Krooninen sairaus

tiivistelmä

Vertaileva analyysi genomin mittakaavassa transcriptomic data kahdenlaisia ​​ihosyöpien, melanooman ja tyvisolusyöpä verrattuna muihin syöpätyyppeihin, suoritettiin tarkoituksena on tunnistaa keskeiset sääntely- tekijöitä, jotka aiheuttavat tai edistävät aggressiivisuus melanooman, kun taas tyvisolusyöpä jää yleensä lievän taudin. Useita syöpään liittyvien reittien kuten solujen lisääntymistä, apoptoosin, angiogeneesi, invaasio ja metastaasi, pidetään, mutta keskitymme energia-aineenvaihduntaan, solujen invaasiota ja etäpesäkkeiden polkuja. Meidän havainnot ovat seuraavat. (A) Molemmat ihosyöpien käyttää sekä Glykolyysivaiheen ja lisääntynyt oksidatiivinen fosforylaatio (elektronin siirto-ketju) ja energiahuoltonsa. (B) Advanced melanooma näkyy merkittävää ylössäätöä keskeisten geenien rasvahappoaineenvaihdunta (β-hapetus) ja oksidatiivinen fosforylaatio, jossa aerobinen aineenvaihdunta on huomattavasti tehokkaampi kuin anaerobinen Glykolyysivaiheen, joka tarjoaa lähde energetiikkojen tarpeen tukea nopeaa kasvua tämän syövän. (C) Vaikka kehittynyt melanooma on samanlainen haimasyövän suhteen aktiivisuuden tason geenien mukana edistämässä soluinvaasiota ja etäpesäkkeiden tärkein metastaattisen muodossa tyvisolusyöpä pienenee olennaisesti tähän toimintaan, osittain selittää miksi tämä syöpä tyyppi on pidetään paljon vähemmän aggressiivisia. Meidän tapa käyttää vertailevia analyysejä transcriptomic datan useiden syöpätyyppien keskittyneet tiettyihin polkuja tarjoaa uuden ja erittäin tehokas lähestymistapa syövän tutkimuksiin yleensä.

Citation: Xu K, Mao X, Mehta M, Cui J, Zhang C, Xu Y (2012) A Comparative Study of Gene-Expression tiedot tyvisolusyöpä ja melanooma paljastaa uusia oivalluksia siitä Kaksi Syövät. PLoS ONE 7 (1): e30750. doi: 10,1371 /journal.pone.0030750

Editor: Raya Khanin, Memorial Sloan Kettering Cancer Center, Yhdysvallat

vastaanotettu: 2. heinäkuuta, 2011; Hyväksytty: 23 joulukuu 2011; Julkaistu: 25 tammikuu 2012

Copyright: © 2012 Xu 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 työ tuettiin osittain National Institutes of Health (1R01GM075331), joka on ”Distinguished Scholar” avustusta Georgia Cancer Coalition, ja siemenet rahoitusta University of Georgia. 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

nopeasti kasvava allas [1], [2] laajamittainen transcriptomic tietoja eri syöpätyyppien on tarjonnut ennennäkemättömiä mahdollisuuksia laskennallisen syöpä biologit tutkia yhteisiä piirteitä useiden syöpätyyppien sekä erillisiä ominaisuuksia yksittäisten syöpätyyppejä, jotka voivat tarjota uusia oivalluksia eri syövän fenotyyppejä molekyylitasolla. Tässä esittelemme vertailevan analyysin transcriptomic kerättyjä tietoja syövästä ja valvontaa kudosnäytteistä kaksi ihosyöpä tyyppiä, melanooman ja tyvisolusyöpä, joilla on hyvin erityispiirteitä.

Ihosyöpä on yksi yleisimmistä syöpätyyppien Yhdysvalloissa. Tällä hetkellä yli 3,5 miljoonaa tapausta ihosyöpien diagnosoidaan ja raportoidaan vuosittain [3]. On arvioitu, että kolme kymmenestä valkoihoisista kehittää ihosyöpä elinaikanaan [4]. Yleisin ihosyöpä on tyvisolusyöpä (BCC), joka kehittyy tyvisolusyöpä kerros ihoa, ja ennen kaikkea tapahtuu reilun nahaton yksilöiden. Auringonvalo tiedetään olevan merkittävä tekijä taudin aiheuttamisesta. BCC on harvoin tappava, koska se ei yleensä etäispesäkkeitä [5]. Sen sijaan melanooma on harvinainen ihosyöpä, mutta on yksi tappavin muodot syöpien [6]. Kasvain on peräisin melanosyyttejä, solut, jotka tuottavat tummaa pigmenttiä. Vaikka melanooma ei rajoitu ihoon, se alkaa yleensä iholta. Useita geenejä tai niiden mutaatioiden on havaittu liittyvän kehittämiseen melanooman kuten MC1R [7], CDK4 [8] ja CDKN2A [9]. Varhaisessa vaiheessa tauti kutsutaan

radial kasvuvaiheessa

kun kasvain kasvaa lähinnä vaakasuunnassa. Käyttäytymistä kasvaimen mullistaa heti, kun se alkaa kasvaa pystysuunnassa, eli syöttämällä

pystysuora kasvuvaiheessa

. Se aloitetaan yleensä tunkeutuvat viereisen kudoksissa, kun sen paksuus ylittää 1 mm [10].

