PLoS ONE: En Genome Wide Undersøgelse af Cytogenetiske Ændringer i kolorektal cancer Brug SNP Microarrays: Muligheder for Future Personlig Treatment

Abstrakt

I kolorektal cancer (CRC), kromosomal instabilitet (CIN) er typisk undersøgt ved hjælp sammenlignende -genomic hybridisering (CGH) arrays. Vi studerede parret (tumor og omgivende sunde) frisk frosset væv fra 86 CRC patienter, der anvender Illumina s Infinium-baserede SNP-array. Denne metode tillod os at studere CIN i CRC, med samtidig analyse af kopiantal (CN) og B-allel frekvens (BAF) – en repræsentation af allelisk sammensætning. Disse data hjulpet os med at opdage mono-allel og bi-allel amplifikationer /sletning, kopiering neutral tab af heterozygositet, og niveauer af mosaicisme for blandede cellepopulationer, hvoraf nogle ikke kan vurderes med andre metoder, der ikke måler BAF. Vi identificerede sammenhænge mellem KN abnormiteter og forskellige CRC fænotyper (histologisk diagnose, beliggenhed, tumor lønklasse, scene, MSI og tilstedeværelsen af ​​lymfeknude metastaser). Vi viste fællestræk mellem regioner i KN ændring observeret i CRC og regionerne rapporteret i tidligere studier af andre faste cancerformer (fx amplifikationer af 20Q, 13q, 8Q, 5p og sletninger af 18q, 17p og 8p). Fra Terapeutisk Target Database, vi identificerede relevante lægemidler, målrettet til generne i disse regioner med KN ændringer, der er godkendt eller i forsøg for andre kræftformer og almindelige sygdomme. Disse lægemidler kan overvejes for fremtidige terapeutiske forsøg i CRC, baseret på personlig cytogenetiske diagnose. Vi fandt også mange regioner, huser gener, som ikke i øjeblikket er omfattet af relevante lægemidler, der kan komme i betragtning til fremtidige lægemiddelforskning studier. Vores undersøgelse viser anvendelsen af ​​high density SNP arrays for cytogenetisk undersøgelse i CRC og dets potentielle nytte for personlig behandling

Henvisning:. Jasmine F, Rahaman R, Dodsworth C, Roy S, Paul R, Raza M, et al. (2012) En genom-dækkende undersøgelse af Cytogenetiske Ændringer i kolorektal cancer Brug SNP Microarrays: Muligheder for Future personlig behandling. PLoS ONE 7 (2): e31968. doi: 10,1371 /journal.pone.0031968

Redaktør: Amanda Ewart Toland, Ohio State University Medical Center, USA

Modtaget: September 16, 2011; Accepteret: 19 januar 2012; Publiceret: 20 feb 2012

Copyright: © 2012 Jasmine et al. Dette er en åben adgang artiklen distribueres under betingelserne i Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat den oprindelige forfatter og kilde krediteres

Finansiering:. Dette arbejde blev støttet af National Institutes of Health giver U01 CA122171, P30 CA 014.599, P42ES010349, R01CA102484, og R01CA107431. De finansieringskilder havde ingen rolle i studie design, indsamling og analyse af data, beslutning om at offentliggøre, eller forberedelse af manuskriptet

Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklæret, at der ikke findes konkurrerende interesser

Introduktion

kolorektal cancer (CRC) er en almindelige malignitet i de udviklede lande. I USA er det næsthøjeste årsag til kræft-relaterede dødsfald, med en anslået 102,900 nye tilfælde, der opstår i løbet af 2010 [1], [2]. CRC er typisk langt mindre udbredt i udviklingslandene i verden, herunder Sydøstasien; Men satser er i stigning, måske på grund af den aldrende befolkning, rygning, ændringer i kosten og mangel på screeningsprogrammer [1]. I det sydlige asiatiske befolkning, patienter tendens til at præsentere med CRC i en yngre alder og typisk på et senere tidspunkt [3], [4].

