Extracto
El cáncer colorrectal (CCR) tiene una de las incidencias más altas entre todos los cánceres. La mayoría de los CCR son cánceres esporádicos que se producen en individuos sin antecedentes de CRC o mutaciones heredadas de la familia. Por desgracia, todo el genoma estudios de expresión de los CCR esporádicos son limitadas. Un estudio reciente utiliza técnicas de microarrays para identificar un gen predictor conjunto indicativo de la susceptibilidad a la CRC de inicio temprano. Sin embargo, los mecanismos moleculares de la serie de genes predictor no se investigaron plenamente en el estudio anterior. Para comprender el papel funcional de la serie de genes predictor, en el presente estudio se aplicó un modelo estadístico basado en la sub-ruta a los datos de microarrays de el estudio previo y mecanismos identificados, que se razonablemente asociados con el conjunto de genes predictor. Curiosamente, subpathways significativos pertenecientes a 2 (KEGG vías de adhesión focal, natural killer citotoxicidad mediada por células) se han visto involucrados en los pacientes con CRC de inicio temprano. También puso de manifiesto que las 2 vías eran funcionalmente implicado en el gen conjunto predictor usando una técnica de minería de texto. Entrada de un solo miembro de la serie de genes predictor provocó una ruta de adhesión focal, que confiere anti-apoptosis en los pacientes con CRC de inicio temprano. Por otra parte, la inspección intensiva del gen predictor establecido en términos de las 2 vías sugirió que algunas entradas del conjunto de genes predictor estaban implicados en la inmunosupresión, junto con la transición epitelio-mesenquimal (EMT) en los pacientes con CRC de inicio temprano. Además, comparamos nuestro modelo estadístico basado en la sub-ruta con un modelo estadístico basado en conjuntos de genes, el MIT conjunto de genes de enriquecimiento de análisis (GSEA). Nuestro método mostró un mejor rendimiento que GSEA en el sentido de que nuestro método fue más consistente con un conjunto vía relacionada con el cáncer conocido. Por lo tanto, la sugerencia biológica generada por nuestro enfoque basado en la sub-ruta parece bastante razonable y justifica un estudio experimental más adelante la aparición temprana de CRC en términos de desdiferenciación o diferenciación, que se destacó en la EMT y la inmunosupresión
Visto:. Nam S, T Parque (2012) Evaluación Camino basada en el inicio temprano del cáncer colorrectal sugiere adhesión focal y la inmunosupresión, junto con la transición epitelio-mesenquimal. PLoS ONE 7 (4): e31685. doi: 10.1371 /journal.pone.0031685
Editor: Christina Chan, Universidad del Estado de Michigan, Estados Unidos de América
Recibido: 3 Julio, 2011; Aceptado: January 13, 2012; Publicado: 9 Abril 2012
Derechos de Autor © 2012 Nam, Park. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Financiación:. El trabajo de TP fue apoyado por una beca Fundación Nacional de Investigación de Corea financiado por el gobierno de Corea (MEST) (20080062618). El trabajo de SN fue apoyada por K-10-L05-C01-S13 del Instituto Coreano de Ciencia y Tecnología de la Información. Los donantes no tenía papel en el diseño del estudio, la recogida y análisis de datos, decisión a publicar, o la preparación del manuscrito
Conflicto de intereses:.. Los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
La poliposis adenomatosa familiar (PAF) y el cáncer colorrectal hereditario sin poliposis (HNPCC) son enfermedades autosómicas dominantes que resultan de mutaciones hereditarias genéticas en la poliposis adenomatosa coli (APC) y los genes de reparación desajuste [1]. Sin embargo, estas enfermedades representan sólo el 25% del número total de casos colorrectal en los Estados Unidos en 2010 [2]. El 75% restante de los cánceres son los informes, los cánceres colorrectales esporádicos (CRC) sin antecedentes familiares [2] (www.cancer.gov), para lo cual el mecanismo todavía no está claro [3].
