PLoS ONE: Genų ekspresijos Parašai galima išskirti skrandžio vėžio rūšių ir Stages

Anotacija

mikrogardeliq genų ekspresijos 54 suporuotų skrandžio vėžio ir gretimų noncancerous skrandžio audinių buvo analizuojami, su tikslu sukurti genų parašų vėžio rūšių (gerai, moderately-, poorly- arba išvalykite diferencijuotas) ir etapai (I, II, III ir IV), kuris buvo nustatytas patologai. Mūsų statistinė analizė paskatino iš genų kombinacijų, kurių išraiška modeliai tarnauti pat parašų skirtingų rūšių ir skirtingų etapų skrandžio vėžio skaičiaus nustatymo. 19 A-genas parašas buvo nustatyta, kad reiklų galią tarp aukštos ir žemos kokybės skrandžio vėžio apskritai, su bendra klasifikavimo tikslumas 79,6%. Išplėstas 198-genas skydelis leidžia vėžio stratifikaciją į keturias klases ir kontrolės, sukėlęs tarp kiekvienos paskirtos pagal patologai ir mūsų prognozės klasės bendrą klasifikavimo susitarimu siekė 74,2%. Du parašai vėžio stadija, susidedanti iš 10 genų ir genų 9, atitinkamai, teikti aukštos klasifikacijos tikslumas bent 90,0% ir 84,0%, tarp wczesnoszkolna, pažengusia vėžio ir kontrolę. Funkcinė ir kelias analizę šie parašas genai atskleisti reikšmingą aktualumą gautų parašų vėžio rūšių ir progresavimą. Kiek mums žinoma, tai yra pirmasis tyrimas dėl identifikavimo genų, kurių išraiškos modeliai gali tarnauti kaip žymekliai vėžio rūšių ir etapais

nurodomoji dalis:. Cui J Li F Wang G Fang X Puett JD Xu Y (2011) Genų ekspresijos Parašai galima išskirti skrandžio vėžio rūšių ir etapais. PLoS ONE 6 (3): e17819. Doi: 10,1371 /journal.pone.0017819

redaktorius: Amanda Toland, Ohajo valstijos universiteto medicinos centras, Jungtinės Amerikos Valstijos

Įstojo: Lapkričio 24, 2010; Priėmė: Vasario 9, 2011 m Paskelbta: Kovo 18, 2011

Visos teisės saugomos: © 2011 Cui et al., Tai atviros prieigos straipsnis platinama pagal Creative Commons Attribution licencija, kuri leidžia nevaržomai naudotis, paskirstymo ir dauginimąsi bet kokioje laikmenoje sąlygomis, su sąlyga, kad pirmasis autorius ir šaltinis įskaitomos

Finansavimas:. Šis tyrimas buvo iš dalies remiamą nacionalinio mokslo fondo (DEB-0830024, GAP-0.542.119), National Institutes of Health (1R01GM075331), yra "Nusipelnęs mokslininkas" dotacijos iš Gruzijos vėžio koalicija, ir sėklų fondo vykdoma bendrai iš Prezidentūros Venture fondo ir Prezidento pavaduotojo biuras tyrimų Gruzijos universitete. Į finansuotojai neturėjo vaidmenį studijų dizainas, duomenų rinkimo ir analizės, sprendimų skelbti, ar ruošiant rankraštį

konkuruojančių interesų.. Autoriai pareiškė, kad nėra konkuruojantys interesai egzistuoja

Įvadas

Vėžys rūšiavimas yra vėžys anketa piktybinių navikų ir agresyvumo priemonė. Populiariausios rūšiavimo sistema naudoja keturis lygius piktybinių navikų (G1-G4), atsižvelgiant į bendrą lygį ląstelių išvaizda anomalija, nukrypimas augimo tempas nuo normalios ląstelės ir invazijos ir sklaidos laipsnį. buvo nustatyta, kad šie patologiniai priemonės yra bendrojo nuoseklūs su korinio diferenciacijos (Amerikos Jungtinės komisijos vėžio) lygio [1]. Taigi {G1, G2, G3, G4 "} taip pat yra vadinami gerai, moderately-, poorly- ir JT diferencijuoti, atitinkamai. Kaip ir dabar, nebuvo universali klasifikavimo sistema visiems vėžiu. Vietoj to, buvo pasiūlyta įvairių klasifikavimo sistemos įvairių vėžio. Pavyzdžiui, Gleason sistema [2] yra tikriausiai labiausiai gerai žinomas už klasifikavimo adenokarcinomos ląstelių prostatos vėžio, o žydėjimo-Richardson [3] sistema yra naudojama už krūties vėžio, ir Fuhrman sistema [4] yra naudojamas už inkstų vėžio .