Kræftceller er kendetegnet ved cytogenetiske abnormaliteter, der kan bruges til at definere specifik sygdom enheder og deres prognostiske og prædiktive markører. I CRC, forekommer kromosomafvigelser i en ikke-tilfældigt mønster langs vejen fra adenom til carcinom og derefter til avancerede læsioner og dannelsen af ​​metastaser [5] – [8]. Der er tre kendte veje i CRC patogenese: kromosomal ustabilitet (CIN), mikrosatellit instabilitet (MSI), og CpG øen methylator fænotype (CIMP) baner [9]. Disse tre veje er nært beslægtede og tumorer lejlighedsvis udviser træk af flere veje. De fleste tilfælde af CRC opstår gennem CIN vej: for eksempel via strukturelle omlejringer, amplifikationer og sletninger [10], med kopi nummer (CN) variation er et fælles resultat [11], [12]. Nogle af de troede konsekvenser af CIN er tab af tumorsuppressorgener og amplifikation af onkogener i de berørte områder. I modsætning hertil MSI er mindre almindelige og er mere tilbøjelige til at være forbundet med arvelig CRC og en bedre prognose [8], [13]. CIN og MSI menes at involvere to separate veje i udviklingen af ​​CRC [6], [10].

kromosomafvigelser i CRC er blevet undersøgt af flere grupper ved hjælp af enten komparativ genomisk hybridisering (CGH) eller matrix sammenlignende genomisk hybridisering (aCGH) [5] – [8], [10] – [12], [14] – [22]. Dette har ført til opdagelsen af ​​mange kromosomforandringer, herunder gevinster og tab, portrættere et komplekst billede af sygdomsprogression. Særligt almindelige fund er gevinster i 20Q, 13q, 7p, og 8Q og tab i 17p, 18q, 8 p, 4q, og 5q [23] – [29]. High-density enkelt-nukleotid polymorfisme (SNP) arrays er en alternativ og fordelagtig fremgangsmåde til analyse af kromosomafvigelser. Dette skyldes, at en højere opløsning kan opnås sideløbende samtidig analyse af tab af heterozygositet (LOH) og CN variation [30]. Til vores viden, er der kun få publicerede cytogenetiske studier i CRC udført ved hjælp af relativt low-density SNP arrays [23], [29], [31] – [35], og disse undersøgelser påberåbe en stærk sag for deres anvendelse. I 2007 Andersen et al., Ved hjælp af en SNP-array (Affymetrix 10 K array), fundet kopi neutral LOH (cnLOH) som en fælles forekomst i CRC [23]. Middeldorp et al. genotypet FFPE væv fra 19

MUTHY

associeret CRC patienter, der anvender Illumina Golden Gate genotypebestemmelse og fundet lignende ændringer primært i 17p, 18q, 15q og 6p region [34]. CGH eller aCGH ikke er i stand til at påvise forekomsten af ​​cnLOH. Konsekvenserne af en sådan læsion under menneskelig udvikling og kræft er for nylig blevet revideret [36]. SNP arrays fange derfor mere detaljerede oplysninger om den underliggende mulig mekanisme af de fundne abnormiteter. Gaasenbeek et al. [31] sammenlignet SNP array analyse på Affymetrix platform (10 K Xba131) med CGH på 45-valgte CRC cellelinier og fundet mange abnormiteter, der var tilsyneladende ved anvendelse af SNP-array, men blev uopdaget i CGH, hvilket bekræfter fordelen ved anvendelse af en SNP-array platform . Lips et al. sammenlignet 4 FFPE CRC væv ved hjælp Illumina s GoldenGate SNP-array (indeholdende 5.861 sonder) med DNA fra leukocyt, normal FFPE og frisk frosset væv fra de samme sager og fundet sammenlignelige resultater [32]. Endvidere Lips et al. [29] brugte Affymetrix 10 K SNP array til 78 friske frosne rektal tumorvæv for at vise forskellen i CIN i adenom og carcinom. De fandt fem specifikke kromosomforandringer, der kunne skelne mellem adenom og carcinom. Sheffer et al. [35] anvendte Affymetrix 50 K Xbal SNP-array at korrelere KN variationer i CRC med genekspression (ved hjælp Affymetrix U133A), sygdomsprogression og overlevelse resultater. De testede 130 SNP-array-profiler fra forskellige typer af væv (normal, adenom, forskellige stadier CRC og metastase) .De fundet sletninger af 8p, 4p og 15q at være forbundet med progression af CRC og dårlig overlevelse resultat.

