PLoS Genetics: Oncogene Pathway Kombinasjoner Tippe Klinisk Prognose i Gastric Cancer

Abstract

Mange solide kreftformer er kjent for å utvise en høy grad av heterogenitet i deres deregulering av ulike onkogene veier. Vi søkte å identifisere store onkogene trasé i magekreft (GC) med betydelige forhold til pasientens overlevelse. Ved hjelp av genuttrykk signaturer, vi utarbeidet en i silico
strategi for å kartlegge mønstre av onkogene pathway aktivering i 301 primær mage kreft, den nest høyeste årsaken til global kreftdødelighet. Vi identifiserte tre onkogene pathways (spredning /stamcelle, NF-kB, og Wnt /β-catenin) deregulert i flertall (> 70%) av magekreft. Vi funksjonelt validert disse pathway spådommer i et panel av magekreft cellelinjer. Pasient stratifisering av onkogene pathway kombinasjoner viste reproduserbare og vesentlige overlevelses forskjeller i flere kohorter, noe som tyder på at pathway interaksjoner kan spille en viktig rolle i å påvirke sykdomsatferd. Individuelle GCer kan med hell taxonomized av onkogene pathway aktivitet i biologisk og klinisk relevante undergrupper. Forutsi pathway aktivitet ved uttrykk signaturer tillater dermed studiet av flere kreftrelaterte pathways samspill samtidig i primær kreft, på en skala foreløpig ikke kan oppnås ved andre plattformer.

Forfatter Oppsummering

Magekreft er den nest største årsaken til global kreftdødelighet. Med nåværende behandlinger, mindre enn en fjerdedel av pasientene overlever mer enn fem år etter operasjonen. Individuelle mage kreft er svært uensartet i sine cellulære egenskaper og reaksjoner på standard cellegifter, slik at magekreft en kompleks sykdom. Pathway baserte tilnærminger, snarere enn enkelt gen studier, kan bidra til å løse denne kompleksiteten. Her bruker vi en beregnings tilnærming til å identifisere sammenhenger mellom molekylære stier og kreft profiler. I en stor skala studie av mer enn 300 pasienter, identifiserte vi undergrupper av mage kreft skjelnes av sine mønstre av kjøring molekylære stier. Vi viser at disse identifiserte undergrupper er klinisk relevant å forutsi overlevelse varighet og kan være nyttig i å veilede valg av målrettet terapi utviklet for å forstyrre disse molekylære stier. Vi har også identifisert konkrete mage kreft cellelinjer speiling disse pathway undergrupper, som skal legge til rette for den pre-klinisk vurdering av svarene til målrettet terapi i hver undergruppe

Citation. Ooi CH, Ivanova T, Wu J, Lee M, Tan IB, Tao J et al. (2009) onkogene Pathway Kombinasjoner Tippe Klinisk Prognose i magekreft. PLoS Genet 5 (10): e1000676. doi: 10,1371 /journal.pgen.1000676

Redaktør: Jason G. Mezey, Cornell University, USA

mottatt: 22 april 2009; Godkjent: 03.09.2009; Publisert: 02.10.2009

Copyright: © 2009 Ooi et al. Dette er en åpen-tilgang artikkelen distribueres under betingelsene i Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt den opprinnelige forfatteren og kilden krediteres

Finansiering:. Dette arbeidet ble støttet med tilskudd til PT fra BMRC 05/1/31/19/423, Singapore Cancer Syndicate SCS-BS0001, NMRC gi TCR /001/2007, og en Duke-NUS kjerne stipend. Finansiører hadde ingen rolle i studiedesign, datainnsamling og analyse, beslutning om å publisere, eller utarbeidelse av manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer

Innledning

Magekreft kreft~~POS=HEADCOMP (GC) er den nest største årsaken til global kreftdødelighet [1]. Spesielt utbredt i Asia, de fleste GC pasienter diagnostisert med avansert stadium sykdommen [2]. Deregulering av kanoniske onkogene trasé som E2F, K-RAS, p53, og Wnt /β-catenin signal er kjent for å oppstå med varierende frekvenser i GC [3] - [6], som indikerer at GC er et molekylært heterogen sykdom. Tidligere studier som beskriver GC mangfold i primære svulster har vanligvis fokusert på enkelt veier, måler bare ett eller noen få biomarkører per eksperiment [4], [6], [7]. I kontrast, tyder eksperimentelle bevis på at de fleste kreft fenotyper (ukontrollert vekst, motstand mot apoptose, etc) er i stor grad styrt ikke bare ved enkelt trasé, men komplekse samspill mellom flere pro- og anti-onkogene signalkretser [8]. Innsnevring dette gapet mellom de kliniske og eksperimentelle arenaer vil kreve strategier som kan måle og relatert aktivitet mønstre av flere onkogene veier samtidig i primærsvulster.