Skrandžio vėžys, antroji pagrindinė priežastis, dėl vėžio susijusių mirčių visame pasaulyje, ypač paplitęs Azijos šalyse, įskaitant Kiniją, Pietų Korėja ir Japonija [5]. Jungtinėse Valstijose, tai besimptomė liga turėjo ~21,500 naujų bylų 2008 m kartu su 10.800 mirčių [6]. Skirtingai nuo kitų vėžio, skrandžio vėžys dar neturi visuotinai pripažinta klasifikavimo schemą. Rūšiavimas daugiausia buvo padaryta remiantis gana bendro pobūdžio vėžio klasifikavimo gairėmis, organizacijų kaip Amerikos Jungtinės komisijos vėžio. Yra keletas sistemų klasifikavimo skrandžio vėžio į histologinių potipių, įskaitant tas, kurias Lauren [7], Pasaulio sveikatos organizacija (PSO) [8] ir Goseki et al. [9], [10], kuriame nustatyti potipius pagal vėžio, iš histopatologinių pasirodymai ląsteles ir gleivių lygio, atitinkamai struktūrinių funkcijų. Tačiau, ji yra iš esmės prieštaringas dėl to, ar bet kurį iš šių sistemų yra tikrai svarbūs malignance ir išliekamumą, tokiu būdu tai nebuvo iš plačiai naudojami klasifikavimo skrandžio vėžį [11]. Iš nusistovėjusios rūšiavimo sistemos skrandžio vėžio trūksta išlieka kaip pagrindinė kliūtis trukdo pažangą šioje srityje.

Pristatome skaičiavimo tyrimą šiame dokumente, skirta nustatyti genų, kurių išraiškos modeliai gali gerai atskirti rinkinį tarp skrandžio vėžio skirtingų rūšių, pavyzdžiui, Oncotype DX, 21-genų skydelyje nustatyti mažos rizikos krūties vėžiu [12]. Šie genai, kurių išraiška modeliai atskirti skrandžio vėžio skirtingų klasių, suteikti naudingos informacijos atžvilgiu kuriant genų ekspresijos pagrindu klasifikavimo sistemą skrandžio vėžio. Be to, mes taip pat pateikti savo išvadas dėl bendrų vėžio įvairiais vystymosi etapais genų išraiškos būdus, potencialiai aptarnaujančiuose kaip molekulinius parašų skrandžio vėžio stadija.

Rezultatai

a. Identifikavimas genų ekspresijos pokyčių koreliavo vėžys lygiai

17,800 žmogaus genų buvo profiliuoti šiame tyrime, naudojant Affymatrix Exon matricos. Iš 54 vėžio mėginiai, 8 yra gerai diferencijuota (WD), 9 vidutiniškai diferencijuoti (MD) 35 mažai diferencijuojamas (PD), ir 2 nediferencijuota (UD). buvo rasta A 452 genų viso reikia skirtingai išreikštas nustatoma naudojant šiuos kriterijus: Sąvoka lygį vėžio ir atitinkamą kontrolės audinių šou bent 2 kartus kaita ir statistinį reikšmingumą P
-Pridėtinės , turintys šį saviraiškos pokyčių lygį yra < 0,05 (žr Medžiaga ir metodai; genų pavadinimai yra išvardyti S1 lentelė). Tarp 452 genų, 97 unikaliai UD, 62 PD, 8 iš MD ir 16 unikaliai WD atstovauti core set
iš diferencijuotai išreikštų genų, kurie nuosekliai nustatytų taikant skirtingus klasifikavimo strategijas naudojant porinis informacija apie mėginius, ar ne. Šis rinkinys apima genus matomos labiausiai atitinka išraiška pokytis (per 2 kartus) vėžiu , palyginti
kontrolės audinių, kurie buvo laikomi būti skirtingai išreikšti genus su dideliu patikimumu, gautų per kelis statistinius tyrimus. Priešingai, visas komplektas 452 genų atstovauti pratęstas rinkinį. Mes pažymėjo, kad egzistuoja bendra tendencija, kad skirtingai išreikštas genų didėja kaip skrandžio vėžiu, lyginant su normalaus audinio numeris yra blogai diferencijuota, kaip parodyta 1 paveiksle Šis pastebėjimas yra susitarusi su mūsų bendrųjų žinių, kad mažiau palankiose diferencijuotos vėžio linkę turėti daugiau diferencijuotai išreikštus genus ir yra labiau agresyvus; už WD išimtis, kaip parodyta 1 paveiksle, gali atspindėti mažų dydžių DD ir MD grupes.