i modsætning til de tidligere undersøgelser, med parret og meget større stikprøve fra en homogen gruppe af 86 CRC patienter, vores nuværende undersøgelse havde til formål at afsløre kromosomafvigelser ved hjælp Illumina s Infinium baserede high-density (610 k og 300 k) SNP-array. Vi har analyseret data for korrelationer mellem CIN og forskellige histopatologiske og kliniske parametre. Desuden vi identificeret gener nærede inden for de berørte områder, som kan bidrage til tumor udvikling eller kan have en beskyttende virkning på tumormetastaser. Brug af terapeutiske mål Database (TTD) vi matchede generne i forstærkning og sletning regioner med lægemidler, der enten allerede er godkendt eller er i udviklingstrin narkotika til at målrette disse gener. Med denne roman afhøring, er det muligt at identificere egnede lægemidler til patienter, der udviser disse særlige aberrationer og dermed skræddersy behandling til den enkelte. Vores undersøgelse, så vidt vi ved, er den første til at aflægge rapport om resultaterne fra brugen af ​​en høj tæthed SNP-array platform på en parret og meget større stikprøve til at analysere kromosomafvigelser i forhold til tumortype, beliggenhed, kvalitet, scene og køn. Vores undersøgelse er også enestående i at korrelere de ændrede gener med lægemidler rettet mod generne for potentiel identifikation af personlig terapi. Endelig blev vores undersøgelse foretaget i en dublerede Sydøstasien befolkning med CRC.

Resultater

Patient karakteristika og histopatologiske data er præsenteret i tabel 1. Parret KN analyse af SNP og Copy Number Variation ( CNV) probe data fra de 86 CRC væv og deres tilsvarende omkringliggende raske colon vævsprøver afslørede i alt 10,878 genomiske segmenter (autosomer kun) med forstærkning (1501), sletning (1630) og ingen KN ændring (7747). Med “amplifikation” menes en stigning i antallet af kopier af en specifik DNA-fragment og ved “deletion” mener vi et tab af en del af DNA fra et kromosom (https://www.ornl.gov/sci/techresources/Human_Genome /ordliste /). Det kromosomale placeringer af disse amplifikationer (i rødt) eller deletioner (med blåt) findes i CRC prøverne er vist i figur 1. Bredden af ​​stangen er proportionalt med antallet af prøver, der viser KN forandring. For eksempel blev forstærkning hyppigst findes i 20q13.2 regionen (21 af 86 CRC prøver) og sletning blev hyppigst fundet i 18q21 region (19 af 86 CRC prøver). I sammenligning med tilsvarende raske væv fandt vi forstærkning i følgende cytoband regioner i CRC væv: kromosom 20 (Q11, Q12, Q13, p11), kromosom 13 (Q12, Q13, Q14, Q21, Q22, Q24, Q32, Q33) , kromosom 8 (Q12, Q21, q22, q23, q24), kromosom 5 (p12, p13, P14, p15) og kromosom 9 (p21, p22, p23, p24). Tilsvarende blev sletninger findes i kromosom 18 (Q21, Q22, Q23, Q11, Q12, p11), kromosom 8 (p21, p22, p23, p12), kromosom 17 (P11, p12, p13), kromosom 9p21 og kromosom 1p36. De fleste af disse fund er også rapporteret af andre forfattere [29], [33], [35].

Amplifikationer (betyder CN≥2.5) er vist med rødt, og sletninger (betyder CN≤1.5) er vist i blåt. Den vandrette størrelse på bar repræsentation, hvor mange prøver (mindst 9 prøver, 10%) udviste forstærkningen /sletning.

Typer af identificerede cytogenetiske abnormaliteter

I modsætning til CGH , som giver kun KN-data, SNP chips giver oplysninger om både CN og BAF. Den BAF henviser til et mål for “allelisk præparat”, dvs. den relative bidrag til signalet fra B-allelen. Med andre ord, BAF for en prøve viser theta værdi for en SNP korrigeret for klynge position. Derfor er BAF værdier for en bestemt locus for en person, der er homozygot for B-allelen, homozygote for A-allelen eller heterozygot for AB er henholdsvis 1, 0 eller 0,5. BAF tilbyder to store fordele til anvendelse af high density SNP-array platforme i cytogenetiske undersøgelser, som beskrevet nedenfor med illustration fra relevante resultater fra vores undersøgelse.