Tidligere studier har foreslått å bruke genekspresjonssignaturer å forutsi aktiviteten til onkogene trasé i -kreft [9] - her, hypotese vi at mønstre av onkogene veien aktiveres, kan det brukes til å utvikle en genomisk taksonomi av GC. Viktigere, skiller dette sti-sentriske strategi i det vesentlige fra tidligere microarray studier som beskriver uttrykk endringer forbundet med morfologiske og vevstype forskjeller i GC [10], [11], som sti signaturer (snarere enn individuelle gener) blir brukt som basis for kreft klassifisering . Vi utviklet en i silico
metode for å kartlegge aktiverings nivåer av forskjellige baner i kohorter av komplekse primær tumor profiler og validert denne veien styrt klassifisering tilnærming ved hjelp proof-of-concept eksempler fra brystkreft. Vi så påført denne metoden på GC for å evaluere elleve onkogene trasé tidligere innblandet i mave karsinogenese [3] - [7], [12] - [17]. Totalt analyserte vi over 300 primær GCer avledet fra tre uavhengige pasient kohorter, utføre etter beste overbevisning den største genomisk analyse av GC hittil. Vi identifiserte tre onkogene pathways (nukleær faktor-kB (NF-kB), Wnt /β-catenin, og spredning /stamcelle) som ble deregulert i de aller fleste (> 70%) av GCer og funksjonelt validert veien spådommer in vitro
bruker et panel av GC cellelinjer. Selv om pasientutvelgelse på nivå med enkelte veier ikke klarte å konsekvent demonstrere signifikante forskjeller i klinisk utfall, pasientutvelgelse av onkogene pathway kombinasjoner (f.eks høy spredning /høy NF-kB vs. lav spredning /lav NF-kB) viste reproduserbare og vesentlige overlevelsesforskjeller i flere uavhengige pasient kohorter, noe som tyder på en avgjørende rolle for pathway kombinasjoner påvirke GC klinisk atferd. Våre resultater og dermed viser at GCer kan med hell taxonomized hjelp onkogene pathway aktivitet i biologisk, funksjonelt og klinisk relevant undergrupper.

Resultater

Varsling av Pathway Activation in Cancer Gene Expression Profiler

Vår strategi for å forutsi nivåer onkogen pathway aktivering i kreft involverer fire trinn (figur 1A). Først må vi definert 'pathway signaturer' - sett med gener stiller endret uttrykk etter funksjonell forstyrrelse av en spesifikk sti i et veldefinert in vitro
eller in vivo
eksperimentelt system. For det andre, kartla vi veien signaturer bort på genuttrykk profiler fra en heterogen rekke kreftformer. For det tredje, ved hjelp av en parametrisk, rang-basert mønstergjenkjenning prosedyre ble aktiverings score tildelt enkelte kreftformer basert på styrken av foreningen til veien signatur. Til slutt, de enkelte krefttilfeller ble sortert basert på deres vei aktiverings score.