tada patikrino, ar kai kurie genai gali turėti jų ekspresijos pokyčiai koreliuoja su vėžio rūšių. Norėdami tai padaryti, mes apskaičiavome, kad Spearman koreliacijos koeficientą (CC) tarp vidutinės raiškos kiekvieno geno visose kiekvienos rūšies pavyzdžių ir keturių vėžio rūšių. Buvo nustatyta, kad sąvoka pokyčiai 99 genų koreliuoja puikiai su rangus WD-MD-PD-UD (| CK
| = 1 P
-Pridėtinės < 0,05) (žr detales S2 lentelė). Tarp šie genai yra POF1B
RER
CEACAM6
ZNF367
GKN1
LIPF
SLC5A5
MUC13
CLDN1
MMP7 ir ATP4A
, kurie visi yra žinoma, kad vėžys susiję. 2 paveiksle matyti keturis pavyzdžius su teigiamas arba neigiamas koreliacijas. Tarp jų, MUC13
buvo pranešta kaip gera persekiotoją dėl diferencijavimo virškinimo trakto dalies gleivinę [13] lygiu. Padidėjęs MUC13 išraiška buvo nustatyta, kad sukelti morfologinius pokyčius, įskaitant sklaidos ląstelių per kištis į ląstelių adhezijos molekulių funkciją [14]; tokiu būdu, padidėjo išraiška kartu su diferenciacijos gali nurodyti sustiprintas ląstelių-ląstelių sukibimą

pažymėti, kad genai su jų pasireiškimo pokyčių tarpusavyje susijusių su vėžio rūšių yra labai prisodrinto tarp sekretuojamą arba membranos baltymų. (p-vertės < 0,05) , kuris dalyvauja daugelyje signalo perdavimo kelių, kaip antai erbB, FPĮ, NOD-kaip receptorių, PPAR ir WNT signalizacijos, taip pat ląstelių adhezijos molekulių (CAM) ir tvirtomis jungtimis. Tai yra nenuostabu, nes šie keliai yra iš esmės dalyvauja ląstelių augimo ir ląstelių mirties, o taip pat vėžio metastazių. Tokie pokyčiai genų išraiškos būdus šių būdų, dalyvaujančių signalo perdavime ir tarpląstelinio ryšio, gali numatyti užuominų apie vėžio progresavimą.

B. Identifikavimas genų parašų vėžio rūšių

Mes išnagrinėjo 452 diferencijuotai išreikštą genus, siekiant identifikuoti genus, kurių išraiška modeliai gali, su gera tikslumą ir patikimumą, atskirti skrandžio vėžio skirtingų klasių. Klasifikavimas analizė (žr metodus) pirmą kartą buvo atliktas tarp dviejų vėžio grupės (labai ir menkai diferencijuotų), tada pratęstas iki penkerių grupių, ty keturių vėžio rūšių ir kontrolės. Paramos vektorius mašina (SVM) pagrįstų buvo taikoma regresinė funkcija pašalinimo metodas, naudojant tiesinę branduolį vėžio klasifikacija (žr metodus).

Pabaigoje buvo nustatyta 19 genų grupė, kuri gali atskirti labai ir prastai diferencijuoti vėžio su bendro susitarimo ne 79,2%, remiantis išraiška kartų kaita vėžiu versus
kontrolės audiniuose. Panašiai, 198-genas grupė gali atskirti tarp keturių skirtingų vėžio rūšių ir kontrolinės grupės, priklausomai nuo jų genų ekspresiją, dėl kurio atsiranda 74,2% bendro klasifikavimo tikslumą. Abu genų rinkiniai buvo parenkami remiantis daugumos (ne mažiau kaip 70% nuoseklumas) schema iš klasifikavimo rezultatų 500 rinkinių atsitiktinai atrinktų iš 54 mėginių rinkinius, kartu su jų reikšmę reitingą (žr metodai informaciją).

19-genas parašas susideda iš ADIPOQ, COL6A3, TNS1, SCN7A, DES, VIL1, COL3A1, C2orf40, SMYD1, ACTG2, MEIS1, C7, GPR174, SHCBP1, DUSP1, DNAJB5, HIATL1, IL17RB, ir riebalų. Atidžiai pažiūrėjus į funkcinę anotacija šių genų atskleidė, kad jų baltyminiai produktai dalyvauja ląstelių augimo ir diferenciacijos (IL17RB, SMYD1, SHCBP1), ląstelių judrumas (ACTG2), angiogenezę ir audinių rekonstruoti (ADIPOQ), Kancerogeninis (ECRG4) matricos baltymų sintezę (COL3A1, COL6A3), o kiti, pavyzdžiui, G baltymu sujungto receptoriaus 174 (GPR174), šepetys sienų citoskeleto (VIL1), membranos atakos kompleksas (C7) ir natrio kanalo (SCn7A).

17 iš iš 19 genų, plius dar 181 genų, sudaro 198 genų grupę, kurios išraiška modelis gali išskirti keturis vėžio rūšių ir kontrolę. Jų funkcijos apima ląstelės dalijimosi imuninį atsaką, perduoti signalo ir transkripcijos reguliavimą, be to, iš anksčiau minėtų kategorijų. Apskritai, 39 iš 99 klasės-koreliuoja genų yra dalis šio 198-genų pasirašymo, įskaitant CLDN1, MUC13, VIL1, HIATL1, CDCA7, HIST1H2BM ir riebalai (peržiūrėti visą sąrašą S3 lentelė).