Først mosaicisme eller andele af forskellige cellepopulationer (i dette tilfælde, tumorceller) kan opnås fra en back beregning med den beskrevet i vores afsnit “Statistical Methods” formel. Med andre ord kan cytogenomic data afledt af sådanne høj densitet SNP chips også give oplysninger om blanding af normale og kromosomalt abnorme celler i det undersøgte DNA-prøve. Figur 2-6 illustrerer dette i vores studie. I hver af figurerne, den øvre panel viser den genomiske segmentering i forskellige prøver (hvor hver række repræsenterer en prøve, er amplifikation vist med rødt, deletion i blå og normal CN uden farve); det andet panel viser KN i lineær skala for en enkelt prøve markeret i det første og tredje panel; den tredje panel viser BAF af den samme prøve; og bunden eller fjerde panel viser det tilsvarende kromosomale placering med cytoband information. Figur 2 viser, at næsten hele 8Q arm af prøve C_10 havde amplifikation (KN 2.9) med opdeling af heterozygot (AB) rude af BAF på ~0.34 (der repræsenterer AAB) og 0,66 (repræsenterende ABB) angiver mono-allelisk amplifikation i -90% celler (i dette tilfælde kræftceller) giver anledning til en blanding af celler. Formlen for beregning af mosaicisme vises i afsnittet “Materiale og metode”. Det skal bemærkes, at hvis 100% af cellerne havde lignende ændring, så teoretisk vi ville forvente CN = 3 og BAF at være 0,33 og 0,67 (en typisk billede af trisomi). Den samme prøve viser sletning i 8p i ~45% celler. Figur 3 viser forstærkning i samme 8Q arm i en anden prøve, C_1. I modsætning til figur 2, dog BAF i dette tilfælde ikke viser nogen split på alle trods stigning i KN tyder bi-allelisk amplifikation i -30% af cellepopulationen. BAF, i dette tilfælde ser helt ligesom normal celle, men KN-data viser klart forstærkning. Kun kombinationen af ​​KN og BAF data kunne foreslå mulige patologi. Hvis 100% celler havde en sådan ændring, ville vi forvente, CN = 4 og BAF = 0,5 (dvs. ingen opdeling). Figur 4 viser kromosom 8p prøve C_1 og klart viser mono-allel sletning (fx A_ eller _B) i -80% celler. Hvis 100% celler havde sådan mono-allel sletning, ville vi forvente, CN = 1 og opsplitning af BAF til 0,0 og 1,0 (en typisk billede af komplet LOH grund mono-allel tab). Figur 5 viser mono-allel sletning af 8p og mono-allel forstærkning af 8q både en prøve (C_21). CN og BAF opsplitning foreslå denne sletning-forstærkning i -65% cellepopulation. Sammenligning af deletionen begivenheder i figur 4 og figur 5 viser klart fordelen ved at analysere BAF data og KN data sammen for at opnå andelen af ​​abnorme celler i tumoren prøven. Figur 5 viser også tydeligt, at opdeling af AB rude i BAF plot kan findes både i sletning og forstærkning stater der understreger betydningen af ​​kombinerede data (KN og BAF) for at fortolke cytogenetisk ændring set i tumorprøver. Figur 6 viser et eksempel på opdeling af AB rude i BAF data i kromosom 17p uden ændring i KN-status (kan kaldes cnLOH). Denne type forandring er mulig i tilfælde af erhvervet UPD eller isodisomy. I dette tilfælde (prøve C_19) -50% celler viser cnLOH i 17p arm kun mens hele 17q arm er normal. Det kan bemærkes, at denne type af abnormalitet ikke kan påvises ved aCGH. Figur 7 viser et eksempel på monoallelisk amplifikation overlejret på cnLOH i kromosom 20q. Et resumé af kombinationen af ​​ændringer i KN status og BAF og deres mulige forklaring på den mekanisme af cytogenetiske abnormitet er præsenteret i tabel 2.

I 8Q (hvor BAF = 0,34, 0,66 og CN = 2,9), ca. 90% af cellerne har monoallelisk amplifikationer (AAB eller ABB). I 8p (hvor BAF = 0,35, 0,65 og CN = 1,55), ca. 40% af cellerne har monoallelisk sletninger (A_ eller B_).

BAF = 0,5 og CN = 2,6. Ca. 30% af cellerne har biallel amplifikation (ABAB).

BAF = 0,17, 0,83 og CN = 1,2. Ca. 80% celler har mono-allel sletning (A_ eller B_).