Før du søker denne tilnærmingen til GC, vi vurderte det viktig å validere dette i silico
strategi i en serie med proof-of -prinsippet eksperimenter. Vi valgte eksempel på brystkreft, en malignitet som det er rikelig med bevis på vei heterogenitet og diskrete 'molekylære undergrupper "[18]. For å utføre denne validering, først spurte vi om tidligere beskrevne pathway signaturer assosiert med nedsatt østrogensignalisering kan bli brukt til å identifisere brystcancercellelinjer som oppviser høye nivåer av østrogenreseptor (ER) aktivitet. Vi analyserte en genuttrykk panel av 51 brystkreftcellelinjer opprinnelig beskrevet i Neve ved al. [18] med en 11-genet "tamoxifen følsomhet 'pathway signatur avledet fra en liste av gener differensielt uttrykt mellom Maca 3366, en tamoxifen følsom human brystkreft xenograft, og Maca 3366 /TAM, en tamoxifen-resistente underlinjen av samme xenograft [19]. Vi fant ut at brystkreft cellelinjer positivt forbundet med tamoxifen følsomhet signatur viste signifikant høyere uttrykk nivåer av ESR1
, østrogenreseptoren og molekylære mål av tamoxifen, sammenlignet med linjer som viser negative pathway aktiverings score (p = 2,12 × 10 ^{-7, Nøyaktighet 84,3%, følsomhet 100%, spesifisitet 75%) (figur 1B og tabell S1).}

For det andre, vi testet om en vei signatur forbundet med østrogen signale men avledet fra ikke- brystvev kan også brukes til å stratifisere det samme panel av brystkreftcellelinjer. Vi spurte brystkreft cellelinjen panel med en 41-genet "østrogenrespons 'signatur avledet fra en liste av gener oppregulert ved estradiol i U2OS humane osteosarkomceller [20]. Til tross for den signaturen stammer fra en annen vevstype (f.eks osteosarkom), vi nok en gang funnet at når sortert basert på deres spådd østrogen respons, brystkreft cellelinjer gruppert sammen med graden av ESR1 plakater (østrogen reseptor) uttrykket (p = 0,0035, nøyaktighet 62,7%, Følsomhet 94,7%, spesifisitet 43,8%) (figur 1C og tabell S1). Disse resultater viser at det faktisk er mulig å forutsi mønstre av pathway aktivering i et spesielt kreft av interesse (magekreft i vårt tilfelle) ved å bruke uttrykk signaturer oppnådd fra forskjellige eksperimentelle betingelser og med forskjellige typer vev.

Mønstre av onkogen pathway Aktivering i GC

Etter å validere denne veien prediksjon tilnærming, fortsatte vi å bruke strategi for å primære GC. I stedet for å teste alle mulige vei, valgte vi elleve onkogene og tumorsupres trasé tidligere innblandet i gastrisk karsinogenese, ved hjelp av i vår analyse RAS [4], p53 [5], BRCA1 [12], p21 [13], Wnt /β-catenin [6], E2F [3], SRC [14], MYC [15], NF-kB [21], histon deacetylering (HDAC) [16], og stamcelle relatert signaturer [17]. Når det er mulig, forsøkte vi å velge flere signaturer for hver vei, fortrinnsvis fra uavhengige publiserte studier. For eksempel av de to E2F-aktiverings signaturer som brukes i vår tilnærming, ble en signatur erholdt ved å fremkalle E2F1 aktivitet i rotte-fibroblast-celler [22], mens den andre signaturen ble oppnådd ved anvendelse av et osteosarkom-avledet cellelinje som inneholder et induserbart ER-E2F1 fusjonsprotein [23]. Endelige pathway spådommer for videre analyser ble vanligvis oppnådd ved å kombinere individuelle signaturer som tilhører samme veien (se Materialer og metoder).

Vi beregnet aktiverings score for de elleve trasé representert ved 20 pathway signaturer over tre uavhengige kohorter av primær GCer avledet fra Australia (Cohort 1-70 svulster), Singapore (Cohort 2-200 svulster) og Storbritannia (Cohort 3-31 svulster). For å visualisere mønstre av veien aktivering, avbildet vi hver årsklasse som en heatmap, hvor heatmap farge representerer den antatte styrke av aktivisering for hver vei i den enkelte GCer. Vi observerte betydelig heterogenitet av veien aktivering mellom individuelle GC pasienter (Figur 2A-2C). Men signaturer avledet fra uavhengige studier som representerer tilsvarende trasé ofte ga lignende prediksjon mønstre (f.eks NF-kB (hud) og NF-kB (cervix)), og en chi-kvadrat-test bekreftet en betydelig grad av likhet i den generelle mønstre av veien aktivering mellom Australia og Singapore gruppene (p = 0,00038), og mellom Australia og Storbritannia gruppene (p = 0,00051, se Tabell S2) som tyder på at GC pathway spådommer ikke er knyttet til en bestemt pasient kohort. Vi identifiserte to store klaser av co-aktivert reaksjonsveier, som ble fullstendig bevart i Kohorter 1 og 2 (figur 2A og 2B), og for det meste bevart i kohort 3 (figur 2C). Disse inkluderte (i) en "spredning /stamcelle 'pathway klynge (brun vertikale linjen i figur 2) omfatter pathways forbundet med ulike cellesyklus regulatorer (f.eks MYC, E2F, p21) og stamcelle signaturer; og (ii) en 'oncogent signal' veien klynge (grå vertikal strek i figur 2) inneholdende mange forskjellige onkogene baner (BRCA1, NF-kB, p53, Wnt /β-catenin, SRC, RAS, og HDAC-trasé).