Vaikka jotkin tietoa saatavilla mahdollisista syistä kahden ihosyöpä tyyppejä, kuten liiallinen altistuminen auringonvalolle ja kehittämiseen pohjapinta -solujen luomi oireyhtymä on tärkein syy tyvisolusyöpä ja harvoissa mutaatioita edellä mainittujen geenien on tärkein syy kehittämiseen melanooman, yksityiskohtainen käsitys siitä, miksi kaksi ihosyöpä tyyppiä käyttäytyä niin eri vielä hyvin rajallinen.

kautta vertailevia analyysejä genomin mittakaavan transcriptomic tietoja kahdesta syöpätyyppejä, olemme saaneet useita uusia oivalluksia, jotka voivat tuoda uusia valoja meidän pyrkimyksiä ymmärtää yksityiskohtaisia ​​mekanismeja näiden kahden melko erilaisia ​​ihosyöpä tyypit . Voit laittaa analyysimme laajemmassa yhteydessä, seitsemän muuta syöpätyyppeihin on myös sisällytetty, jotka vaihtelevat suhteellisen hitaasti kasvavia syöpä nopeimmin kasvavia syöpiä, ts eturauhas-, rinta-, munuais-, paksusuoli, vatsan, keuhkojen ja haiman. Käyttämällä transcriptomic kerätty syöpää

verrattuna

kontrollisilkkipaperia ja verrataan ilmaisun muutoksia geenien eri reittejä liittyy energia-aineenvaihduntaan, huomasimme, että: (i) useiden geenien mukana oksidatiivisen fosforylaation ovat säädellään ylöspäin sekä melanooman ja BCC, joka on ainutlaatuinen vain ihosyöpiä joukossa yhdeksän syöpien me tutkimme ja on ristiriidassa Warburg gradu [11]; (Ii) mielenkiintoisesti, joka on välttämätön entsyymi ATP sukupolven oksidatiivisen fosforylaatioreitti on säädelty vain kehittynyt melanooma, mutta ei missään muodossa BCC; (Iii) taso ja laajuus ylös geenien osallistuvat solujen invaasiota ja etäpesäkkeiden pitkälle melanooman ovat verrattavissa haimasyövän, kun taas vastaavat arvot BCC ovat olennaisesti alapäässä joukossa kaikki yhdeksän syöpätyyppeihin tutkimme. Uskomme, että vertaileva transcriptomic tietoanalyysit useiden syöpätyyppien keskittyneet tiettyihin syöpään liittyviä reittejä aikaan uudenlainen ja erittäin tehokas lähestymistapa syövän tutkimuksiin, jotka voivat johtaa merkittäviin uusiin oivalluksia syövän muodostumisen (jos tiedot ovat saatavilla) ja etenemiseen.

tulokset

analyysi tehtiin kaksi geenien ilmentymisen aineistoja. Yhdet koostui 52 kudosnäytteiden tutkimiseen melanooma. 52 kudosnäytteitä, 18 olivat yleisiä nevi (mol) (CMN), 11 oli dysplastic nevi (pre-syöpä) (DN), 8 säteen kasvuvaiheessa (RGP) (alkuvaiheessa) ja 15 pystysuunnassa kasvuvaiheessa (VGP) (pitkälle) [12]. Tässä erityisessä aineisto, yhteinen nevi kudoksia käytettiin ohjaus asettaa, koska alkuperäinen tutkimus ei sisältynyt normaali iho kudoksia [12]. Toinen koostui 31 kudosten tutkimiseen BCC. Niistä 31 kudosnäytteitä, 8 olivat pinnallinen muodossa (alkuvaiheessa), 7. morphea muodossa (välivaihe) ja 8. nodular muodossa (pitkälle), yhdessä 8 normaali iho epiteelikudosten kontrollina [13] .

