituradan seurauksena lajikehitystä voi myös esiintyä kasvainta kuin valintateho aikana onkogeneesiin ja syövän etenemiseen. Myös hypothesize että biologinen reitit kanssa CNAs vietämme taulukoissa S3 ja S4 ovat seurausta tällaisen valinnan. Eli laajamittainen muutokset voivat osua monia eri geenin ja biologisen polkuja sattumanvaraisesti, vaan ainoastaan ​​solut hankkija kasvuetua kautta CNAs (esim monistettu onkogeeni signalointireitin tai poistetaan tuumorisuppressorigeeniä reitti) selviävät ja tulevat hallitseva. Havainto, että CNAs tehdään usein pois geenistä myös heijastaa ei-satunnaisuus CNAs esiintymisen.

Onkogeenit voivat jäljitellä normaalia kasvua signalointia siten, että syöpäsolu vähentää riippuvuutta eksogeeninen kasvun kiihtyminen. Siten monistuminen onkogeenien on olennainen askel kasvainten synnyssä. Vuonna keuhkosyöpä,

KRAS

,

MYC

,

EGFR

, ja

erbB

perhe ovat tunnettuja onkogeenien [19], [20], [21], [22], ja ne kaikki todettiin olevan suuri merkitys kopioluku voittoja. Lisäksi geenit kopiomäärän Amplifikaatiot myös yliedustettuina että onkogeenien kuin luokka on määritelty laskentatulosten ihmisen syövän geenien [23]. Tämä havainto viittaa siihen, että kasvaimen synnyssä voi johtua myös erilaista onkogeenien lisäksi edellä tunnettu niistä.

Genes kanssa CNAs NSCLC myös havaittu olevan erittäin liittyy osallistuvia geenejä muissa syövissä, mukaan lukien maksan , rinta-, munuais- ja haimasyöpä. Huomasimme, että geenien kopiomäärä voittoja NSCLC ovat todennäköisesti olemaan erittäin ilmaistu geenien hepatiitti C liittyvien maksasyövän [24] (p = 0,00005) ja munuaissyövän [25], [26] (p = 0,020) . Geenejä kopiomäärän monistusta myös merkittävästi rikastettu geenien huonon ennusteen allekirjoitus rintasyövän [27] (p 0,00005), mikä voi selittää huonompi ennuste keuhkosyöpään kuin rintasyöpään. Lisäksi meidän analyysi osoitti geenien kopioluku voittoja keuhkojen rikastuneet geenien kromosomeissa 7 ja 8, osoitettiin olevan kopioluvun perustuva ilmentymisen haiman adenokarsinooma [28] (p = 0,0033 ja 0,00005, vastaavasti) , ja ne, joilla kopioluvun tappiot rikastuneet geenien kanssa CNAs kromosomissa 9, liittyy myös geenien ilmentyminen haiman kasvain (p 0,00005). Tämä viittaa siihen, että geenin annostuksen, kuin se oli, geenien kanssa CNAs NSCLC voi olla myös positiivisesti liittyvät ekspressiotason. Nämä tulokset viittaavat myös siihen, että syöpäsolut nousemassa eri kudoksista peräisin samanlaisia ​​koneita onkogeneesiin ja kasvaimen invaasio.

geeniperimä analyysi viittaa siihen, että solut voivat hankkia yhteisiä valmiuksia kasvain [7] kautta CNAs: voittoja onkogeenien (omavaraisuus kasvun signaaleja, kiertää apoptoosin), voittoja

Calpain

polku (ali anti-kasvun signaaleja, kudosten ja metastaasit, jatkuva angiogeneesiä), voittoja

EDG1

polku ( kiertää apoptoosin ja omavaraisuutta kasvu signaaleja), voittoja

erbB

signalointi (omavaraisuutta kasvu signaaleja), voittoja

WNT

signalointi (omavaraisuutta kasvu signaaleja), tappiot säännöstelyyn autophagy (kiertää apoptoosin), voittoja telomeraasin käänteistranskriptaasin (

TERT

) (rajaton replikatiiviset potentiaali), ja tappiot tiiviin liitoksen ja solujen kiinnikkeistä (kudosinvaasio ja etäpesäkkeiden). Tällaiset tulokset tukeva näyttö on ”kromosomi syöpä teoria” [5], [6]: syöpä on sairaus aiheuttama aneuploidia- tai laajamittainen korjauksilla kromosomi. Se johtuu siitä, että laajamittainen päällekkäisyyksiä tai poisto on todennäköisesti muuttaa kopion useita merkittäviä määriä geenien lukuisia biologisia polkuja. Kuitenkin meidän tulokset eivät ole eri mieltä ajatuksesta, että päällekkäisyys /poistaminen geenin ratkaiseva rooli syövän kehittymisessä. Esiintyminen aneuploidia- tai suuria muutoksia edellyttää ympäristön genomin epävakautta, mikä todennäköisesti helpottaa päällekkäisyyksiä /poisto tai mutaatio geenien kriittinen DNA: n korjaukseen, rekombinaatio ja päällekkäisyyksiä. Näin ollen ne eivät sulje pois mahdollisuutta, että CNAs voi aloittaa yhden tai pieniä sarjaa mutatoituja geenejä ja vaativat lisätutkimuksia.

Havainto, että CNAs tapahtuvat ensisijaisesti tietyillä alueilla ja kromosomi käsivarret (eli