in vitro
Validering av pathway Spådommer

Ved å analysere GC vei heatmap i figur 2, har vi valgt tre onkogene pathways (NF-kB, Wnt /β-catenin, og spredning /stamcelle) som ble individuelt aktivert i en signifikant andel av GCer (≥35%), og når det kombineres gitt dekning av mesteparten (mer enn 70%) av GCer. Spredning /stamcelle trasé ble aktivert i 40% av GCer i hver årsklasse (område: 38-43%), ble Wnt /β-catenin trasé aktiveres i 46% av GCer (område: 43-48%), og NF- kB veien ble aktivert i 39% av GCer (område: 35 til 41%) (fargefeltene under hver heatmap i figur 2). Disse frekvensene og andre ofte deregulerte baner (f.eks p53) er listet opp i tabell S3.

For å eksperimentelt validere disse primære GC pathway spådommer, søkte vi veien prediksjon algoritme til et panel av 25 GC cellelinjer (GCCLs) ( figur 3). I likhet med primær GC, ble «spredning /stamcelle 'og' onkogene signal 'pathway klynger også observert i GCCLs. Videre signaturer som representerer den samme vei, men erholdt fra forskjellige studier, for eksempel de to uavhengige myc-avledede signaturer [9], [24] også gruppert sammen i GC-cellelinjer etter ukontrollert hierarkisk clustering (lilla parentes i Figur 3). Guidet av veien spådommer, identifiserte vi bestemte GC cellelinjer som stiller ut mønstre av onkogene pathway aktivitet speiling primære GCer. Tilliten til valg av spesifikke cellelinjer som in vitro
modeller ble også oppnådd ved å gjenta prediksjon prosedyren syv ganger ved hjelp av en rekke referanseprofiler, alt fra medianen GCCL profilen til uavhengige profiler slik som ikke-ondartet normal mage profiler (se Materialer og Metoder og tabell S4). Parvise sammenligninger bekreftet at to referanseprofiler var mer sannsynlig å produsere concurring pathway spådommer enn motstridende spådommer (Tekst S1 og tabell S4). Noen eksempler på representative linjer inkluderer AZ521 og MKN28 celler, som utstillings aktivering av spredning /stamcelle trasé, YCC3 og AGS celler for Wnt /β-catenin trasé, og MKN1 og SNU5 celler for NF-kB veien.

Først må vi direkte målte proliferative priser av 22 GCCLs og korrelert formeringshastigheten data med gjennomsnitts aktivisering score fra signaturer i spredning /stamcelleveien klynge. Det var en signifikant sammenheng mellom den eksperimentelt bestemte proliferative priser og sti aktiverings score (R = 0,4688, p = 0,0278) (Figur 4A). Støtte til forestillingen om at onkogene pathway signaturer er overlegne prediktorer for pathway aktivitet i forhold til uttrykk av enkelte viktige spredningsveier gener, ble ingen signifikante assosiasjoner observert for enten MYC eller E2F1 uttrykk (p = 0,48 og 0,38 for MYC og E2F1, henholdsvis) (Figur S1 ).

