PLOS ONE: identifiering och karakterisering av nya N-glykan-baserade biomarkörer i Gastric Cancer

Abstrakt

Bakgrund och Mål

För att identifiera och validera N-glykan biomarkörer i magcancer (GC) och att belysa deras bakomliggande molekylära verkningsmekanism.

Metoder

totalt 347 individer, inklusive patienter med GC (magcancer) eller atrofisk gastrit och friska kontroller, delades slumpmässigt in i en träningsgrupp (n = 287) och en retrospektiv valideringsgrupp (n = 60). Serum N-glykan profilering uppnåddes med DNA-sekvensassisterad /fluorofor assisterad kolhydrat elektrofores (DSA-FACE). Två diagnostiska modeller konstruerades baserat på N-glykan profiler med hjälp av logistisk stegvis regression. Den diagnostiska resultatet för varje modell bedömdes i efterhand, prospektiv (n = 60), och uppföljning (n = 40) kohorter. Lektin blotting utfördes för att bestämma total kärn fukosylering, och uttrycket av gener som är involverade i kärn fukosylering i GC analyserades genom omvänd transkriptas-polymeraskedjereaktion.

Resultat

Vi identifierade åtminstone 9 N-glykanstrukturer (toppar) och nivåerna av kärn fukosrester och fukosyltransferas minskade betydligt i GC. Två diagnostiska modeller, betecknade GCglycoA och GCglycoB, konstruerades för att skilja GC från kontroll och atrofisk gastrit. De områden inom mottagaren arbetar karakteristiska (ROC) kurvor (AUC) för både GCglycoA och GCglycoB var högre än för CEA, CA19-9, CA125 och CA72-4. Jämfört med CEA, CA19-9, CA125 och CA72-4, känslighet GCglycoA ökade 29,66%, 37,28%, 56,78% och 61,86%, respektive, och noggrannheten ökade 10,62%, 16,82%, 25,67% och 28,76%, respektive . För GCglycoB ökade känsligheten 27,97%, 35,59%, 55,09% och 60,17% och noggrannheten ökade 21,26%, 24,64%, 31,40% och 34,30% jämfört med CEA, CA19-9, CA125 och CA72-4, respektive. Efter kurativ kirurgi, kärnan fukosylerad topp (peak 3) och den totala kärnan fukosylerade N-glykaner (sumfuc) har kastats om.

Slutsatser

Resultaten visade att de diagnostiska modeller baserade på N- glykan markörer är värdefulla och icke-invasiv alternativ för att identifiera GC. Vi drog slutsatsen att minskad kärn fukosylering i både vävnad och serum från GC patienter kan bero på minskad expression av fukosyltransferas

Citation. Liu L, Yan B, Huang J, Gu Q, Wang L, Fang M, et al. (2013) identifiering och karakterisering av nya N-glykan-baserade biomarkörer i magcancer. PLoS ONE 8 (10): e77821. doi: 10.1371 /journal.pone.0077821

Redaktör: Rakesh K. Srivastava, University of Kansas Medical Center, USA

emottagen: 14 maj, 2013; Accepteras: 4 september 2013, Publicerad: 17 oktober 2013

Copyright: © 2013 Liu et al. Detta är en öppen tillgång artikel distribueras enligt villkoren i Creative Commons Attribution License, som tillåter obegränsad användning, distribution och reproduktion i alla medier, förutsatt den ursprungliga författaren och källan kredit

Finansiering:. Detta arbete stöddes av National Natural Science Foundation i Kina (Grants 81102693 och 81102565). Finansiärerna hade ingen roll i studiedesign, datainsamling och analys, beslut att publicera, eller beredning av manuskriptet

Konkurrerande intressen:.. Författarna har förklarat att inga konkurrerande intressen finns