Hong et al. [3] identificado 7 genes altamente upregulated (
CYR61
,
EGR1
,
FOSB
,
FOS
,
VIP
,
UCHL1
,
KRT24
) a principios de comienzo pacientes con CCR esporádicos que se utiliza como un predictor conjunto de genes evaluados con una técnica de microarrays. Para sus experimentos, la mucosa de apariencia normal adyacente al tumor se obtuvo de los pacientes con CRC y la mucosa normal se obtuvieron a partir de los controles sanos. También proporcionaron un debate sobre las vías de señalización (MAP quinasa (MAPK) de señalización, señalización de NFAT-inmune, la señalización de la hipoxia, la señalización de la insulina, PI3K-AKT señalización, señalización de Wnt, proteína G-receptor acoplado (GPCR) de señalización).
en el presente estudio, hemos explorado aún más el conjunto de datos de microarrays con el fin de añadir un potencial regulador de aguas arriba de algunas de las vías de señalización enumerados en los pacientes con CRC de inicio temprano evaluados en el Hong et al. estudio [3]. En concreto, se realizó un análisis estadístico avanzado para mejorar la comprensión molecular de la serie de genes predictor usando la minería de texto y subpathways significativos relacionados con los casos de CCR de inicio temprano.
Nuestro enfoque implica la minería de texto pública [4] utilizando un nuevo modelo estadístico que se encarga de la regulación (por ejemplo, la inhibición, la activación) entre las entradas biológicas, y realiza una permutación de prueba para la identificación de sub-ruta de una ruta determinada. Que identificó por primera subpathways estadísticamente significativos relacionados con los CRC aparición temprana de las vías KEGG [5] con el modelo y la minería de texto utilizado posteriormente [4] para confirmar la literatura asociaciones entre el conjunto de genes predictor y algunos subpathways significativas representativas.
Nuestro modelo propuesto sugiere que la aparición temprana de CRC está involucrado en subcomponentes de la ruta de adhesión focal y la vía de la citotoxicidad mediada por células asesinas naturales (NK). La vía de la citotoxicidad mediada por células NK en consejos particulares en la presencia de células inmunes en los pacientes con CRC de inicio temprano, lo que implica la comunicación paracrina entre las células inmunes (por ejemplo, células NK, células T, células NK T) y varias otras células [6 ]. Además, nuestros resultados indican que los reportados previamente las rutas de señalización (Wnt, PI3K-AKT, MAPK) [3] es probable que en cascada a través de sus aguas arriba quinasa de adhesión focal (FAK), [7] que pertenece a la ruta de adhesión focal. Por lo tanto, la FAK [7] puede ser un valioso candidato diana terapéutica para el CDN diagnóstico conjunto de genes predictor de aparición temprana. Por otra parte, nuestro análisis de minería de texto de las 2 vías, junto con el conjunto de genes predictor a entender que algunos elementos del conjunto de genes predictor están implicados en la supervivencia celular y epitelio-mesenquimal transición (EMT) [8], [9], [10] a través de la ruta de adhesión focal y la inmunosupresión [8], [10], [11].
resultados
Información general del
el concepto principal de nuestro modelo estadístico fue de identificar estadísticamente subpathways significativas, las cuales (por ejemplo, microarrays) de expresión de acuerdo con la información de regulación (por ejemplo, la activación, inhibición) (Figura 1) en la base de datos KEGG vía. Nuestro enfoque se describe brevemente a continuación.
A. Reglas para la búsqueda de una ventaja de dos entidades adyacentes en KEGG vías con sus cambios de expresión génica. Dado una ventaja, el gen 1 se llama un nodo fuente de la que el borde se apaga, y el gen 2 un nodo receptor de los cuales el borde entra en acción. B. diagrama esquemático del modelo estadístico. Dado un sub-ruta, se identificó el segmento más largo (sub-ruta bien definida) desde el nodo de hoja. Se calculó un S estadística para la sub-ruta bien definida. Se obtuvo la distribución nula de S 1.000.000 a través de permutaciones de etiquetas muestra y el valor de p para el S observado finalmente se calcula (ver
Materiales y Métodos
para más detalles). óvalos rojos están regulados en los pacientes con cáncer, y los verdes regulados hacia abajo.
Los KEGG vías metabólicas no se redujeron en subpathways lineales, como se describe en los
Materiales y Métodos
(Figura 2). En este estudio, el término "sub-ruta lineal" se utiliza equivalente a "sub-ruta". Se seleccionaron subpathways bien definidas en las que la expresión de genes estuvo de acuerdo con la información de regulación bajo las reglas del sistema (Figura 1A) como candidatos para medir su significación estadística (ver
Materiales y Métodos
). Una estadística
S Opiniones de cada sub-ruta se calculó bien definido y su significado evaluó mediante el cálculo de lo empírico
p-valor
a través de permutaciones de etiquetas de muestra (Figura 1B).