1. Differentiaalisesti ilmentyvien geenien kahden ihosyöpä tyyppiä

Tässä tutkimuksessa geeni pidetään

differentiaalisesti

ilmaistaan ​​tietyssä vaiheessa syöpä, jos jakelua ilmentymisen tasot syövän kudoksissa, että vaiheen katsotaan olevan tilastollisesti erilainen jakautuminen sen ilmentymisen tasot ohjaus kudoksissa (katso Materiaalit ja menetelmät). BCC, 158, 406 ja 494 geenejä havaittiin ilmentyä erilailla pinnallinen, morphea ja nodulaarinen muotoja, vastaavasti, verrattuna kontrolleihin, joka on yhdenmukainen aiempien havainto, että määrä differentiaalisesti ilmentyvien geenien kasvaa kuin syöpä ennakot [14], [15]. Käyttämällä samaa sulku, 123, 326 ja 1647 geenit katsottiin ilmentyä erilailla DN, RGP ja VGP melanooma. Aiemmissa tutkimuksessa, huomasimme, että on olemassa vahva korrelaatio määrä differentiaalisesti ilmentyvien geenien ja viiden vuoden pysyvyys liittyy tiettyyn syöpään [14]. Täten suuri määrä eri tavoin ilmaistuna geenejä VGP melanooman on yhdenmukainen kliinisen tilastoja kuolleisuutta tämä syöpä. On mahdollista, että tämä määrä voi olla mahdollisesti aliarvioitu, koska säätimet (mol) varten melanooman analyysiä ole normaali iho kudoksia ja myyrät ovat luultavasti ensimmäinen askel kohti melanooma. Yksityiskohtaiset luettelot differentiaalisesti ilmentyvien geenien on esitetty taulukossa S1. Yleisesti todettiin, että numerot erilaisesti ilmaistu geenien kaksi syövän tyypit ovat vertailukelpoisia niiden varhaisessa vaiheessa; ja merkittävä nousu määrän eri tavalla ilmaistuna geenien pitkälle, VGP, melanoomaa havaittiin.

huolellinen analyysi pääsyväylistä Kegg tietokanta, joka on rikastunut differentiaalisesti ilmentyvien geenien joukossa syöpä kudoksia BCC ja melanooman tehtiin kanssa DAVID ohjelman (katso materiaalit ja menetelmät). BCC, ei polkuja todettiin selvästi rikastettu alkuvaiheessa, kun taas 19 ja 18 reittejä rikastuneet väli- ja myöhemmissä vaiheissa, tässä järjestyksessä. Melanooman, 1, 8 ja 61 reittejä oli rikastettu DN, RGP ja VGP muotoja, vastaavasti. Nimet Näiden rikastettua reittejä on esitetty taulukossa S2.

Todettiin, että 11 rikastettu reitit ovat ominaisia ​​VGP melanooma, tappavin joukossa kaikki ihosyöpä tyypit, mukaan lukien reitit, jotka liittyvät aminosokerilla ja nukleotidisokeri aineenvaihdunta, linolihappo aineenvaihduntaa ja citratric happo syklin (TCA cycle). Lisäksi jotkin polut ovat merkittävästi rikastettu vain melanooman joukossa kaksi ihosyöpä tyyppiä katsotaan, kuten rasva-aineenvaihdunnan, solusyklin, apoptoosin ja ErbB signalointireitin. BCC, todettiin, että sen edennyt pitkälle syöpä on kolme polkuja yksilöllisesti rikastettua joukossa kaikki syöpätyyppejä tarkasteltavana, kuten silmukointiyksikkövälitteiseen, GnRH signalointi ja pitkän aikavälin voimistumisen reittejä.

Olemme myös tarkistaa, jos jotkin käsinkirjoitetun esikasvaintekijän ja kasvaimen synnyssä (https://www.uniprot.org/keywords/) osoittavat ero ilmaisujen BCC ja melanooma. Yleisesti havaittiin, että 2, 5 ja 4-onkogeenin yli-ilmentynyt varhain, väli- ja pitkälle BCC näytteiden vastaavasti ja 0, 1 ja 0 tuumorisuppressorigeeneille ovat vastaavasti alle ilmaistu kolmessa vaiheessa. Vastaavasti, melanooman, 9, 1 ja 32 onkogeenit ovat yli-ilmentynyt precancerous, varhaisessa vaiheessa ja kehittynyt melanooma, vastaavasti, ja 0, 4 ja 4 tuumorisuppressorigeeneille ovat vastaavasti alle ilmaistaan ​​kolme vaihetta.

Jotkut näistä sääteli onkogeenien on raportoitu keskeisiksi säätelygeenit joidenkin ihosyöpä tyyppejä. Niistä säädelty onkogeenien melanooma, ABL2, sääntelyviranomaisten, PDGFC ja FGF1 on raportoitu olevan melanoomaan liittyviä onkogeenien [16]. Siten RAB6B, REL ja WHSC1L1, jonka osoittaa analyysimme, voivat edustaa muita onkogeenit melanooman. BCC, HRAS, RRAS ja RUNX1 on raportoitu BCC liittyvä onkogeenien [17]. Siten ECT2, PLAG1, RAB6C ja SSPN, jonka tunnuksena analyysimme, voivat edustaa muita onkogeenit BCC. On mielenkiintoista, että yhdeksän onkogeenit näytteille ylössäätö edeltävässä syöpä vaiheessa melanooma, joka voi olla alkuperäisen kytkin tumorgenesis johtaa melanoomaan. Lisäksi suuri kasvu määrä säädelty onkogeenien VGP melanooman voi ehdottaa aggressiivisuus syövän. Yksityiskohtainen luettelo kaikista tunnistetuista onkogeenejä ja kasvaimen synnyssä on kuvassa S1.