for det andre, for å validere wnt /β-catenin pathway spådommer, vi analysert uttrykket av ulike wnt pathway komponenter (β-catenin, TCF4) og relative nivåer av TCF /LSF transkripsjonen aktivitet i GC cellelinjer som anslås å være Wnt /β-catenin- aktivert eller Wnt /β-catenin-aktiverte. Av syv cellelinjer som er valgt for sin eksperimentelle tractability (f.eks enkel transfeksjon og praktiske vekstvilkår), fant vi at både β-catenin og TCF /LSF transkripsjonsfaktor TCF4 (også kjent som TCF7L2), store deler av Wnt signalveien, ble uttrykt i GC-cellelinjer forutsies av veien aktiveringsanalyser for å ha høy Wnt /β-catenin aktivitet (AGS, YCC3, Kato III, og NCI-N87), men ikke uttrykt i to av tre linjer (SNU1 og SNU5) forbundet med inkonsekvent eller lave Wnt /p-catenin aktiverings score (figur 4B). Videre, for å direkte analysen Wnt sti-aktivitet, bestemt vi TCF /LEF transkripsjonen aktivitet i GC-cellelinjer under anvendelse Topflash, en luciferase-uttrykkende plasmid som inneholder multimerized TCF-bindingsseter. Den Topflash analysen bekreftet høy TCF /LEF transkripsjonen aktivitet i tre av fire GC cellelinjer forutsies å ha høy Wnt /β-catenin aktivitet (AGS, YCC3, og Kato III), men minimal eller ingen Topflash aktivitet i GC-cellelinjer tilknyttet inkonsekvent eller lave wnt /β-catenin aktiverings score (SNU1, SNU5, og SNU16). I tillegg er β-catenin pathway aktiverings score var betydelig høyere i GCCLs med mer enn to ganger TCF /LSF transkripsjonen aktivitet (AGS, YCC3, Kato III, og NCI-N87) enn i GCCLs med lavere TCF /LSF transkripsjonen aktivitet (p = 0,007, figur 4B). Når sammenlignet mot enkeltgener, superior assosiasjoner til TCF /LSF transkripsjonen aktivitet ble nok en gang observert ved bruk av gjennomsnitts aktivisering score fra Wnt /β-catenin signaturer i forhold til enten β-catenin eller TCF4 (aka TCF7L2) uttrykk alene (p = 0,038 for signaturer vs. p = 0,31 og 0,58 for β-catenin og TCF4, henholdsvis) (figur S1).

for det tredje, å validere NF-kB pathway spådommer, valgte vi 11 GCCLs konsekvent spådd som enten NF-κB- aktivert ( "NF-kB /på", seks GCCLs) eller NF-kB-aktiverte ( 'NF-kB /off', fem GCCLs) (figur S2). Økt gen ekspresjon av p50 og p65, er NF-kB heterodimer subenheter, ble observert i NF-kB /på GC-cellelinjer sammenlignet med NF-kB /av GC-cellelinjer (p = 0,0002 for p50, p = 0,046 for p65, figur 4C) og ved p65 ekspresjon proteinnivået ble observert i stor grad i NF-kB /på linjer (figur 4C). Bruke immunocytochemistry på formalinfiksert parafin innebygd GC cellelinjer, p65 protein uttrykk ble oftere observert i NF-kB /på GC cellelinjer i forhold til NF-kB /off GC cellelinjer i form av kjernefysisk sublocalization, prosenter av celler med flekker (enten kjernekraft eller cytoplasma), og fargeintensitet (tabell S5, Figur S3). For å finne ut om NF-kB /på GC cellelinjer også utstilt differensial uttrykk for P65-regulerte gener i forhold til NF-kB /off GC cellelinjer kombinert vi listen av gener direkte bundet av p65 transkripsjonsfaktor [25] med lister over genene regulert på mRNA-nivå av TNF-α [26], en kjent induser av NF-kB-aktivering. Ved å bruke Gene sett Enrichment Analysis (GSEA, [27]), har vi funnet at p65 målgener oppregulert etter TNF-α behandling ble betydelig overuttrykt i NF-kB /på GC-cellelinjer sammenlignet med NF-kB /av GC-cellelinjer (normalisert anrikning poengsum, NES = 1,86; falske funnrate, FDR < 0,001, nederste panel, Figur 4C). Omvendt, p65 målgener nedregulert av TNF-α ble signifikant underexpressed i NF-kB /på GC cellelinjer i forhold til NF-kB /off GC cellelinjer (NES = -1,56, FDR = 0,019, nederste panel, Figur 4C). Til slutt, for direkte å bekrefte tilstedeværelsen av forhøyede NF-kB aktivitet, vi transfektert tre NF-kB /på GC-cellelinjer og to NF-kB /av GC-cellelinjer med et luciferase reporter inneholdende et NF-kB reportergen. Som vist på figur 4D, de tre NF-kB /på GC-cellelinjer viste forhøyet NF-kB transkripsjonen aktivitet i forhold til de to NF-kB /av GC-cellelinjer (p = 0,0084).