Un total de 90 vías KEGG se divide en más de 130 millones extensas subpathways lineales que se consideran todas las asignaciones múltiples genes. Entre estos subpathways, se identificaron 4.644 subpathways bien definidas y su significado evaluados mediante pruebas de permutación. Posteriormente, se realizó el análisis de asociación de minería de texto para los subpathways bien definidos significativos seleccionados; continuar el debate sobre sus roles funcionales se proporciona a continuación.
significativas subpathways bien definidos
Hemos realizado pruebas de comparación múltiple mediante el control de la tasa de falso descubrimiento (FDR) [12]. El FDR
q
-valores se calcularon utilizando el
p-valores
mediante la realización de 1 millón de pruebas de permutación (Figura S1). La
p
-valor que corresponde a un FDR de 5% fue 0,01386, lo que produjo 1,289 subpathways significativas bien definidos. Desde que optamos por no proporcionar la interpretación biológica detallada de todos estos importantes subpathways bien definidos, nos hemos centrado en el examen de la parte superior del 30% de estos subpathways bien definidos para proporcionar una descripción más detallada biológica
.
La mayoría de los subpathways seleccionados se discuten pertenecer a 6 KEGG vías (Figura S2): adhesión focal (KEGG hsa04510), Rutas en el cáncer (KEGG hsa05200), NK citotoxicidad mediada por células (KEGG hsa04650), MAPK vía de señalización (KEGG hsa04010), Wnt vía de señalización (KEGG hsa04310), y Neutrophin vía de señalización (KEGG hsa04722). Para la discusión y la visualización funcional, hemos mapeado funcionalmente interesantes subpathways bien definidos (Tabla S1) del 6 KEGG vías en diagramas KEGG vía (Figuras 3 y 4; Figuras S3, S4, S5 y S6). En particular, nos centramos en 3 vías (adhesión focal, NK citotoxicidad mediada por células, Pathways en el cáncer) que no habían sido mencionados explícitamente en el anterior Hong et al. estudio [3]. Las entradas de los genes subpathways bien definidos incluidos en la discusión funcional y la visualización de las 3 vías se resumen en la Tabla 1.
Si el factor de cambio del grupo de pacientes de cáncer sobre el grupo control sano es mayor que un gen es de color rojo, de lo contrario verde. Véase la Tabla 1 y la Tabla S1 para obtener información detallada.
Misma descripción que figura 3.
Validación de la significativa bien definido subpathways
Hemos validado las entradas en la Tabla 1 mediante el uso de una herramienta de Medline de minería de texto independiente [4], PubGene. El propósito de esto era para confirmar si la literatura apoya co-ocurrencias directas entre el término "cáncer colorrectal" y las entradas en la Tabla 1. Se encontró que el 79% de las entradas en la tabla 1 tenía interacciones directas en el análisis PubGene (Tabla S2 ). Por lo tanto, llegamos a la conclusión de que nuestros resultados del modelo proporcionado un acuerdo razonable con la bibliografía consultada.
Rutas en el cáncer (hsa05200)
La vía hsa05200 KEGG (vías en el cáncer, la figura S3) es auto- evidente. señalización del factor de crecimiento, la señalización de Wnt, y la señalización de MAPK, que se encuentran en la parte izquierda de la figura S3, se activaron en las muestras de pacientes con CRC. Las señales son fuerzas impulsoras comunes durante la carcinogénesis [8], [13]. mucosa de apariencia normal en los pacientes con CRC tiene un potencial intrínseco para la transformación adicional.
ruta de adhesión focal (hsa04510)
Figura 3 muestra la ruta de adhesión focal. Este resultado indica que la parte inferior de la vía es muy involucrado con los pacientes con CRC, y FAK (PTK2, Tabla 1) no es sólo un nodo de sumidero de sus receptores de aguas arriba, sino también un nodo de origen hacia su corriente abajo transducción de señales (Wnt, PI3K -AKT /PKB, y las señales de MAPK) para la supervivencia. PTEN (Tabla 1) [14], un supresor de tumores y antagonizer de la vía de señalización de PI3K-AKT /PKB, se downregulated en la ruta de adhesión focal en el análisis de los CRC pacientes muestras en comparación con la de los controles sanos 'muestras.