Introduktion

Gastric cancer (GC) är den fjärde vanligaste cancer och den tredje vanligaste orsaken till cancerrelaterad död, med en incidens av cirka 930 tusen; årligen, är den ansvarig för över 700.000 dödsfall i världen, och den femåriga överlevnaden är 20-30% [1]. För patienter med GC, är överlevnadsdikteras av det patologiska stadiet av sjukdomen vid tidpunkten för diagnos. Tyvärr vanligaste symtomen på GC är inte specifika för sjukdomen, och tidigt GC får inte orsaka märkbara symptom. Trots ökad kunskap om de molekylära mekanismer som reglerar malign transformation och metastaser, har den totala överlevnaden hos patienter med GC inte förbättrats avsevärt. Flera molekyler har rekommenderats som GC biomarkörer, inklusive karcinoembryonalt antigen (CEA) för postoperativ övervakning, kolhydratantigen 19-9 (CA19-9), kolhydratantigen 125 (CA125) och kolhydratantigen 72-4 (CA72-4) [2- 6]. Emellertid har ingen av dessa tumörmarkörer visat tillräcklig känslighet eller specificitet för diagnostisering av GC vid ett tidigt stadium. Alternativt ökar gastroskopi den slutgiltiga diagnoser, men det diagnostiska värdet av gastroskopi begränsas av kostnaden, risker och olägenheter. Därför finns det ett brådskande behov av att utveckla icke-invasiv biomarkörer som möjliggör tidig upptäckt av GC.

Ökad tyder förändringen av N-länkade glykan kan betraktas som en potentiell biomarkörer för att diagnostisera cancer. Tidigare studier observerade en betydande förändringar av N-kopplade glykan i olika cancerformer och cancercellinjer som innehåller bukspottkörtelcancer, bröstcancer, prostatacancer, äggstockscancer och levercancer [7-11]. Ytterligare analys GC avslöjade också att fri komplex-typ N-glykaner samlats i MKN7 och MKN45 cellinjer [12]. Emellertid fluktuationen och variation av N-länkade glykanen i GC patienter är fortfarande till stor del okänd.

I våra tidigare studier med användning av DNA-sekvenseringsassisterade /fluorofor-assisterad kapillärelektrofores (DSA-FACE) visade vi att en förgrening α-1,3-fukosylerade triantennär glykan och en biantennary glykan var mycket specifika och känsliga kandidat HCC biomarkörer [13]. I den aktuella studien, utnyttjade vi DSA-FACE att retroaktivt profil serum N-glykaner i prover från patienter med GC eller atrofisk gastrit och från friska individer. Vi kännetecknas de identifierade GC N-glykan markörer med Receiver Operating Characteristic (ROC) kurvor och validerade markörerna i blivande och uppföljnings kohorter. Vårt mål var att identifiera en lovande biomarkör för att förutsäga och detektera GC med förbättrad specificitet och sensitivitet

Material och metoder

1,1. Retrospektiv kohort

Studieprotokollet godkändes av den kinesiska etikkommittén för Human Resources på andra militära Medical University. Skriftligt informerat samtycke erhölls från patienter och friska kontroller.

Totalt 247 patienter med GC (n = 138) eller atrofisk gastrit (n = 109) rekryterades mellan 2010 och 2012. De diagnoser för alla de inskrivna patienterna histopatologiskt bekräftad av 2 patologer vid Changhai sjukhus, andra militära Medical University (Shanghai, Kina). I kontrollgruppen har 128 ålders- och könsmatchade friska frivilliga (sjukdomsfria) inskrivna under samma tidsperiod. Medelåldern och könsfördelningen var matchade i de 3 grupperna. En sammanfattning av patientdata ges i Tabell 1. GC patienter som fick preoperativ strålbehandling, kemoterapi, eller kemoradioterapi uteslöts från studien.
Medelvärde ± SD eller Nej (%) Review Karakteristiskt
Kontroll (n = 128) Review atrofisk gastrit (n = 109) Review GC (n = 138) katalog ålder, y50.10 ± 5.9552.11 ± 6.2951.01 ± 6.01Men75 (58,59) 60 ( 55,05) 70 (50,72) CEA-positiva 5 (3,91) 23 (21,10) 62 (44,93) CA19-9-positiva 11 (8,59) 20 (18,35) 53 (38,41) CA125-positiva 7 (5,47) 10 (9,17) 28 (20,29) CA72-4-positiv 8 (6,25) 12 (11,01) 22 (15,94) TNM stageI22 (15,94) II28 (20,29) III63 (45,65) IV25 (18,12) Tabell 1. Egenskaper hos träningsgruppen.
Förkortningar GC, magcancer; SD, standardavvikelse. CSV Ladda ner CSV