Be šio catch-all parašo penkių pakopų klasifikavimo, mes taip pat nustatė ir išanalizavo klasės specifinių genų parašai už kiekvieną vėžio rūšies. Pavyzdžiui, LAPTM4B yra vienas toks atstovas. Šis genas suteikia aukštą klasifikavimo tikslumą CANER ir kontrolės mėginių WD grupėje su AUC (plotas po kreive) = 0,97 (3 paveikslas). Naudojant 7.04 kaip ekspresijos nukirpimas, tai genas gali gerai atskirti vėžį iš kontrolinių mėginių DD grupėje jautrumo = 87,5%, specifiškumas = 100%. Šis rezultatas yra nenuostabu, nes ji yra žinoma, kad LAPTM4B yra būtinos ląstelių augimo ir išlikimo, ir buvo nustatyta, jos iki reguliavimas gali būti susijusios su diferenciacijos kepenų ląstelių karcinoma [15] lygiu. Iš viso 40 tokių parašas genai randami specialiai WD grupės; 18, 20 ir 255 genai yra būdingi MD, PD ir UD grupės, atitinkamai (žr detales S4 lentelė).

Mes taip pat nustatė vieną genų Diskriminuotojai Kiekvieno lygio grupės prieš mėginių poilsio, įskaitant kontrolę, kaip apibendrinta 1 lentelėje pavyzdžiui, dėl PD grupės parašai yra aukštyn-reguliuojama genų MYO1B
už WD; GKN2
už MD; CTSA
už PD; ir žemyn reguliuojama genų RHOJ
už UD grupei. Šie vieno geno Diskriminuotojai rodo reikšmingą AUC, nuo 0,76 iki 0,99, o bendroje įskaitoje tikslumas gaunamas 5 kartus kryžminio patvirtinimo svyruoja nuo 70,0% iki 97,0% įvairių grupių. Vėliau paieška, K
-gene deriniai (k = 2, 3, 4) kiekvieno vėžio grupei iki išsamiai išgyvena visų derinių, K
-gene grupės taip pat identifikuoti.

C. Identifikavimas genų parašų už patologinės etapo

Naudojant panašius tyrimus tiems, kas išdėstyta pirmiau, mes nustatėme genų parašų anksti (I etapas + II) ir pažengęs vėžys (III etapas + IV). 2 lentelėje nurodomos labiausiai diskriminacinių vieną genų žymenų, su klasifikavimo tikslumas svyruoja nuo 75,0% iki 81,4%. "Multi-genų parašai taip pat buvo patikrinta vėžio stadija. Pavyzdžiui, buvo nustatyta dviejų parašų, kad būtų ypač veiksminga vėžio stadija, ty 10 genų grupės (CPS1 + DEFA5 + DES + DMN + GFRA3 + MUC17 + OR9G1 + REEP3 + TMED6 + TTN) ir 9-genų grupė (DPT + EIF1AX + FAM26D + IFITM2 + LOC401498 + OR2AE1 + PRRG1 + REEP3 + RTKN2) , kuris gali atskirti pradžioje ir išplitusiu skrandžio vėžiu nuo mėginių (įskaitant kontrolinių mėginių) likusios su sutarčių 90,0% ir 84,0%, atitinkamai. Bendras klasifikavimo tikslumas trijų grupių, anksti, pažangių ir kontrolė, yra 71,4%.

funkcinė analizė šiais parašo genų atskleidė kažką įdomaus. Pavyzdžiui, tarp baltyminių produktų jaunesniųjų parašo genų GFRA3
MUC17
OR9G1
REEP3 ir TMED6
yra membraniniai baltymai , daugiausia receptorių kad transduce ekstraląstelines signalus. DEFA5
yra microbicidal peptidas manoma, dalyvauja priimančios gynybos, kuris yra labai išreikštą klubinės žarnos [16]. CPS1
DES ir TTN
dalyvauja daugelyje medžiagų apykaitos procesų, raumenų funkcijai ir M etapo mitoziniam ląstelės ciklo, atitinkamai. Mes spėlioti, kad šios signaling- ir immune- susiję genai gali atstovauti anksti anomaliją audinių ląstelių onkogenezėje metu apskritai

nerasta. Keletas genai būti tiek vėžio rūšiavimo ir sustojimo parašų, pavyzdžiui, CPS1, DES, GFRA3, TMED6 ir DPT, nurodant tam tikrą biologinį tinkamumą tarp vėžio diferenciacijos ir progresavimą. Mes tada patikrino, ar genų raiška sustojimo parašų yra susiję su patologiniais etapais. Tarp jų, tie labai koreliuoja su įvairių patologinių etapais yra LANCL3
MFAP2 and PPA1
(4 paveikslas), kurioje nuosekliai aukštyn ir žemyn reguliavimo, atitinkamai, kartu su vėžio progresavimą.