Hong et al. [3] sugirió que la vía de señalización de Wnt está implicada en pacientes con CCR. Nuestro resultado con respecto a la ruta de adhesión focal (Figura 3) apoya la opinión de que la GSK-3β (GSK3B, Tabla 1) regulada por PI3K-AKT /PKB de señalización de la FAK aguas abajo estaba regulado por disminución en los pacientes con CRC, y también que β-catenina (CTNNB1 , Tabla 1) fue altamente expresado por regulación a la baja de la Wnt inhibidor de la señalización de GSK-3β en los pacientes con CRC. Al mirar más lejos en la información de la figura S5, se determinó que la expresión de genes de diversos activadores e inhibidores relacionados con la activación de Wnt de señalización es consistente con los flujos de la regulación. Otra vía, la señalización de MAPK (figura S4) que fue aumentada en los pacientes con CRC también se encuentra aguas abajo de la FAK (Figura 3).
Desde las 3 señales activadas (Wnt, PI3K-AKT /PKB, y las señales de MAPK ) están situados aguas abajo de FAK perteneciente a la ruta de adhesión focal, FAK [7], [15] puede ser una diana terapéutica para el CRC diagnóstico conjunto de genes predictor de aparición temprana. Por otra parte, debido a que los papeles cruciales de Wnt, PI3K-AKT /PKB, y señalización de arrojar luz sobre EMT MAPK [9], ha habido un incremento gradual importancia dada a la FAK.
Curiosamente, CYR61, que se incluyó en el conjunto de genes predictor, es un ligando de ITGB5 (integrina αVβ5, denotado como ITGB en la figura 3), de acuerdo con la base de datos KEGG BRITE [5]. Figura 3 muestra que CYR61 es una de las señales de medida de corriente arriba que desencadena FAK, lo que implica que FAK activa posteriormente 3 señales: Wnt, PI3K-AKT /PKB, y de señalización MAPK. Recientemente, se demostró que Wnt, PI3K-Akt /PKB, y las señales de MAPK estar involucrado en EMT [9], y al parecer mucosa normal en pacientes con CRC podría sufrir una transformación fenotípica de estas 3 señales a través del eje CYR61-FAK. En otras palabras, algunas células de la mucosa de apariencia normal en los pacientes con CRC pueden estar cerca de células atípicas mediante la utilización de EMT. Vamos a describir la evidencia de la EMT en términos de nivel de la expresión génica y explorar cualquier posible asociación entre el conjunto de genes predictor y EMT en el
Discusión
.
Otro hallazgo relevante para la región aguas abajo de la ruta de adhesión focal es que la proteína anti-apoptosis c-IAP (BIRC3, Tabla 1) [16], que es un regulador negativo de las caspasas (por ejemplo, CASP3, CASP8, CASP9), también fue aumentada en los pacientes con CRC. Por lo tanto, hemos examinado además los diversos aguas abajo c-IAP (inhibidor de la apoptosis celular) en la vía de la adhesión focal, donde c-IAP junto con survivina (BIRC5) son también importantes las proteínas anti-apoptóticas. Es de destacar que también se ha demostrado que el c-IAP y survivina también inhiben caspasas aguas abajo de ambas vías de apoptosis intrínsecos y extrínsecos [16]. Se encontró que la mayoría de los c-IAP se upregulated en los pacientes con CRC (Tabla 2). Por lo tanto, la ruta de adhesión focal puede conferir la inhibición de la actividad de caspasa en la tumorigénesis de potenciales células atípicas en la mucosa aparentemente normal.
vía citotoxicidad mediada por células NK (hsa04650)
Nuestra estadística análisis indicó acuerdo significativa entre la expresión génica de los pacientes con CRC y parte de la vía inmune (hsa04650, la Figura 4), lo que implica la presencia de otras células inmunes, así como las células NK en las muestras de los pacientes de CRC.