Tatt samlet disse resultatene støtter ideen om at i silico
pathway spådommer ved hjelp av genuttrykk profiler er forbundet med aktivering av den aktuelle veien in vitro
.

pathway Kombinasjoner Tippe Gastric Cancer Patient Survival

for å vurdere den kliniske relevansen av de identifiserte pathway undergruppene undersøkte vi om mønstre av veien co-aktivering som illustrert i varmekart for de ulike kohortene kan være relatert til pasientens overlevelse. Vi brukte data for total overlevelse fra Cohort en og Cohort 2 og stratifisert pasienter ved sine spådd mønstre av veien aktivering. En primær GC-profil ble definert som viser høy grad av aktivering en bane når aktiveringen stillingen var over null - det vil si å bli positivt assosiert med veien signatur. Pasientgrupper stratifisert ved enten spredning /stamcelleveien aktivering scorer alene eller NF-kB pathway aktivering poengsum alene ikke avvike vesentlig om deres total overlevelse (p > 0,05 for spredning /stamcelle og NF-kB i begge kohorter, figur 5A og 5B). Imidlertid, når den veien aktiverings skår ble kombinert, pasienter med høye aktiverings nivåer av både NF-kB og proliferasjon /stamcelle trasé hadde signifikant kortere overlevelse sammenlignet med pasienter med lave aktiverings nivåer av både NF-kB og proliferasjon /stamcelle baner (p = 0,0399 og p = 0,0109 for Kohorter 1 og 2 henholdsvis figur 5D).

Aktivering av Wnt /β-catenin veien var signifikant assosiert med pasientens overlevelse i Cohort 1, (p = 0,0056, figur 5C) men ikke i Cohort 2 (p = 0,0693, figur 5C). Men pasienter i Kohorter 1 og 2 med høye aktiverings nivåer av både Wnt /β-catenin og spredning /stamcelle trasé hadde signifikant lavere overlevelse sammenlignet med pasienter med lave aktiveringsnivå begge veier (p = 0,0073 og p = 0,0086, figur 5E ). For å benchmark bidragene fra veien kombinasjoner mot kjente histopatologiske kriterier, utførte vi en multivariat analyse inkludert kombinert pathway spådommer og patologisk tumorstadium (TNM klassifisering: iscenesetter 1-4), den viktigste prognostiske faktoren i GC [28]. I begge kullene, kombinert aktivering av proliferasjon /stamcelle og NF-kB trasé viste seg å være en prognostisk faktor uavhengig fra tumorstadium (p = 0,003 og 0,048 for Kohorter 1 og 2, henholdsvis) (tabell S6). Likeledes, kombinert aktivering av spredning /stamcelle og Wnt /β-catenin trasé var en uavhengig prognostisk faktor i Cohort 1 og oppnådde border betydning i Cohort 2 (p < 0,001 og p = 0,058, Tabell S7). Disse resultatene viser at vurderingen av den kombinerte veien aktiveringsstatusen er klinisk relevant, og dessuten kan gi ytterligere prognostisk informasjon utover dagens gullstandard pasientens prognose prediksjon, TNM basert svulst staging.