I 8Q (hvor BAF = 0,38, 0,62 og CN = 2,65), ca. 65% af cellerne har monoallelisk amplifikationer (AAB eller ABB). I 8p (hvor BAF = 0,26, 0,74 og CN = 1,35), ca. 65% af cellerne har monoallelisk sletninger (A_ eller B_).

Bemærk at 17p viser den normale heterozygote mønster i alle celler ( BAF = 0,5 og CN = 2), men ca. 50% af cellerne viser cnLOH (AA eller BB) i 17q (BAF = 0,25, 0,75 og CN = 2). Vejviser

sekund, med brug af høj densitet SNP arrays, kan detekteres mulige mekanismer såsom mono-allele eller bi-allelisk amplifikation /sletning, samt cnLOH (eller erhvervede UPD-lignende forandringer), hvilket illustreres af figurerne 8-10. Vi brugte CN≥2.5 eller ≤1.5 at markere et segment som forstærkning eller sletning. Så softwaren ville overveje enhver segment med CN mellem 1,6 og 2,4 som kopi neutral, men for at være konservativ, vi betragtede kun de regioner, der havde CN 1,9-2,1 som kopi neutral. Den ideogram i figur 8 viser de regioner (i grønt), hvor vi påviste mulige cnLOH i en række tilfælde. Hver lodret linje repræsenterer en prøve. Mens nogle af disse regioner blev rapporteret tidligere [23], vi identificeret en række nye aberration i CRC (kromosom 8p, 10, 11, 12, 13, 14, 16p, 17q, 19p, 21q). Den cnLOH kan findes i hele kromosomet (figur 9), i dele af kromosomet (figur 10, hele p-arm og telomeriske ende af q-armen), eller det kan også findes i kombination med deletion i en anden del af kromosom (figur 11, cnLOH i en del af kromosom 6p og sletning i en del af kromosom 6Q).

Hver lodrette grønne linje viser forekomsten copy-neutral LOH i en prøve.

den cnLOH forekommer i hele kromosom.

cnLOH forekommer i alle 4p og dele af 4q hvor BAF = 0,25, 0,75 og CN = 2. den del af 4q hvor BAF = 0,5 og CN = 2 viser normale heterozygote mønstre i alle celler.

cnLOH forekommer i 6p hvor BAF = 0,25, 0,75 og CN = 2. Den del af 6Q hvor CN = 1 er mosaik monosomi.

Foreningen af ​​cytogenetiske abnormaliteter med tumor egenskaber

Det er velkendt, at kromosomafvigelser afviger i CRC ved tilstedeværelse eller fravær af MSI. I vores undersøgelse blandt MSI (n = 24) og MSS (n = 62) CRC tilfælde var der statistisk signifikant forskel i hyppigheden af ​​amplifikation /deletion i alt 217 genomiske regioner i hovedsagelig fire kromosomer: chr 13, chr 17 , chr 18 og chr 20 (se tabel S1 for detaljer). I MSS tilfælde, forstærkning var hyppigere i chr 13q og chr 20Q og sletning var hyppigere i chr17p og chr18 forhold til MSI tilfælde (se figur 12). Så mens du kigger på sammenslutningen af ​​kromosomafvigelser med andre tumor egenskaber, vi stratificeret analyserne af MSI-status. Vi analyserede også MSS og MSI tilfælde kombineret og resultaterne var meget lig kun MSS sager (resultater ikke vist). Detaljerede sammenligninger af alle regioner med forstærkning og sletning i 62 MSS CRC prøver med hensyn til forskellige kræft og patientkarakteristika er præsenteret i tabel S2, S3, S4, S5, S6. Et resumé af disse analyser præsenteres i tabel 3 og tabel 4 for MSS og MSI tilfælde hhv. Blandt de MSS tilfælde (se tabel 3), vedrørende den histologiske diagnose blev sletninger på 18q12.1 og 15q15.3 oftere findes i adenocarcinom i forhold til mucinous adenocarcinom, som understøtter resultaterne af Kazama Y et al. [27]. Med hensyn til placering af tumor, nogle CIN var eksklusivt til venstre sidet CRC, herunder forstærkning på 20q13.2 og 13q34 regioner. Når tumor sortering blev betragtet, nogle KN ændringer var næsten eksklusivt til lav lønklasse tumorer, for eksempel sletning ved 18q21. Deleted18q21 region koder alt 227 transkripter (herunder multiple transkripter fra det samme gen). Overvejer kun gener med mindst 90% overlapning i regionerne aneuploidi, der var tre transskripter i den slettede 18q21 region. Disse udskrifter er fra onkogener