FAS en las células diana de las células NK y su ligando (FASLG), que se produce por las células NK, fueron altamente expresado en las muestras de los pacientes de CRC. La expresión de alto FASLG en los pacientes con CRC cumple con las observaciones clínicas anteriores [6], [17] en el que la expresión de alto FASLG se correlacionó con una alta incidencia de metástasis y supervivencia de los pobres en pacientes con carcinoma colorrectal y en otros pacientes de carcinoma.
en la mucosa aparentemente normal de los pacientes con CRC, varias células diana, incluidas las células potencialmente atípicos pueden sobrevivir de la señalización del receptor de muerte FASLG-FAS escapando de señalización apoptótica o bien extrínseca o intrínseca. De hecho, las señales de apoptosis se inhibe en pacientes con CRC, porque el c-IAP [16] que inhibe las caspasas se upregulated en los pacientes con CRC en términos de la expresión génica (Tablas 1 y 2). Otra posibilidad es que FASLG regulación al alza por las células diana, incluyendo las células atípicas, potencialmente podría iniciar el fratricidio y el suicidio entre las células inmunes con FAS beneficiosa para la transformación de células potencialmente atípicos.
Sin embargo, la existencia de alta interferón-gamma ( IFN-γ) la expresión secretada por las células NK o células inmunes en pacientes con CCR sigue siendo controvertido debido a la citotoxicidad de células NK se cree tradicionalmente para controlar la vigilancia inmunológica sobre el cáncer y las células atípicas. Recientemente, se ha informado de una relación significativa entre la inmunidad anti-tumor y la supervivencia de células de cáncer [6], [18]. Además, se conoce IFN-γ estar involucrado en la inmunovigilancia contra las células cancerosas, en múltiples efectos fenotípicos en las células somáticas (por ejemplo, la progresión del ciclo celular, la proliferación, la diferenciación celular, transformación), y en el cáncer de escape de células [11], [18] , [19], [20]. Por lo tanto, en el
Discusión
, se describen otras funciones de IFN-γ, especialmente en términos de las células cancerosas o células potencialmente manera atípicos en pacientes con CCR podría ajustar el sistema inmunológico local a través de la inmunosupresión con el fin de escapar de la vigilancia inmunológica .
Asociación entre la adhesión focal, NK citotoxicidad mediada por células, y el gen predictor de aparición temprana CRC establece
Como se ha mencionado en el texto anterior, Hong et al. [3] informó de que la susceptibilidad de aparición temprana se atribuyó al conjunto de genes regulada positivamente llamado el "conjunto de genes predictor" en pacientes con CRC que consiste en
CYR61
,
EGR1
,
FOSB
,
FOS
,
VIP
,
UCHL1
, y
KRT24
. Se examinaron las asociaciones entre los genes que figuran en la Tabla 1 y el gen predictor conjunto con la herramienta de minería de texto, PubGene [4] (www.pubgene.org) (Figura S7). La entrada en la herramienta consistía en el conjunto predictor gen, la adhesión focal (FAK, ITGB5), y NK citotoxicidad mediada por células (INFG, FAS, FASLG). La Figura 5 muestra una red de asociación de los genes de entrada en el CCR. Ya hemos mencionado que la β-catenina (vía CTNNB1, Wnt en la Figura 5) fue regulada por la FAK en la adhesión focal. El predictor conjunto de genes, la adhesión focal, y NK citotoxicidad mediada por células fueron altamente asociados entre sí en el CCR.
Los tres cuadros de color verde representan el conjunto de genes (CYR61, FOS, FOSB, UCHL1, VIP, EGR1, KRT24), NK citotoxicidad mediada por células (IFNG, FAS, FASLG), y la adhesión focal (PTK2) de izquierda a derecha. Las opciones que se utilizan en la red se describen en la Figura S7. Los cuadros de color azul pálido lleno de malla representan términos (www.nlm.nih.gov/mesh/~~number=plural) Enfermedades de los genes. Se hace notar que ITGB5 asociaciones no aparecen en el resultado PubGene.
Comparación de nuestro método con el conjunto de genes de enriquecimiento de análisis (GSEA) del Hong et al. conjunto de datos
Se han comparado los KEGG vías que contienen significativas subpathways bien definidos identificados por nuestro método con esas KEGG vías obtenidos del programa de inicio web GSEA JAVA (opciones por defecto con 5.000 permutaciones). En nuestro método, el nivel de significación (
p-valor
) fue de 0,05 para el corte de los subpathways bien definidos. Lo mismo
p-valor de 0,05
se utilizó para el método GSEA. Nuestro método reportó 1,966 significativos subpathways bien definidos que correspondían a 78 KEGG vías. El programa GSEA reportó 2 grandes tipos de listas vía importante: 10 vías activadas y 30 vías reprimidas en los pacientes con CCR. El número de superposición de caminos entre los 2 métodos fue de 6, lo cual no es sorprendente si se consideran las diferencias entre 2 métodos. Sin embargo, es interesante que los 2 métodos identificaron 6 vías comunes asociados con el cáncer.