D. Identifikavimas diferencijuotai-išreikštų genų nepriklausoma nuo vėžio rūšių ir etapais

Be diferencinė ekspresija tam tikriems pogrupiams skrandžio vėžio, mes taip pat išnagrinėjo, jei kai genai skirtingai išreikštos skrandžio vėžio apskritai, nepriklausomai nuo klases ir etapai. 62 tokie genai buvo rasta su nuosekliai diferencinę ekspresiją mažiausiai 2 kartus pokyčių vėžio , palyginti
atitinkamą referencinį audinius. Mes pažymėti, kad jie yra daugiausia dalyvauja neląstelinio procesų, pavyzdžiui, židinio sukibimo, kameros, įtemptą sandūroje, citokinų-citokinų receptorių sąveika ir ECM-receptorių sąveika, iš plazminogeno aktyvacijos kaskados, o taip pat signalizavimo kelių, įskaitant WNT signalizacijos ir integrino, signalizacijos, kurie yra glaudžiai susiję su ląstelių augimą ir ląstelių proliferacijos kontrolė. Ieškant prieš mūsų in-house duomenų bazės (http://bioinfosrv1.bmb.uga.edu/DMarker/), kuri apima viešųjų microarray duomenų rinkinius iš GEO [17], Oncomine [18] ir SMD [19], kuri apima daugiau nei 53 žmonių ligoms, įskaitant vėžys, mes nustatėme, kad skirtumas ekspresijos modeliai 15 genų yra labai būdingi skrandžio vėžys, pavyzdžiui, GKN2, CLDN7, THY1, GIF ir PGA4, o dauguma kitų yra apskritai daugelio vėžio rūšių. Pavyzdžiui, dauguma bendri tie apima keletą narius kolageno genų šeimos (COL1A2, COL3A1 ir COL1A1), The karcinoembrioninį antigenas susijusių ląstelių adhezijos molekulės (CEACAM6), matricos metaloproteinazes (MMP1, MMP7 ir MMP12), topoizomerasės (TOP2A) ir išsiskiria fosfoproteinu (SPP1).

Tik trys CLDN7
CLDN1 ir DPT
, šių genų yra labai skirtingi visose klasėse ar etapuose, skrandžio vėžio. Mes galime matyti iš 5A paveiksle 5B, kad tiek CLDN7 ir CLDN1
yra labai išreikštas vėžio versus
kontrolinių mėginių visose klasėse ir etapus, su vidutinio padidėjimo pradžioje vėžio audiniuose, o DPT
buvo žemyn reguliuojama visose šiose grupėse. Nuoseklus išraiška modelio visose vėžio pogrupius gali nurodyti, kad šie genai dalyvauja daugelyje didelių biologinių kelius dalyvaujančių vėžio formavimosi ir progresavimą. Kaip yra gerai žinoma, du claudin baltymai, claudin-1 ir claudin-7, yra neatsiejamos membraniniai baltymai svarbu formavimo stora sankryžų, išlaikyti ląstelių-to-ląstelių sukibimą ir reguliavimo paracellular ir transcellular transportu tirpiniai visoje žmogaus epitelyje ir endothelia, kuris yra skirtingai išreikštas įvairiomis vėžio, pavyzdžiui, gimdos kaklelio neoplazijos [20], inkstų ląstelių karcinoma [21] ir žarnyno tipo skrandžio vėžio [22]. Dermatopontin ( DPT
) yra tarpląsteliniame baltymų tarnauja kaip ryšių kanalą tarp odos fibroblastų ląstelių paviršiuje ir jos tarpląsteliniame. Jo sumažintas išraiška taip pat buvo nustatyta abiejose gimdos lejomiomos ir keloidais [23]. ROC parodyta 5C skaičius rodo, kad šie genai galėtų būti naudojama kaip veiksmingas žymekliai skrandžio vėžio diagnostikos apskritai.

El. Tikrinimas Nustatyta parašų viešųjų rinkinių

ekspresijos modeliai mūsų nustatytų parašo genų buvo ieškoma nuo dviejų viešųjų duomenų rinkinių, ty, Kim parsisiųsti ir Takeno
rinkiniai (žr medžiagos ir metodai), siekiant nustatyti šių genų parašų įrengį. Kaip parodyta 6 paveiksle, išraiškos skirtumų pasiskirstymas tarp mūsų duomenų ir Kim
rinkinys yra žymiai sutinkantis, nurodant, kad bendras taikymas mūsų nustatytų žymenų. Iš 19 ir 12 persidengiančių genų iš pirmiau nustatytiems klasėse-koreliavo ir stadijos-koreliuoja genų sąrašo, 10 ir 5 Rodyti panašius išraiškos būdus visoje vėžio G1-2 /G3-4 klasių ir I-IV etapuose Kim
duomenys, atitinkamai, atspindintis aukštą konsistenciją išraiškos modelius šių genų tarp skirtingų pavyzdžių rinkinių.