2. Differentiaalisesti ilmentyvien geenien mukana energia-aineenvaihduntaan

Olemme tutkineet ilmaisu fold-muutoksia geenien mukana neljässä energian metaboliareitit: glykolyysin, rasva-aineenvaihdunnan, TCA ajan ja oksidatiivinen fosforylaatio (kutsutaan myös

elektronin siirto ketju

) kahden ihosyöpä tyyppiä ja niitä verrattiin muiden seitsemän ei-ihosyöpä tyyppejä. Kuvio 1 esittää ekspressiotason muutokset geenien neljä energian polkuja kahden ihosyövän tyypit ja muut seitsemän syöpätyyppeihin. Tutkimalla luku, seuraavat havainnot voidaan tehdä.

nousevan huomattavasti ekspressiotasot useiden geenien Glykolyysivaiheen havaitaan sekä kehittyneitä muotoja kahden ihosyöpä tyypit ja viisi seitsemästä viite syöpätyyppeihin eli munuainen, paksusuoli, vatsan, keuhkojen ja haiman, sopusoinnussa Warburg gradu [18].

kaksi entsyymiä koodaavan geenien rasvahappoaineenvaihdunta osoittavat merkittävää ylössäätöä sekä BCC ja melanooma, toisin kuin seitsemän ei-ihosyöpä, osoittaa ainutlaatuisella tavalla, ihosyövän saa energiaa ei ainoastaan ​​glukoosin aineenvaihduntaa, kuten muiden syöpien, mutta myös rasva-aineenvaihdunnan, joka on tehokkaampi energian tuotannon kautta.

Kohtalaisen lisääntynyt ekspressiotasot liittyvien geenien TCA cycle havaitaan myös kehittyneissä melanooman yhdessä rinta-, paksusuoli-, vatsa- ja keuhkosyövässä.

Mielenkiintoisin on havainto, että useiden geenien mukana oksidatiivisen fosforylaation ovat säädellään ylöspäin kehittyneen muoto sekä ihosyöpä tyyppejä, mikä viittaa vahvasti siihen, että sekä ihosyöpä tyyppisiä saada suuren osan energiaa oksidatiivinen fosforylaatio, joka tuottaa kertaluokkaa enemmän ATPS kuin kunkin kolmen muun energian väyliä (per glukoosia). Tämä on hyvin yllättävää, koska tämä osoittaa kaksi ihosyöpä tyyppiä, vaikka heidän kehittyneitä muotoja, eivät ole hypoksisissa kunnossa, ja näin ollen eivät näytä Warburg vaikutus.

ATP syntaasi on säädelty vain kehittynyt melanooma lisäksi proteiini monimutkainen vastuussa elektronin siirtoa, mutta ei missään muodossa BCC, mikä osoittaa, että ATP synteesi on nopeampi kehittynyt melanooma kuin BCC.

Kukin rivi edustaa ilmentyminen muuttuu geenin kaikissa syöpä tyyppejä tutkittavana. Nopeutta rajoittava entsyymejä kussakin reitin on merkitty käyttäen *. Jokainen sarake edustaa yhtä syöpätyypin. Taitteen muutos geenien ilmentyminen on värikoodattu kanssa punainen, valkoinen ja vihreä ylös-, no ja alassäätöä.

tarkempi analyysi differentiaalisesti ilmentyvien geenien pitkälle melanooman viittaa siihen, että kohonneita asetyyli-CoA, NADH ja FADH

2 johdettu rasvahappojen hapettumista voi tulla mitokondrioita ja tehdään oksidatiivisen fosforylaation. Tämä prosessi olisi erittäin edullista, että kasvain kuin β-rasvahappojen hapettumista saadaan suurempi määrä asetyyli-CoA-molekyyleistä verrattuna glykolyysin, ja siten se on suurempi määrä substraatteja TCA ajan ja sen jälkeen oksidatiivinen fosforylaatio. Voidakseen hyödyntää määrän kasvu asetyyli-CoA, solut voi joutua korotettuun oksidatiivisen fosforylaation. Asetyyli-CoA on allosteerisessa estäjä PDH entsyymejä. Kuten havaitaan, PDHA2 on olennaisesti säädellä vähentävästi VGP melanooma, joka voi johtua tehostetun asetyyli-CoA. Koska PDHA2 toiminta laskee, pyruvaatti luonnollisesti siirretään maitohapon muodostumista, mikä on osoituksena säätely ylöspäin LDHA ja laktaatti kuljettajat (MCT proteiinien SLC16As 3 6). Kuvio 2 antaa energiaa malli kehittynyt melanooma tulosten pohjalta meidän tietojen analysointi.