Para comparar las 78 vías identificadas por nuestro método con las 40 vías identificadas por GSEA, hemos utilizado las vías relacionadas con el cáncer reportados por Vogelstein et al. [13] como un estándar de oro. Es decir, inspeccionamos el método que proporciona más vías consistentes con las vías relacionadas con el cáncer identificados por Vogelstein et al. Las vías relacionadas con el cáncer de la Vogelstein et al. estudio fueron asignadas manualmente a sus correspondientes identificadores KEGG vías porque KEGG vía correspondientes a las vías relacionadas con el cáncer no se mencionan explícitamente en el estudio. a continuación, se inspeccionaron las vías superpuestas entre las KEGG vías relacionadas con el cáncer Vogelstein y los identificados por los 2 métodos. Como se muestra en la Tabla S3, nuestro método proporciona resultados más consistentes con las vías relacionadas con el cáncer identificados en Vogelstein et al. que hizo el método GSEA. Para más detalles sobre esta sección se describen en el Apéndice S1.
Comparación entre la subestructura de la vía Hong et al. conjunto de datos y la del otro conjunto de datos
Para determinar cómo de cerca la subestructura vía del conjunto de datos Hong superpone con la de un conjunto de datos colorrectal adicional, se realizaron búsquedas de un conjunto de datos colorrectal adicional de Gene Expression Omnibus (GEO). Aunque hay varios conjuntos de datos para CRC, parece no hay conjuntos de datos están disponibles en relación con una comparación de pacientes con cáncer colorrectal de inicio temprano con controles sanos, como se lleva a cabo en el Hong et al. estudiar. Afortunadamente, encontramos el conjunto de datos GSE4183 [21], que compara diversas enfermedades colorrectales (carcinoma colorrectal, adenoma colorrectal, enfermedades inflamatorias del intestino) con los controles normales en un contexto más general (www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/query/acc.cgi? acc = GSE4183). Del conjunto de datos GSE4183, obtuvimos, controles sanos normales (
n
= 8) y los carcinomas colorrectales (
n
= 15). El conjunto de datos GSE4183 se analizó con nuestro método, que reveló 3.669 subpathways bien definidos (identificados a partir de ~130 millones subpathways) al determinar su significado basado en 100.000 pruebas de muestra de permutación. Además, la comparación entre el conjunto de datos GSE4183 y el conjunto de datos de Hong et al. (GSE4107) mostró que 250 subpathways bien definidas se superponen entre los 2 conjuntos de datos. Para determinar qué tan bien estos 2 resultados coincidieron con los demás, también se realizó la prueba exacta de Fisher sobre la base del modelo de asignación al azar. El
p-valor
de la distribución hipergeométrica fue inferior a 2.2e-16, lo que implica que los 2 resultados coincidieron bien con los demás. Por lo tanto, llegamos a la conclusión de que nuestro hallazgo relevante para subestructura vía de Hong está bien apoyado por nuestro hallazgo de otro conjunto de datos independiente. Para más detalles sobre esta sección se describen en el Apéndice S1
Discusión
Este novedoso análisis sugiere los siguientes resultados:.-1 mediada por células) Los subconjuntos de adhesión focal, las vías en el cáncer, y NK citotoxicidad están altamente involucrados en la aparición temprana pacientes con CCR esporádicos; y 2) Sorprendentemente, el análisis de texto de minas sugirió que la función molecular del gen predictor fijado para de inicio temprano esporádica CRCs se asocia con la adhesión focal y la citotoxicidad de NK mediada por células. En el texto a continuación, se discuten los posibles mecanismos moleculares de esta asociación en términos de inmunosupresión y EMT.