Diskusjoner

i denne studien, søkte vi å dele GCer inn molekylært homogene undergrupper som et første skritt for å individualizing pasientbehandling og bedre resultater. Viktigere, i motsetning til tidligere GC microarray studier knyttet genuttrykksmønster til histologi eller anatomisk type [10], [11], valgte vi å basere våre GC inndelinger på mønstre av onkogene pathway aktivitet. Etter å utvikle og validere denne romanen klassifisering tilnærming, var vi i stand til å beskrive, for første gang, en genomisk taksonomi av GC basert på mønstre av onkogene pathway aktivitet. Vår fremgangsmåte er spesielt egnet for genekspresjon mikromatriser, ettersom disse plattformene avhøre tusener av mRNA-transkripter i hver prøve, for derved å tillate vurdering av flere baner samtidig i et enkelt eksperiment. I motsetning til dette, er en slik tilnærming i dag ikke mulig på proteinnivået grunn av mangel på hensiktsmessige plattformer. Ved hjelp av denne strategien har vi identifisert tre dominerende trasé viser aktivering i de fleste (> 70%) av GCer: spredning /stamcelle, Wnt /β-catenin, og NF-kB signale

Evnen til å utføre. slike "high-throughput pathway profilering" åpner mange spennende muligheter. For eksempel har flere studier tidligere rapportert inkonsistente resultater om den prognostiske effekten av ulike onkogene stier i GC - prognostiske implikasjoner av spredningsrelaterte antigener som Ki-67 i GC er ikke godt etablerte [29], og høy NF-kB aktivering i GC har vært forbundet med både gode og dårlige GC pasient utfall i ulike studier [7], [30]. Det er fullt mulig at noe av denne inkonsekvensen kan ha vært på grunn av en historisk satsing på å bruke konvensjonelle metoder og analyse av enten én trasé eller individuelle sti komponenter (gener /proteiner). Vår observasjon at pathway kombinasjoner er prediktive for pasientenes prognose tyder på at pathway kombinasjoner, snarere enn enkelt pathways alene, kan spille en avgjørende rolle i å påvirke tumor atferd.

En annen fordel med høy gjennomstrømming veien profilering er evnen til å definere høyere ordens relasjoner mellom forskjellige onkogene veier. I denne studien har vi konsekvent observert samtidig aktivering av E2F, MYC, p21 (-repression), og stamcelle trasé i tumorer (den "spredning /stamcelle 'pathway cluster). Dette er mest sannsynlig på grunn av økt cellulær proliferasjon i tumorceller, som E2F er viktig i kontroll celleproliferasjon og MYC er både et p21-repressor og induser av cyclin D2 og cyklin-avhengig kinase bindende protein CksHs2 [31]. Videre stamceller, særlig embryonale stamceller (ESCS), er også kjent for å utvise høy celleproliferasjonsprosesser priser [32]. Mer intrigere, vi også observert nære assosiasjoner mellom tilsynelatende funksjonelt forskjellige veier, som for eksempel β-catenin og SRC, samt HDAC hemming og BRCA1. Slike sti co-aktiveringsmønstre kan foreslå funksjonelle interaksjoner mellom disse banene, som fortjener å bli studert nærmere. For eksempel, er det mulig at aktivert c-SRC kan forsterke ekspresjon av Wnt signalveien [33]. Utforsking relasjonene mellom banene som viser ko-aktivering kan således tilveiebringe verdifull informasjon vedrørende evnen til kreftcellen for å koordinere aktiviteten av flere ulike veier.

En tredje fordel med den sti profilering tilnærmingen er at den letter identifikasjon av større sykdomsrelaterte veier. Av de trasé analysert i denne studien funnet at NF-kB signale kan være forhøyet i en betydelig andel av GCer fortjener litt oppmerksomhet som denne veien har blitt relativt mindre utforsket i GC. Interessant, mens vi observerte en signifikant forskjell i både p50 og p65 (NF-kB subenheter) genuttrykk mellom NF-kB /på og NF-kB /off GCCLs, vi ikke observere åpen differensial p50 protein uttrykk i disse linjene, i kontrast til p65 (figur 4C). Dette kan være på grunn av en kombinasjon av tre grunner. For det første er det absolutte området p65-genekspresjon på tvers av cellelinjene vesentlig større enn den absolutte området p50-genekspresjon (> 3 x, fig S4). For det andre er Western blotting-analysen brukt til å utføre disse protein målinger kjent for å være svært ikke-kvantitativ, som kan maskere små forskjeller i ekspresjon. For det tredje, utover genekspresjon, er p50 uttrykk også underlagt en rekke post-transkripsjonelle regulatoriske mekanismer som forløper spalting som kan påvirke det endelige nivå av p50-proteinet, mens p65 ikke er generert fra et forløper-protein [34]. NF-kB er blitt vist å bli aktivert av H. pylori product: [35], en kjent GC kreftfremkallende, og avvikende NF-kB signale har også vært innblandet i flere betennelsesbundet kreftformer som GC [36]. NF-kB er blitt foreslått å være konstitutivt aktivert i primær gastriske cancere i noen studier [7]. Målrettede NF-kB-inhibitorer er for tiden aktivt utviklet i mange anticancermedikamentutviklingsprogrammene og en undergruppe av GC-pasienter (dvs. de med forhøyet NF-kB aktivitet) kan representere en passende underklasse for å vurdere effekten av disse forbindelsene.