Apskritai, mūsų 19-genas parašas vėžio rūšių atlikta gerai Kim
duomenys ir gaunami 78,0% klasifikacija tikslumą 5 kartus kryžminio patvirtinimo požiūriu atskirti prastai iš labai diferencijuotų vėžio. Be to, dviejų pakopų parašai (10 genų ir 9-genų grupės) gauti atitinkamą tikslumas 84,0% ir 76,0% nuo Kim
rinkinį. 198-genas parašas nebuvo tikrinami nuo Kim
rinkinys numato tik kartų kaita, o ne žaliavų raiškos duomenis.

Įdomu, mes pažymėti, kad yra vidutinio sunkumo ryšys tarp genų ekspresijos mūsų nustatyti parašas grupės ir vėžio pasikartojimo remiantis pilvaplėvės atkryčio informacijos Takeno duomenimis [24]. Tiksliau, keturi parašai, 19-, 198-, 10- ir 9-genų grupės, galime prognozuoti pilvaplėvės atkryčio su bendra tikslumui 66,0%, 87,2%, 73,0% ir 55,3%, atitinkamai, atskiriant į relapse- laisvi ir pilvaplėvės-atkryčių pacientai Takeno tyrime [24].

Diskusijos

mikrogardeliq genų ekspresijos analizė skrandžio vėžio anksčiau identifikuoti genų ekspresijos modelius prognozių prognozavimas [25], [26] ir apskritai vėžio diagnozę [27], [28] (taip peržiūrėtas S6 lentelė), tačiau nė vienas skrandžio vėžio potipius arba rūšiavimui. Čia mes pateikė analizę 54 porų vėžio ir gretimų etaloninių audinius nuo pat skrandžio vėžiu sergantiems pacientams, ir nustatė molekulinius parašų vėžio rūšių ir etapais.

Tai žinoma, kad įvairių klasifikavimo ir genų atrankos analizės gali sukelti įvairių genų parašų, kelia rimtą klausimą apie stabilumo ir naudingumą pasirinktų genų parašais. Norėdami išspręsti šią problemą, mes turime taikyti išsamius paieškas k genų parašų (K < = 4) kartu su tvirtu funkcija atrankos procedūrą su daugumos k > 4, kuris užtikrina nustatytų parašo genų stabilumą. Kita vertus, dėl sudėtingų pobūdžio vėžys genas-ekspresijos duomenimis, bendras tikėjimas, buvo, kad skirtingi klasifikacijos būdai gali sukelti skirtingais parašais bet vienodo svarbą, kadangi jie gali atitikti skirtingus kelius, susijusią su įvairiomis aspektų vėžio , Be šių techninių dispersijų, ribotas imties dydis ir heterogeniškumas tarp vėžio pogrupių esamas yra pažymėta kaip kitų pagrindinių veiksnių, turinčių įtakos pasirinktus žymekliai.

Taigi, mes parodėme čia, kad genų ekspresijos modeliai gali būti naudojami taip pat veiksmingos parašai skrandžio vėžio rūšiavimo ir sustojimo, taip pat prognostinį prognozavimas. buvo pasiūlyta dviejų tipų parašų tarnauti skirtingų diagnostikos tikslais, kiekvienas rodo tam tikrą reikšmę į vėžio malignance ir vėžio progresavimą. Tokie bandymai naudojant molekulinius Įvertinimas-ir Scenos parašus tikimasi žymiai naudos iš asmeninį medicinoje plėtrą ir gali sukelti naujų žymenų kraujo serume.

Medžiagos ir metodai

Audinių mėginiai

Pavyzdžiai per pradinį chirurginės procedūros buvo paimti iš pirminių piktybinių skrandžio vėžio ne iš gydytų pacientų trijų dukterinių ligoninėse Jilin universiteto medicinos koledžo ir Jilin provincijos vėžio ligoninė, Changchun, Kinija. Kiekvienam vėžio audinio mėginio, atitikimo nuoroda audinio mėginys buvo renkami iš gretimos noncancerous regione, chirurgas rezekcijos, siekiant užtikrinti teigiamus maržos. Visi mėginiai buvo snap-užšaldyti skystame azote per 10 minučių po ekscizija ir saugomi -196C iki RNR gavyba. RNR išskyrimo, buvo naudojami 100 mkm skyriai kiekvienam mėginiui.

Visos medicinos įrašai ir vėžio skyriai išnagrinėjo chirurginės patologas, ir buvo histologinis diagnostika ir TNM klasifikacija pagal visame pasaulyje sveikatos organizacija (PSO) kriterijus ir klasifikavimo sistema Tarptautinės Sąjungos kovos su vėžiu. Atskaitos bandiniai buvo atliktas kruopštus histologinis analizės garantuoti visišką nebuvimą vėžinių ląstelių. Parašė informuotas sutikimas buvo gautas iš visų pacientų, kurie buvo patvirtintas Institucijų ekspertizės valdyba ne Gruzijos, Atėnai, Džordžija, JAV universitete ir Kinijos IRB prižiūrėti žmogaus disciplinas Jilin universiteto medicinos koledžo ir Jilin provincijos vėžio ligoninė, Changchun Kinijoje.