La inmunosupresión
La literatura reciente [6], [11], [18], [ ,,,0],19], [22], [23], [24] ha establecido un marco conceptual en el que se cree que las interacciones entre el tumor y la inmunidad para ayudar a un número de células de cáncer de escapar de inmuno-incursiones por sometidos a las 3 fases siguientes de forma lineal o de forma mixta: la eliminación (vigilancia inmunológica), equilibrio (latencia del tumor), y escapar (inmunosupresión). En particular, [6],,,,, se cree que escapar de las células cancerosas mediante la inmunosupresión [8] [11] [19] [25] [26] se ha estudiado ampliamente, y 2 tipos de células inmunosupresoras para regular negativamente antitumoral respuesta inmune: las células T reguladoras (T
reg) y células supresoras de origen mieloide (MDSCs) [8], [11], [27], [28]. Se discuten a continuación los papeles de IFN-γ, otras citocinas, y el conjunto de genes de predicción en términos de estos 2 tipos de células inmunosupresores en pacientes con CCR de inicio temprano.
Se ha demostrado previamente que el IFN-γ puede inducir la activación y expansión de MDSCs en el cáncer de colon [28], y que MDSCs activados no sólo inhiben T efectoras actividad /proliferación celular, sino también inducir inmunosupresión CD4
+ CD25
+ Foxp3
+ T
reg células de CD4
+ CD25
- células T [6], [11], [28]. T
reg células, que también expresan CTLA-4, PD-1, y PD-L1 en sus superficies celulares, regular positivamente citoquinas inmunosupresoras interleucina (IL) -10 y factor de crecimiento tumoral-beta (TGF-β), que también puede inducir la diferenciación T
reg [6], [11], [29]. Desde T
reg células se encuentran en los linfocitos infiltrantes de tumor (TIL) en varios tipos de cáncer [6], [11], [29], la mucosa aparentemente normal en los pacientes con CRC podría tener TIL presentes con actividad inmunosupresora. ARG1 es también una enzima metabólica clave para MDSCs para regular negativamente funciones de los linfocitos por el consumo o el secuestro de la arginina de aminoácidos que es crítica para la función de las células T. Por lo tanto, se inspeccionaron los niveles de expresión génica de los genes examinados (CD4, CD25, FOXP3, TGF-beta, IFN-gamma, IL-10, CTLA-4, PD-1, PD-L1, ARG1) en los pacientes con CRC y confirmados todos fueron regulados por incremento en los pacientes con cáncer (Tabla 3).
Para proporcionar gen a nivel de la expresión de la evidencia de la presencia de MDSCs en pacientes con CRC, inspeccionamos (directa o indirectamente) de varios marcadores de superficie MDSC : CD11c (ITGAX), CD11b (ITGAM), CD33, CD34, y CD15 [6]. Es de destacar que examinamos FUT4 y FUT9 en lugar de CD15 CD15, porque no es una proteína, pero un antígeno sintetizado por FUT4 y FUT9 [30]. Se encontró que todos los marcadores excepto FUT4 fueron upregulated en los pacientes con cáncer (Tabla 3).
Se ha demostrado previamente que las células cancerosas que expresan PD-L1 en su superficie secretan citoquinas inmunosupresoras galectina-1, IL- 6, IL-10, y TGF-β, que puede inhibir citotóxicos CD8
+ células T [11]. Además, las células cancerosas que producen niveles más altos de indolamina 2,3-dioxigenasa (IDO) pueden prevenir la invasión de las células NK y células T efectoras por el agotamiento de triptófano esencial para la función de las células T [6], [11]. En el presente estudio, se confirmó un mayor nivel de expresión de los genes examinados (por PD-L1, la galectina-1, IL-6, IL-10, IDO, y TGF-β) en los pacientes con cáncer (Tabla 3).
El análisis de la expresión génica se muestra en la Tabla 3 sugiere que la actividad inmunosupresora es muy observada en la mucosa aparentemente normal. Este hallazgo podría proporcionar información adicional acerca de un "cambio de campo" [31], que se refiere a la proliferación y la actividad anti-apoptótica en la mucosa aparentemente normal adyacente al tumor. En otras palabras, anti-apoptosis de la modificación del campo también podría beneficiarse de la inmunosupresión por escapar de la inmuno-raid.