RAB27B

CCDC68

, tyder på, at sletning af denne region i lav kvalitet tilfælde kan være en beskyttende, reaktiv forandring. Tilsvarende amplificeret region 13q31.1 indeholder transkript fra genet

SPRY2

, som er forbundet med mikrotubuli men kan fungere som en antagonist for fibroblastvækstfaktor (

FGF

) i stimulerede celler. Forstærkningen af ​​

SPRY2

i lav kvalitet tumorer samt lymfeknude negative tumorer (se nedenfor), kan spille en vigtig rolle ved at hæmme tumorvækst og invasion funktion af

FGF

. Når vi kiggede på cytogenetiske ændringer i forbindelse med iscenesættelse, fandt vi, at forstærkning af 20q13 og sletning af 1p35 var hyppigere i fase 1 tumorer, i forhold til fase 2 og 3; hvor som forstærkning af 5p12 blev oftere set i fase 2. Med hensyn lymfeknude metastaser, flere amplifikationer (5p15.2, 5p13.1, 13q31.1 og 20q13.2) blev oftere fundet i lymfeknude negative sager i forhold til lymfeknude positive tilfælde, eventuelt tyder opformering af disse regioner at være beskyttende mod lymfeknude metastaser. Vi valideret også KN ændringer detekteres fra dette SNP-array data ved real-time PCR samt ved at køre PCR-produktet på Agilent Bioanalyzer 2100 under anvendelse af DNA 12000 chips med flere amplikoner (data ikke vist). Vi valgte to gener for denne validering eksperiment –

Cyp24A1

fra 20q13.2 regionen, forstærkning af som var signifikant associeret med lymfeknude metastaser og

RAB27B

fra 18q22.2 regionen sletning af som var betydeligt forbundet med tumor klasse i kombinerede analyser

Amplification regioner er vist i rødt.; sletning regioner er vist i blåt; regioner med ingen signifikant ændring er vist med grønt. Hver kolonne repræsenterer en enkelt prøve. Vejviser

Sammenligning med cytogenetiske fund i andre kræft

Vi sammenlignede de genomiske regioner med KN ændring identificeret i vores undersøgelse til den genomiske regioner rapporteret af andre efterforskere for at have KN ændring i andre kræftformer. Disse undersøgelser anvendes CGH arrays, snarere end de SNP arrays, der anvendes i vores undersøgelse. Tidligere undersøgelser af prostatacancer [37] – [40], lungecancer [41] – [43] og mavekræft [44] – [46] fandt nogle fælles områder af amplifikation og deletion at vi også påvist i CRC i vores undersøgelse. Den Venn diagrammer i figur 13a og 13c viser kromosomafvigelser i CRC og mindst i et andet kræft. Der var 60 fælles regioner af amplifikation og 33 fælles regioner af deletion henholdsvis hvis placering er vist i ideogram i fig 13b og 13d. Det skal bemærkes, at amplificeringer af 5p, 8Q, 20Q og dele af 9p21 og 13q13 var fælles for flere kræftformer. Tilsvarende deletioner af 8 p, 17p, en stor del af kromosom 18 og dele af 1p og 9p21 var også almindeligt at flere cancertyper. Derfor lægemidler målrettet til disse regioner kan vise lovende resultater i flere forskellige kræftformer

(a) regioner forstærkning i vores undersøgelse (rød cirkel) blev også fundet i tidligere undersøgelser af andre faste kræftformer (grøn cirkel).; flere er også kendt for at være nedreguleret af lægemidler, der er godkendt eller under udvikling (blå cirkel). (B) Placering af de fælles regioner af amplifikation i vores undersøgelse og tidligere undersøgelser af andre faste cancerformer (skæringspunktet mellem røde og grønne cirkler i fig. 13a) er vist. (c) regioner sletning i vores undersøgelse (rød cirkel) blev også fundet i tidligere undersøgelser af andre faste kræftformer (grøn cirkel); flere er også kendt for at være opreguleret af lægemidler, der er godkendt eller under udvikling (blå cirkel). (D) Steder i de fælles områder af sletning i vores undersøgelse og tidligere undersøgelser af andre faste kræftformer (skæringspunktet mellem røde og grønne cirkler i fig. 13d) er vist.