i silico
metode som brukes i vår studie er konseptuelt lik arbeidet til Bild et al, som brukte en binær regresjonsmodell å klassifisere svulster basert på den forventede aktivitet på fem onkogene trasé [9]. I motsetning til binær regresjon, vår tilnærming, som gjør bruk av en rang basert tilkobling metrisk [37], krever ingen omstendelig opplæringsprosessen på hver bane signatur, og heller ikke kreve tilgjengeligheten av rå ekspresjonsdata, å lette bruken av de mange offentlig tilgjengelig pathway signaturer i litteraturen [27]. Men gjør genekspresjon basert tilnærming har begrensninger. Først fordi våre pathway spådommer er basert på genuttrykk i stedet for proteiner, slike spådommer er riktignok molekylære surrogater av sanne veien signale aktivitet. For det andre er vi for tiden begrenset til å vekt kjent onkogene trasé som tidligere er identifisert i litteraturen. Tredje, selv om vi var i stand til å bruke pathway underskrifter fra svært ulike vev sammenhenger å forutsi pathway aktiveringsstatusen, en undersøkelse av de første proof-of-prinsippet brystkreft eksempler viste at foreningen av ER status til østrogen respons som spådd hjelp av osteosarkom signatur , selv om betydelige, var markert svakere i forhold til foreningen av ER status til tamoxifen følsomhet beregnet med en signatur avledet fra samme vevstype (dvs. bryst). Dette resultatet innebærer at det også kan eksistere vevs-spesifikke forskjeller i spredningsveier signaturer som kan påvirke prediksjonsnøyaktigheten. For det fjerde, i forhold til vår studie som fokuserte på veier med kjent biologisk relevans i GC, er det uklart om denne metoden kan anvendes på sykdommer hvor tidligere kunnskap om involverte reaksjonsveier ikke kan være tilgjengelige. Imidlertid bør det bemerkes at et vell av pathway signaturer (> 1000) i forbindelse med ulike biokjemiske og signalveier allerede finnes i litteraturen, som kan nås fra offentlige databaser som MSigDB (http://www.broad.mit Edu /gsea /msigdb /genesets.jsp? samling = CGP). Siden vår tilnærming kan brukes til nesten enhver sykdom datasett som genuttrykk informasjon er tilgjengelig, testing hver signatur i en high-throughput måte for bevis på vei deregulering er både tenkelig og mulig. I slike tilfeller vil reaksjonsveien som oppviser høye frekvenser av deregulering da representere kandidat måter med den aktuelle sykdommen, som deretter kan være målrettet for fokusert undersøkelse og eksperimentering. Ta opp disse spørsmålene vil danne grunnlaget for mye fremtidig forskning.

I konklusjonen, vi har vist i dette arbeidet som trasé signaturer kan med hell brukes til å forutsi aktiveringsstatusen til cellulære signalveier, selv i biologiske enheter som kompleks som et menneske GC. En åpenbar umiddelbare anvendelse av slike spredningsveier baserte taksonomier kan være knyttet til bruk av målrettet terapi. Innledende studier som vurderer rollen målrettet terapi i GC har vist bare beskjedne resultater [38]; Men de fleste av disse studiene har vært utført uten forhånds stratifying pasienter som bruker molekylære eller histopatologiske kriterier.

• PLoS ONE: stanse av claudin-11 er assosiert med økt Invasivitet av magekreft Cells
• PLoS ONE: Aberrant Expression of Cx43 er knyttet til peritoneal metastasering av magekreft og Cx43-mediert Gap Junction Forbedrer Gastric Cancer Cell diapedese fra Peritoneal Mesothelium