Para buscar más para el perfeccionamiento funcional del gen predictor establecido en términos de inmunosupresión, que alimentó el gen predictor puesto en PubGene [4] con la malla (www.nlm.nih.gov/mesh) término "inmunosupresión" (ID descriptor: D007165). El resultado (datos no mostrados) obtenido en el momento de la preparación de manuscritos indicó que 4 genes (
EGR1
,
FOS
,
UCHL1
, y
VIP
) tener una asociación con la inmunosupresión de acuerdo con la literatura. Sobre la base de una revisión por parte Ganea et al., Que fue sugerida por PubGene, VIP (un conocido neuropéptido inmunorreguladora) inhibe la secreción de citoquinas proinflamatorias e induce T
Reg células [32]. Otros estudios recientes también apoyan las funciones inmunosupresoras de VIP [33], [34] porque VIP alivia la artritis inducida por colágeno y la sarcoidosis induciendo
+ CD25
+ Foxp3
+
reg células T CD4 de CD4
+ CD25
- células T. VIP también está involucrado en privilegios inmunes en el ojo mediante la inhibición de la activación y la proliferación [35] T de linfocitos. Por lo tanto, la expresión de alto VIP en pacientes con CCR puede localizar otro importante citocina inmunorreguladora en nuestro análisis.
EMT
También se inspeccionaron el nivel de expresión de los genes relacionados con la EMT [9], [36], incluyendo proteasas matriciales, las moléculas de invasión, epitelial /marcadores mesenquimales, represores y e-cadherina. Se encontró que la mayoría de ellos fueron aumentada en los pacientes con cáncer (Tabla 4). Por lo tanto, la EMT [9] proceso puede llevarse a cabo en los pacientes con cáncer, al menos en términos de la expresión génica. Este hallazgo es inesperado de que las células atípicas o precancerosos podría existir incluso en la mucosa de apariencia normal por los cambios en la morfología celular (por ejemplo, EMT).
Para explorar las posibles funciones del predictor conjunto de genes, que de entrada el gen predictor establecido en [4] PubGene con el término MeSH "epitelio-mesenquimal transición" (ID descriptor: D058750). En el momento de la preparación del manuscrito, 3 genes (
EGR1
,
FOS
,
CYR61
) del gen conjunto predictor fueron encontrados en la literatura de tener una asociación con la EMT.
En particular, nos fijamos en el gen
CYR61
porque CYR61 es un ligando que puede desencadenar una ruta de adhesión focal. Monnier et al. [37] demostraron que la metástasis inducida por la integrina CYR61-αVβ5 estuvo implicado en el efecto base del tumor después de la radioterapia sobre la utilización de derivados de células HCT116 CRC en condiciones de hipoxia. estudios recientes adicionales en el desarrollo de la motilidad celular CYR61 impulsada en el adenocarcinoma ductal pancreático y en las células epiteliales gástricas [38], [39] indican que CYR61 es una de las moléculas clave para EMT que podrían conferir la capacidad metastásica y la motilidad celular de un tumor primario . Por lo tanto, CYR61 puede ser una de las moléculas de conducción para la mejora de las rutas relacionadas EMT-(señales /Akt Wnt y PI3K) [9], [40] en pacientes con CRC de aparición temprana a través del eje CYR61-FAK (Figura 3).
Otro hallazgo interesante que hicimos al examinar la relación entre la EMT y el conjunto de genes predictor era VIP, que recientemente se informó de inducir la EMT con la estimulación de la matriz de proteasas de metaloproteinasas de matriz (MMP) -2 y MMP-9 en la tumorigénesis de próstata [41]. Se encontró que la expresión génica de estos 2 proteasas fue de hecho aumentada en los pacientes con cáncer (Tabla 4).
citoquinas comúnmente implicados en tanto EMT y la inmunosupresión
Porque encontramos VIP es una citoquina implicada en tanto EMT e inmunosupresión, nuestro hallazgo implica la señalización paracrina entre las células inmunes y las diversas células diana está implicada en ambos procesos. También encontramos una citoquina que se incurra en los 2 procesos, en los que inmunosupresora de TGF-β (TGFB1; cuadro S5) [22], [29], [36], [42] es un conocido inductor de EMT [9], [43]. De hecho, encontramos que la mayoría de los TGF-betaS y sus receptores se upregulated en los pacientes con CCR.
Conclusión
Nuestro análisis de datos de expresión de genes sugiere que al menos 2 entradas (
VIP
,
CYR61
) del conjunto de genes predictor están involucrados funcionalmente en la inducción de la EMT fenotípica de adhesión focal aguas abajo (Wnt, PI3K /AKT, MAPK) y la inmunosupresión (Figura 6).