Detali pacientas informacija, pavyzdžiui, amžių, lytį, histologinio tipo, diferencinę laipsnio, patologinis etape ir istorijos naudojant alkoholio /rūkymas yra išvardyti S5 lentelėje.

mikrogardeliq eksperimentai

RNR mėginiai buvo analizuojami naudojant GeneChip žmogaus Exon 1.0 ST (Affymetrix), po protokolo išsamiai aprašyta Genechip raiškos analizė Techninė vadovas (p /N, 900.223) už masyvo eksperimentą ir ankstesnio ataskaitoje [29]. Į mikrogardelių buvo nuskaitomi naudojant GeneChip® Scanner 3000 su GeneChip® operacinės sistemos programinė įranga (GCOS). Visi duomenys yra MIAME atitinkantį ir žalias duomenys buvo deponuotas GEO duomenų bazėje (ID: GSE27342).

mikrogardeliq duomenų analizė

genų ekspresijos rezultatai buvo apibendrinti remiantis žaliavų zondas intensyvumo naudojančių Tvirtas Daugialustis Vidutinis [30] ir APT paketas (http://www.affymetrix.com/partnerSupplementaryprograms/programs/developer/tools/powertools.affx), po trijų pagrindinių etapų, įskaitant fono pataisą, Kvantas normalizavimo ir log2 transformacijos. Genai, turintys labai mažą raišką tiek vėžio ir kontrolinių mėginių buvo pašalintos; Konkrečiau, genas buvo pašalinti, jei jos , maksimalus (Expr.cancer, Expr.normal)
buvo mažesnis 4 (normalizuotas signalo intensyvumas).

Dvi skirtingos strategijos buvo taikomi vertinant genų reikšmę, priklausomai nuo nuo to, kas buvo palyginti sąlygos ir ar suporuotas arba turi būti naudojamas neporiniai mėginiai. Palyginimui vėžio prieš kontrolinis pavyzdys grupių, neporiniai bandymai buvo atliekami siekiant ištirti, ar dvi grupes išraiškos yra skirtingi, o poriniai testai buvo taikomi nagrinėti išraiškos pokyčius visose porose nuoseklumą. Be Vilkoksono prisijungę rank testas, mes taip pat taikyti kitą paprastą statistinį testą aptikti genai su nuosekliai diferencinė ekspresija vėžį , palyginti
pagalbos audiniai, taip. Už kiekvieną geną K _{Tinka
, iš porų vėžys /referencinių audinių, kurių išraiška kartų kaitos numeris (FC) yra didesnis nei K
(pvz K
= 2) buvo išnagrinėtas; jei P-reikšmė pastebėtas K Tinka
buvo mažesnis nei 0,05, genas buvo laikomas skirtingai išreikšta vėžys ir nuoroda audinių porų dauguma (žr papildomą informaciją). Mūsų apskaičiuojamas P vertė nebuvo koreguojami atsižvelgiant į keletą hipotezių tikrinimo, siekiant išvengti bet kokio genų praradimas, kuris gali būti potencialiai veiksmingas vėlesnio klasifikavimo žingsnio.}

Genų atranka ir klasifikavimas

k -gene parašai (K < = 4), mes atlikome išsamų paiešką visų K-genų kombinacijų tarp skirtingai išreikštas genų, nustatė iš ankstesniame žingsnyje, naudojant tiesinę SVM pagrindu klasifikavimo metodą, o bendras tikslumas buvo įvertintas naudojant 5 kartus kryžminio patvirtinimo. K > 4, kitoks požiūris naudojant euristinis paieškos buvo taikomas nuo išsamus paieška pernelyg daug laiko, kad būtų praktiška mūsų problema. Šie duomenys yra tokie.

Visas išraiška duomenų rinkinys buvo atsitiktinai suskirstyti į mokymo ir bandymų rinkinių, kurių kiekvienoje yra pusė mėginių. Tai buvo pakartota 500 kartų generuoti 500 rinkinių mokymo /testavimo duomenų klasifikavimo. Linijinė SVM buvo naudojamas treniruojant klasifikatorių [31] [32]. Jis konstruoja hiper-Plane, kuris atskiria dvi skirtingas klases vaidybinių vektorių, kurių maksimali atsarga. Ši Hyper-plokštuma pastatytas rasti vektorių w ir kintamąjį b, kad sumažintų, kuri atitinka šias sąlygas: Rīga,