3. Ilmennetty eri geenien kasvaimen invaasio ja etäpesäkkeiden

Olemme tutkineet ilmentymisen muutoksia geenien mukana metastaattisen prosessin, jonka tavoitteena on tunnistaa mahdollisia syitä siihen, miksi nämä kaksi ihosyöpä tyypeillä on huomattavia eroja niiden kyky etäispesäkkeitä. Tätä varten keskityttiin pro-etäpesäke geeni perheitä, nimittäin positiivisen sääntely epiteelin-mesenkymaalitransitioon (EMT), negatiiviseen säätelyyn soluadheesion, kemokiinin ja MMP perheitä, jotka molemmat edistävät hajoamista matriiseina. Kuvio 3 esittää havaitun ilmentymisen muutoksia geenien mukana näissä prosesseissa kaksi ihosyöpä tyyppejä, yhdessä muiden seitsemän syöpätyyppeihin. Olemme tehneet seuraavat havainnot datasta kuviossa 3.

VGP melanooma on eniten up geenien mukana pro-etäpesäkkeitä geeniperheen, jolla on entistä enemmän tällaisia ​​geenejä kuin haimasyöpä; Vaikka yksinkertaisesti laskemalla ylös geenien voi olla liian yksioikoinen tapa arvioida kykyä syövän etäispesäkkeitä, Kuvio 4 osoittaa, että on olemassa vahva (negatiivinen) korrelaatio tämän numeron ja viiden vuoden pysyvyys on syöpä.

VGP melanooma on ainoa ihosyöpä tyyppi jopa geenien mukana positiivinen sääntelyn epiteelin-mesenkymaalitransitioon, jonka katsotaan olevan ratkaisevaa kehitys- ja sääntelyä ohjelma soluinvaasiota ja etäpesäkkeiden [19 ], [20]; lisäksi merkittäviä ylössäätöä liittyvien geenien heikentämättä solu-solu adheesiomolekyylien ja lisääntynyt negatiivisen säätelyn soluadheesiota, matriisin metalloproteinaasien ja kemokiinien kaikki viittaavat siihen, että VGP on erittäin metastaattinen [21].

lymfaattinen leviäminen on merkittävä tapa etäpesäke. Totesimme, että määrä differentiaalisesti ilmentyvien geenien imusoluproliferaation on paljon suurempi VGP melanooman verrattuna kaikkiin muihin ihosyövän alatyyppeihin harkitaan (katso kuva S2).

On raportoitu, että kaoottinen vuorokausirytmin voi johtaa nopeammin kasvaimen kasvua [22]. Yllä hahmo, olemme huomanneet, että keskeiset geenit vuorokausirytmin reitin ilmentyvät differentiaalisesti VGP melanooman mutta vain hyvin rajoitetusti muihin ihosyövän alatyyppeihin harkitaan. CRY2 tärkein geeni ohjaamalla solun vuorokausirytmin [23], osoittaa alassäätöä vain VGP melanooman joukossa kaikki syöpätyyppeihin harkitaan. Tuotteet (2) – (4) edellä viittaavat siihen, että VGP melanooma on eniten toimintaa solu-invaasiota ja etäpesäkkeiden.

Sitä vastoin vain muutamia geenejä BCC ovat säädelty edellä mainitussa prosesseissa. Niistä kaksi eri BCC alatyyppiä, se on morphea muoto ei nodular muodossa, joka on kaikkein ajan geenien, joka on yhdenmukainen aikaisempien raporttien kanssa, että tämä lomake edustaa BCC lomakkeen kanssa eniten etäpesäkkeiden tapauksia [24]. Havaitsimme, että morphea BCC, useita geenejä, jotka koodaavat kollageenien ja osallistuvien proteiinien anti-etäpesäkkeitä ovat erittäin säädelty, mikä viittaa siihen, että syöpä on valvonnassa immuunijärjestelmän estämällä sen hyökkäys ja etäpesäkkeiden koko kehitystä.

x-akseli on viiden vuoden pysyvyys välillä 0 100% (data käytetty www.cancer.org), ja y-akselilla on määrä differentiaalisesti ilmaisi geenit kullekin syöpätyypin.

Kaiken meidän analyysin mukaan VGP melanooma on suurin potentiaali ja ainutlaatuinen kyky etäispesäkkeitä joukossa syöpätyyppejä tutkittu tässä, kun taas BCC kyky etäispesäkkeitä on heikoin joukossa yhdeksän syöpätyypit harkitaan.