terapeutiske mål Database matcher

Den terapeutiske mål database (TTD) (Version 4.3.02, July 7, 2011) [47] er en offentligt tilgængelig database over genprodukter, der er kendt for at blive ramt af et eller flere lægemidler. Vi søgte efter gener, der overlappede med regionerne af væsentlig amplifikation og deletion i vores undersøgelse for at identificere lægemidler rettet mod de relevante gener. I alt 1.229 gener blev identificeret bosiddende i de 115 regioner med amplifikation (100% overlapning med amplifikationen region i mindst 10% af de CRC tilfælde) og 920 gener blev identificeret bosiddende i 60 regioner med deletion (100% af genet overlappende med de deleterede regioner i mindst 10% af de CRC tilfælde). Detaljerne i disse regioner er præsenteret i tabel S8 (forstærkning) og S9 (tekst udgår).

For gener placeret i forstærkning regioner, vi søgte efter lægemidler, der virker som antagonister, antistoffer eller inhibitorer. Vi fandt i alt 29 forstærkede regioner (ud af 115, se figur 13a) huser 39 gener, der i øjeblikket er omfattet af 248 forskellige lægemidler af disse typer. Det skal bemærkes, at 20 af disse regioner (ud af 29) også er amplificeret i andre kræftformer. Efter at have udelukket narkotika, der søges godkendelse status ikke er kendt, eller ophørte i enhver fase af lægemiddelforsøg, der var i alt 69 tilgængelige lægemidler (4 antistoffer, 18-antagonister og 47-hæmmere) i forskellige faser af forsøg til forskellige formål. De godkendte relevante lægemidler rettet mod disse forstærkning regioner er vist i tabel 5 (for komplet liste, se tabel S7a).

Ligeledes for gener placeret i sletning regioner, vi søgte efter lægemidler, der virker som aktivatorer , agonister eller induktorer. Vi fandt i alt 10 regioner deletion (ud af 60 identificeret i den foreliggende undersøgelse, se figur 13c) huser 11 kendte gener, der i øjeblikket er omfattet af 29 forskellige lægemidler. Det kan bemærkes, at deletion i alle disse 10 regioner også findes i andre kræftformer. Efter lignende filtrering, som vi gjorde for regioner i forstærkning, vi fandt i alt 21 tilgængelige lægemidler (1 inducer, 6 aktivator og 14 agonister) i forskellige faser af forsøg til forskellige formål (for komplet liste, se tabel S7b). Kun de godkendte relevante lægemidler rettet mod disse sletning regioner er vist i tabel 6.

Næste, vi identificeret forstærket eller fjernede gener, som endnu ikke er omfattet af nogen kendt lægemiddel i TTD. Figur 13a viser, at der er 40 flere regioner i amplifikation fælles for CRC og andre kræftformer, som endnu ikke er udforsket for lægemiddeludvikling. Disse regioner huser i alt 207 mulige gen mål (herunder en række mikro-RNA og SNO) [data ikke vist i dette papir, og vil blive behandlet i efterfølgende offentliggørelse]. Figur 13c viser også, at der er 23 flere regioner i deletion fælles for CRC og andre kræftformer, som endnu ikke er udforsket for lægemiddeludvikling.

Vi så også for agonistiske lægemidler rettet mod gener, amplifikation af som kan beskytte mod metastase. Vi fandt en række gener, oftere amplificeret i lymfeknudeceller negative tilfælde end lymfeknude positive tilfælde. Efter søgning på TTD for disse gener, fandt vi en række agonist narkotika på forskellige udviklingsstadier mod

CHRNA4, EGFL7, GRIN1, HRH3, NTSR1, PTK6

gener. Som for eksempel, Varenciline (en godkendt lægemiddel til rygestop) eller AZD1446 (fase II afsluttet for kræft og Alzheimers sygdom) er agonister til

CHRNA4

(cholinerge nikotinreceptor), og kan testes, om det vil være hensigtsmæssigt at forhindre eller forsinke lymfeknude metastaser i CRC.