Totalt 60 patienter (20 i varje grupp) valdes slumpmässigt från 3 grupper som beskrivits ovan för retroaktiv kontroll; de återstående patienterna (n = 315) inkluderades i övningsuppsättningen för att konstruera den diagnostiska modellen. Under de 2 åren av studien, 40 av de 138 patienter med GC i träningsgruppen övervakades före och efter botande kirurgi, baserat på tillgänglighet. Träningsgruppen ingår 118 patienter med GC, 89 patienter med atrofisk gastrit, och 108 friska kontrollpersoner.

Laboratory och kliniska data för samtliga deltagare erhölls från kliniska journaler, patologi rapporter och personliga intervjuer. De insamlade uppgifterna ingår kön, ålder, och magcancer funktioner (såsom tumör plats, histologiska grad, djup invasion, och lymfkörtel metastas). Serumprover togs före kirurgiska resektioner; dessa prover samlades in från helblod med användning av ett standardprotokoll, centrifugerades vid 10.000 x under 20 min, och lagrades vid -80 ° C. Sjukdomsprogression i GC patienterna klassificerades enligt den sjunde upplagan av The American-kommittén [14]: 20 patienter (16,95%) hade steg I sjukdom, 25 (21,17%) hade etapp II sjukdom, 54 (45,76%) hade skede III sjukdom, och 19 (16,10%) hade stadium IV sjukdom

1,2. Prospective kohort

för att utvärdera det prediktiva värdet av modellerna som är etablerade i den retrospektiva studien beskriven ovan, framåtriktat undersökte vi en ytterligare kohort (n = 60) av patienterna med GC (n = 20) eller atrofisk gastrit (n = 20) och hos friska individer (n = 20) från maj 2012 till november 2012 på samma sjukhus. De förfaranden och strategier var desamma som de som beskrivits ovan

1,3:. Vävnadsprover

Vävnadsprover erhölls från 20 av de GC patienterna 138; 2 skivor, en tumör och en intilliggande vävnadsprov, togs. Vävnadsproverna (ungefär 1 cm ^{3) frystes omedelbart vid -80 ° C och utsattes för omvänd transkriptas-polymeraskedjereaktion (RT-PCR) och lektin-blotting. Alla vävnader användes i enlighet med de institutionella Review Board Föreskrifter för andra militära Medical University}

1,4. Rutin detektering av tumörmarkörer

Rutintumörmarkör utfördes med hjälp av standardmetoder och reagens . CEA och CA19-9-nivåer bestämdes på en Abbott i2000, och CA72-4 och CA125 nivåer mättes med användning av en Roche Cobas E601. Cut-off värden som rekommenderas av tillverkaren för CEA, CA19-9, CA125 och CA72-4 var 5,0 mikrogram /L, 39 U /L, 40 U /ml och 9,8 U /ml. Analyserna utfördes på Institutionen för laboratoriemedicin, Changhai sjukhus, andra militära Medical University, Shanghai

1,5. Serum protein N-glykan profilering

Serum protein N-glykan analyser utfördes såsom tidigare beskrivits [13]. I korthet var de N-glykaner i 2

• PLOS ONE: dålig prognos av fosfatas i regenererande lever 3 Expression i Gastric Cancer: A Meta-Analysis
• PLOS ONE: VEZT, en roman Förmodade tumörsuppressor, undertrycker tillväxten och tumorigenicitetsprov av Gastric Cancer