4. Ilmennetty eri geenien muilla syöpään liittyvien prosessien

4a. Ilmennetty eri geenien solujen lisääntymisen.

Omavaraisuus kasvu signaaleja on merkittävä hankittu valmiutta syöpä. Analyysimme erilaisesti ilmaistu osallistuvien geenien positiivinen solujen jakautumisen osoittaa, että VGP melanooma on huomattavasti enemmän geenejä säädellään ylöspäin tähän luokkaan kuin kaikki muut ihosyövän muotoja. Tarkemmin, olemme huomanneet, että useita tällaisia ​​up geenien on verrattavissa Haimasyöpä yksityiskohtaisten tietojen esitetään kuvassa S3. Erityisen huomionarvoista on, että VGP melanooma on ainoa syöpä tyyppi yhdeksästä syöpätyyppeihin osoittaa merkittävää up-geenien säätelystä ja Jak-STAT signalointireitin, joka on keskeinen polku, joka edistää solujen kasvua.

4b . Differentiaalisesti ilmentyvien geenien mukana apoptoosin.

morphea BCC, nodulaarinen BCC ja VGP melanooma kaikilla on lukuisia numerot differentiaalisesti ilmentyvien geenien mukana negatiiviseen säätelyyn solukuolemaa, kuten kuviossa S4. Tästä kuviosta voidaan nähdä kasvava trendi määrän jopa geenien kuin syövän tyyppi muuttuu aggressiivisemmaksi. Erityisesti todettiin, että tämä numero VGP on suurempi kuin kaikki muut syöpätyyppeihin harkitaan paitsi haimasyövän.

4c. Differentiaalisesti ilmentyvien geenien mukana angiogeneesiä.

Mitään ihon syöpätyyppien osoittavat toiminnan lisääntymisestä angiogeneesin, toisin kuin kehittynyt muoto muiden syöpien, kuten on esitetty kuviossa 5. Tämä havainto on johdonmukainen aiemmin havainneet, että ihosyöpien eivät yleensä ole hypoksisissa stressiä ja siten todennäköisesti ole paineita aktivoida angiogeneesi reitin.

5. Allekirjoitus geenit kahden ihosyöpä tyyppiä

Olemme ennustaa allekirjoitus geenejä ja geenien ryhmiä melanooman ja BCC, vastaavasti, jossa

allekirjoitus

(tai

markkeri

) geenin tai geeni ryhmä tarkoittaa geenejä, joiden ilmentyminen kuvio on ainutlaatuinen tiettyyn syöpään tyyppi. Sitten testattiin suorituskyky tunnistetaan allekirjoituksen geenien kahden syöpätyyppejä, vastaavasti, kaksi aineistot, riippumaton koulutuksen aineistoja käytetään, ts GSE3189 melanooman ja GSE12542 BCC. Melanooman, viisi 1-geeni allekirjoitukset, OAS3 (82,9% koulutus- ja 71,4% testauksen set), RALBP1 (82,9% koulutus- ja 71,4% testauksen set), GLA (80,4% koulutus- ja 71,4% testaukseen set), LLGL1 (80,4% koulutus- ja 71,4% testaukseen set) ja SERPINA6 (80,4% koulutus- ja 71,4% testauksen setti), kaikilla on parempi kuin 80% luokitustarkkuudesta välillä melanooma ja valvonta tapausten testipakkauksesta. Parhaan joukossa markkereita, OAS3 ja SERPINA6 ennustetaan olevan veren sekretorisen meidän ennustus ohjelma [25], joten mikä viittaa mahdollista toteutettavuutta tunnistamisessa diagnostisia markkereita melanooman kautta verikokeita. Vastaavasti neljä 1-geeni allekirjoitukset luokittelun tarkkuus on parempi, että 71% ennustetaan olevan virtsa erityselimiin, CCL18 (73,2% koulutus- ja 71,4% testauksen set), HEXB (73,2% koulutus- ja 71,4% testauksen set), IFI30 (73,2% koulutus- ja 71,4% testaukseen set) ja STC1 (73,2% koulutus- ja 71,4% testausta), käyttämällä meidän ennustus ohjelma [26], mikä viittaa mahdollista toteutettavuutta tunnistamisessa diagnostisia markkereita melanooman läpi virtsanäyte. Joukossa 2-geeni allekirjoitukset, kolme paria päästä luokittelun tarkkuus on parempi kuin 85% sekä koulutusta ja testaus aineistot. Kolme paria, jossa koulutus luokittelu tarkkuudet parempi kuin 90% ja testaus luokittelun tarkkuus on parempi kuin 70%, ennustetaan olevan veren eritys- ja vain 1 pari CTSK_RNASE6 (87,8% koulutus- ja 73,0% testauksen kappaletta), jossa koulutus luokittelun tarkkuus on parempi kuin 87% ja testaus luokittelun tarkkuus on parempi kuin 70%, ennustetaan olevan virtsa erityselimiin.