diskussion

Vores undersøgelse er en af ​​de første og største til at bruge en så høj tæthed SNP array på parret frisk frosset væv (tumor og sundt) fra CRC patienter fra et sydøstasiatisk befolkning til at identificere CIN og korrelere disse abnormiteter med mange kliniske og histopatologiske parametre. For første gang har vi illustreret fortolkningen af ​​KN og BAF data fra disse SNP arrays i CRC væv at forstå de forskellige underliggende mekanismer for disse CIN. Dog kan det bemærkes, at SNP arrays ikke kan registrere translokationer. Kromosomafvigelser i CRC er blevet studeret mest ved anvendelse af enten CGH eller aCGH) [5] – [8], [10] – [12], [14] – [22]. I modsætning til SNP arrays, disse platforme brug rene og ublandede celler for fortolkningen af ​​genomiske abnormiteter og giver ikke BAF-data. Men SNP arrays ikke kræve rene prøver, eftersom BAF mønstre tydeligt angiver andelen af ​​celleblandingen (mosaicisme) i selve tumoren. Vi har præsenteret et par eksempler på dette.

Brug stort antal parrede prøver, identificerede vi en række genomiske amplifikationer og deletioner i CRC væv, som også blev rapporteret i tidligere studier, med de hyppigst rapporterede gevinster i 20Q , 13q, 7p, og 8Q og tab i 17p, 18q, 8 p, 4q, og 5q [5] – [8], [10] – [12], [14] – [22]. Andel af prøver viser CIN i et bestemt genomisk region kan variere fra undersøgelse til undersøgelse afhængigt af patientens valg og opløsningen af ​​de indberettede cytoband regioner. For eksempel amplifikation i 20q13.2, i vore umarkerede prøver, blev fundet i 24% tilfælde, sammenlignet med 43% til 81% i andre studier [5], [6], [14], [15]. Det kan bemærkes, at i serien af ​​Douglas et al. (Viser gevinst på 20q13.3 i 81% prøver) omfattede kun CIN + sager [6]. I vores undersøgelse blev deletion i 18q findes i 20% tilfælde, sammenlignet med 36% til 60% i andre undersøgelser [5], [6], [14], [15]. Inden vores prøver også, andelene af CIN i forskellige genomiske regioner var højere i MSS tilfælde end i MSI (se figur 12).

Vores undersøgelse tyder på, at visse kromosomafvigelser kan korreleres til histopatologiske undertyper for CRC, celle differentiering, tumor placering og lymfeknude metastaser, og således at dette kan være nyttige i angiver egnede behandlinger og identificere fremtidige gen mål for personlige behandlinger. Ligesom en tidligere undersøgelse [25], i venstre sidet tumorer, identificerede vi også en sletning i 18q12.1 (23% af prøverne i vores serie). Derudover vi identificeret amplificeringer i 20q13.2 og 13q22 og sletninger i 8p21.3. Ingen væsentlige amplifikationer eller sletninger blev observeret i højre-sidede tumorer i disse regioner, hvilket tyder på, at disse ændringer er specifikke for venstre-sidet CRC. Venstre- og højre-sidet tumorer udvikler via forskellige veje: tumorer med MSI er oftere findes på højre side af tyktarmen, og tumorer med CIN noget oftere findes på venstre side [11], [28], [48] . Vores undersøgelse bekræftede denne fordeling.

I vores undersøgelse, 87% af tumor prøver var adenocarcinom (for det meste placeret i venstre colon) og 13% var mucinøs adenocarcinom (hovedsageligt placeret i højre colon). Vi fandt, at deletioner i 15q15.3 og 15q21.1 var forbundet med adenocarcinom. Kazama et al (2005) viste, at mucinous adenocarcinomer er mere tilbøjelige til at vise MSI stedet CIN [27]. Men mucinøse carcinomer er mere tilbøjelige til at udvikle metastaser i lymfeknuderne og bughinden end adenocarcinom [49].

Som fundet i andre undersøgelser [10], [16], [21], [26], [ ,,,0],29], fandt vi forstærkning af 20q13.2 og sletning af 17p12 at være fælles i tidlig fase i CRC, hvilket tyder på, at disse begivenheder forekomme tidligt i CRC carcinogenese. Derudover fandt vi forstærkning af 5p15.2 og sletning af 1p36.21 at forekomme i 25% af fase I tilfælde, hvor sidstnævnte er blevet fundet tidligere at være forbundet med adenomer og tidlige stadie sygdom [29]. Imidlertid har andre forskere korreleret tab på 18q og 19p med stadium I-sygdom [16].