, už (vėžio mėginiai), ir (normalus mėginiai). Čia, yra funkcija, vektorius, yra grupė, indeksas, w yra vektorinė statmena hiper-plokštumoje, yra atstumas nuo hiper-plokštumos iki kilmės ir yra Euklido norma w. Po to, kai w ir b vertes, tam tikra vektorius x negali būti suskirstyti į naudojant; teigiamas arba neigiamas vertė rodo, kad vektorius x yra siejamas su teigiamu arba neigiamu klasės, atitinkamai. Genų parašai kiekvienam mokymo komplekto buvo atrinkti naudojant rekursinį funkcija pašalinimo procedūrą (RFE), kuri yra įvynioti, kad parenka Predictor genus, panaikinant ne Predictor genus pagal genų rango funkcija generuoja iš klasifikavimo sistemą [33]. Eiliškumo kriterijus remiasi į tikslo funkcijos skirtumų įtaką kiekvieno atjungimo geną. Gerinti mokymo efektyvumą, šis tikslas funkcija atstovavo sąnaudų funkcija J
už Aš
-ojo funkciją, kompiuterinė, naudojant mokymo nustatyti tik. Kai genas yra pašalintos arba jo svoris W _{i sumažinamas iki nulio, į kaštų funkcijos pokytis J (I)
yra pateiktas. Iš naudojimas atitinka bylą šalinimas Aš
-ojo geną. Į kaštų funkcijos pokyčiai rodo geno prisideda prie sprendimų funkcijos ir tarnauja kaip genų reitingą rodiklis.}

500 mokymo /bandymų rinkiniai buvo atsitiktinai suskirstyti į 10 atrankinių grupių. tada Kiekvienas imties grupė buvo gauti parašą, remiantis daugumos balsavimo ir vertinimo genų rango nuoseklumo visoje 50 mokymo ir bandymų rinkinių. Į 10 skirtingas parašai, gautų iš 10 grupių buvo palyginti įvertinti nuoseklumo lygį tarp pasirinktų genuose. Kiekvienoje grupėje, sutrumpinti genų atrinko RFE-SVM iš kiekvienos mokymo rinkinys, o spektaklis ant pogrupiuose buvo įvertintas iš susijusiai bandymo komplekto. Norėdami gauti geną reitingą kriterijų nuoseklų visų iteracijų A RFE rango funkciją kiekviename iteracijos žingsnyje buvo kilęs iš SVM klasifikatorius, kad davė geriausią vidutinį klasifikavimo tikslumą per 50 bandymų rinkinių.

Viešieji mikrogardeliq duomenys skrandžio vėžio

dvi valstybinės mikrogardeliq duomenų rinkiniai buvo atsisiųsti iš GEO duomenų bazėje lyginamųjų tyrimų, Kim
(GSE3438) ir Takeno
(GSE15081) duomenų rinkiniai. Pirmasis [34] apima genų ekspresiją 50 skrandžio vėžiu sergančių pacientų (iš Korėjos) skirtinguose etapuose ir lygio diferenciacijos, kuri buvo naudojama patikrinti mūsų nustatytų parašų nuoseklumą. Į Takeno duomenys [24] apima 141 pirminis navikas audinius po radikalių operacijų, su tolesnio peritoninės atkryčio informaciją. Šie rinkiniai pateikti standartizuotą log2 santykis naviko ir normalų reiškinį.

Pagalbinė informacija
Stalo S1.
statistika 452 genų, kurie yra skirtingai išreikštos bet kuria iš keturių rūšių grupės, nustatomi taikant šiuos kriterijus: ekspresijos lygį vėžio ir atitinkamą kontrolės audinių šou bent 2 kartus kaita, ir už statistinį reikšmingumą turintis nukirpimas Ši išraiška pokyčių lygis yra P
-Pridėtinės < 0,05
Doi:. 10,1371 /journal.pone.0017819.s001
(XLSX)
lentelė S2.
99 genai turi savo išraiška keičiasi puikiai koreliuoja su klasių WD-MD-PD-UD (| CK
| = 1 P
-Pridėtinės < 0,05).
Doi: 10,1371 /journal.pone.0017819.s002
(XLSX)
S3 lentelėje.
sąrašas genų vardų 198-genų parašas, tarp kurių 39 yra kokybės-koreliuoja genas. CK:. Koreliacijos koeficientas
Doi: 10,1371 /journal.pone.0017819.s003
(XLSX)
S4 lentelėje.
sąrašas 40 parašo genų, kurie randami specialiai WD grupės; 18, 20 ir 255 genai yra būdingi MD, PD ir UD grupės, atitinkamai
Doi:. 10,1371 /journal.pone.0017819.s004
(XLSX)
lentelė S5.

• PLoS ONE: genų ekspresijos Parašas analizė nustato vorinostatas kaip terapija kandidatinį skrandžio vėžio
• PLoS ONE: Kraujagyslių CXCR4 išraiška - romano antiangiogeniniai Tikslinė skrandžio vėžio