BCC, kaksi ylintä 1-geeni merkkiaineita, CS (90,3% koulutukseen ja 87% testaukseen set) ja TACSTD1 (87,1% koulutukseen ja 87% testauksen aineisto), molemmilla on vähintään 87% luokitustarkkuudesta sekä koulutus- ja testaus aineistoja. Parhaan joukossa markkereita, EGR1 (87,1% koulutus- ja 81,3% testaukseen set) ennustetaan olevan veren sekretorisen. Vastaavasti RAB3D (80,6% koulutukseen ja 80% testaukseen aineisto) ennustetaan olevan virtsa erityselimiin, joiden luokitus tarkkuus on parempi, että 80% kummassakin, joka tarjoaa potentiaalia diagnostisia markkereita melanooman läpi virtsanäyte. Kaksi ylintä 2-geeni allekirjoitukset on kaikilla luokitus tarkkuudet parempi kuin 90% sekä koulutusta ja testaus sarjaa. Myös neljä paria allekirjoitukset, luokittelua tarkkuus on parempi kuin 80% sekä koulutusta ja testausta sarjat, ennustetaan koodaavan veren erittyviä proteiineja. Yksityiskohtainen luettelo kaikista näistä markkerigeeni on esitetty taulukossa S3.

Materiaalit ja menetelmät

1. Microarray geenien ilmentyminen tietoja yhdeksän syöpätyyppeihin

microarray geenien ilmentyminen tiedot sekä ihosyövän tyypit olivat ladattavissa GEO tietokannasta NCBI [27]. Melanooma data on aineisto GSE12391 ja BCC data on aineisto GSE6520. Geeni-ilmentymisen tiedot seitsemän syövän tyyppejä, joita käytetään tässä tutkimuksessa: rinta-, paksusuoli-, munuais-, keuhko-, haima-, eturauhas- ja vatsa, myös ladata GEO tietokannasta NCBI. Jokaista aineisto käytetään kunkin syöpätyypin, olemme varmistaneet, että aineisto on luotu käyttäen samaa alustaa sama tutkimusryhmä. Kullekin luokittelun ongelma ratkaistu tässä tutkimuksessa olemme käyttäneet koulutukseen aineisto ja erillinen testaus Kullekin syöpätyypin. Yksityiskohdat tiedot esitetään taulukossa S4.

Kun otetaan huomioon, että eri microarray aineistot Tässä tutkimuksessa käytettiin kattaa eri geenin sarjaa, olemme harkinneet geenit, jotka kuuluvat kaikki microarray aineistoja Tässä tutkimuksessa käytetyt kaikille vertailevan analysoidaan koko tässä asiakirjassa, joka koostuu 4401 geenejä. Yksityiskohtainen luettelo näistä geeneistä esitetään taulukossa S5. Kun kartoitus geenit eri aineistoja, olemme riippuvaisia ​​NCBI geeni tunnukset geeneistä, eli kaksi geeniä eri aineistoja pidetään samana geenit, jos niiden tunnukset ovat samat.

Syöpä geeni lista ladataan Cancer Gene Census sivusto, joka sisältää 457 vahvistanut syöpä geenit (https://www.sanger.ac.uk/genetics/CGP/Census/).

2. Tunnistaminen differentiaalisesti ilmentyvien geenien

Kunkin aineisto Tässä tutkimuksessa käytetyt, olemme käyttäneet normalisoitu ekspressiotietojen alkuperäisestä tutkimuksen. Ymmärrämme, että geeni-ilmentyminen tietoja eri aineistoja ei välttämättä suoraan verrattavissa; joten olemme verranneet taitettavan muutosten välillä sairaiden ja kontrollisilkkipaperia kunkin syöpätyypin jossa taitettava muutosten ilmentymisaineistoapukeinojen toisen syöpätyypin. Kuvio S5 osoittaa, että maailmanlaajuinen taitettavan muutoksia kahden syövän tyypit ovat yleensä vertailukelpoisia eri yhdeksän syöpätyyppeihin harkitaan. On huomattava, että laskettaessa kertamuutosta yksittäisen geenin tietyn syöpätyypin, emme käytä tietoja pariksi sairaiden-ohjaus kudoksia, sen sijaan arvioimme taitteen muutos perustuu jakaumia geenin-ilmauksia geeni kaikissa syövän kudokset versus kontrollisilkkipaperia kunkin syöpätyypin. Teimme niin, koska jotkut aineistot ovat pariksi tiedot wile muita aineistoja ei ole.

Kunkin aineisto, Mann-Whitney testiä sovellettiin tunnistaa geenejä, jotka ilmentyvät differentiaalisesti syövän

versus

kontrollinäytteitä seuraavasti: koska hypoteesi, että geeni ei ilmentyy differentiaalisesti välillä syövän

verrattuna

kontrolliryhmiin, hylkääminen tämän hypoteesin tarkoittaa sitä, että geeni ilmentyy differentiaalisesti syöpä. Pidämme geeni kuin

sääteli

jos tilastollisen merkittävyyden,

p

-arvo on alle 0,01 ja sen taitettava nousu on vähintään 1,5.

alassäädetty

geeni määritellään samalla tavalla.

Ei-ihosyöpä data, me vain sellaisia ​​geenejä johdonmukainen ylös /alas-asetusta sekä koulutuksen ja testaus aineistoja kuten differentiaalisesti ilmentyvien geenien.

3. Pathway rikastamiseen analyysi differentiaalisesti ilmentyvien geenien

Funktionaalinen analyysi ja reitin rikastamiseen analyysi suoritettiin käyttäen DAVID [28], jossa reitti-informaatio perustuu merkinnän välillä Kegg (https://www.genome.ad.jp /Kegg /).

p

-arvo 0,05 käytettiin kynnys määrittää, jos polku on rikastettu tai ei seuraa tunnistettu ilmentyvät eri geenit. Huomaa, että tehdyt havainnot koko tämän paperin ovat yleisesti vakaita suhteessa p-arvo sulku. Huomaa myös kaikki reitin rikastamiseen analyysi perustuu 4401 geenejä, jotka ovat yhteisiä kaikille aineistoja käytetään tässä tutkimuksessa.

4. Prediction allekirjoituksen geenien

johtamiseksi allekirjoituksen geenejä tai geenien ryhmille, teimme tyhjentävä haku kaikista k-geenin (k = 1, 2) yhdistelmiä joukossa differentiaalisesti ilmentyvien geenien, käyttäen lineaarista SVM-luokitin . Olemme käyttäneet 5-kertainen rajat validointi vahvistaa kunkin tunnistetun allekirjoitus. Viittaamme lukijalle [29], että yksityiskohtaista menettelyä käytetään.

Keskustelu

geeni-ilmentymisen analysointi paljasti, että molemmat ihosyöpä tyypit käyttää oksidatiivisen fosforylaation keskeiseksi energia-aineenvaihduntaa lisäksi Glykolyysivaiheen. Kaikki todisteet paljasti Tutkimuksemme vahvasti siihen, että nämä kaksi ihosyövän tyypit eivät ole hypoksisissa stressiä, joten miksi nämä kaksi syöpätyyppeihin eivät näytä Warburg vaikutus. Energian korkea aineenvaihduntaa melanooma, virtansa huomattavasti tehokkaampi energiaa reitissä ylös säädelty oksidatiivisen fosforylaation verrattuna vaihtoehtoihin, sekä sen korkea kyky etäispesäkkeitä, selitti, miksi syöpä on niin aggressiivinen. Sen sijaan, BCC ja käyttää samalla energiaa oksidatiivinen fosforylaatio, näyttää olevan ilmeinen korttelin päässä immuunijärjestelmän, mikä näyttää estävän solujen invaasiota ja etäpesäkkeiden, mikä tekee syövän yksi vähiten tappava syöpiä.

uusia oivalluksia johdettu tässä tutkimuksessa ovat luonteeltaan globaaleja ja puute yksityiskohtaista mekanismia tietojen johtuen matalan resoluution luonne ei-pariksi aineistot tässä tutkimuksessa käytettiin. Arvioimme, että korkeamman resoluution oivalluksia voitaisiin saada käyttämällä samaa laskennallista lähestymistapaa mutta pariksi syöpää ohjaus aineistoja.

Uskomme, että tutkimus tarjoaa uuden ja erittäin tehokas tapa saada uusia oivalluksia ja ymmärrys tietyistä ainutlaatuinen ominaisuuksia eri syöpiä niiden muodostumista ja etenemistä kaivostoiminnan laajamittaisen geenien ilmentyminen tietoja useiden syöpätyyppien, mutta keskittyy keskeisten asiaan syöpään polkuja.

tukeminen Information

Kuva S1.

Expression tason muutokset esikasvaintekijän ja kasvaimen synnyssä kahdelle ihosyövän tyyppiä.

doi: 10,1371 /journal.pone.0030750.s001

(PDF) B Kuva S2.

Expression tasoeroja liittyvien geenien positiiviseen säätelyyn lymfosyyttien lisääntymisen kahdelle ihosyöpä tyyppiä ja seitsemän ei-ihosyöpä tyyppejä.

doi: 10,1371 /journal.pone.0030750.s002

(PDF)

Kuva S3.