PLoS ONE: Sammenlignende mRNA og microRNA ekspression profilering Tre Genitourinary kræftformer afslører Fælles Kendetegnende og Kræft-Specific Molekylær Events

Abstrakt

Baggrund

Genom-dækkende genekspression profil ved hjælp dybe sekventering teknologier kan drive opdagelsen af ​​kræft biomarkører og terapeutiske mål. En sådan indsats er ofte begrænset til profilering udtrykket underskrift enten mRNA eller microRNA (miRNA) i en enkelt form for kræft.

Metode

Her er vi forudsat en integreret analyse af genomet hele mRNA og miRNA udtryk profiler af tre forskellige urogenitale kræftformer: carcinomer i blære, nyre og testikler

vigtigste resultater

Vores resultater fremhæve de generelle eller cancer-specifikke roller i flere gener og miRNA, der kan. tjene som kandidat onkogener eller undertrykkere af tumor udvikling. Yderligere komparative analyser på systemniveau viste, at betydelige afvigelser i celleadhæsion proces, p53 signalering, calcium signalering, ECM-receptor og cellecyklus-veje, DNA reparation og replikation processer og de immune og inflammatoriske respons processer var de fælles kendetegnende for humane cancere. Gene sæt viser testikelkræft-specifik deregulering mønstre blev primært impliceret i processer relateret til mandlige reproduktive funktion og generelle forstyrrelser af flere metaboliske veje og processer relateret til celle migration var de karakteristiske molekylære begivenheder for nyre- og blærekræft, hhv. Desuden har vi også vist, at tumorer med de samme histologiske oprindelse og gener med lignende funktioner tendens til at samle i en klyngedannelse analyse. Ved at vurdere sammenhængen mellem ekspression af hver miRNA og dens mål, vi besluttet, at deregulering af ‘nøgle’ ​​miRNA kan resultere i den globale afvigelse af en eller flere veje eller processer som en helhed.

Konklusioner

Denne systematisk analyse tydet de molekylære fænotyper af tre uro-genital kræft og undersøgt deres variationer på miRNA-niveau på samme tid. Vores resultater en værdifuld kilde til fremtidige undersøgelser og fremhævet nogle lovende gener, miRNA, veje og processer, der kan være nyttige til diagnostiske eller terapeutiske anvendelser

Henvisning:. Li X, Chen J, Hu X, Huang Y, Li Z, Zhou L, et al. (2011) Sammenlignende mRNA og microRNA ekspression profilering Tre Genitourinary kræftformer afslører Fælles Kendetegnende og kræft-specifikke molekylære begivenheder. PLoS ONE 6 (7): e22570. doi: 10,1371 /journal.pone.0022570

Redaktør: Xin-Yuan Guan, The University of Hong Kong, Kina

Modtaget: April 7, 2011; Accepteret: Juni 24, 2011; Udgivet: 25 Jul 2011

Copyright: © 2011 Li 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 Ministeriet for Videnskab og Teknologi i Kina, 863 program (2006AA02A301, 2006AA02A302, 2009AA022707); National Key Scientific Program Kina (nr 2011CB944303 at Y.T.-G.); National Natural Science Foundation of China (30900817); renoveringsprojektet af Shenzhen og Hongkong (ZYB200907080110A); fremme Program for Shenzhen Key Laboratory, Shenzhen, Kina (CXB200903090055A og CXB201005250016A til Z.M.-C.); og Biobank af komplekse sygdomme i Shenzhen (CXC201005260001A). 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

urogenitale neoplasmer udgøre en stor byrde på menneskers sundhed, med prostata karcinom rangeret som den mest fremherskende urogenitale tumorer efterfulgt af blære og nyre karcinom i Amerika [1], andre typer af uro-genital tumorer er relativt ualmindelige. Imidlertid blære, nyre, prostata og testikelkarcinom er top fire urogenitale tumorer i Kina [2]. Blærekræft er en af ​​de dyreste cancere på grund af nødvendigheden af ​​livslang overvågning, herunder øvre tarmkanal billeddannelse, urin cytologi, og cystoskopi fra diagnose til død [3] patient. Renalcellekarcinom (RCC) tegner sig for ca. 2% af alle kræfttilfælde, med en verdensomspændende årlig stigning på 1,5 til 5,9% [4], [5]. Testikelkræft, på den anden side, udgør mellem 1% og 1,5% af de mandlige neoplasmer og 5% af urologiske tumorer i almindelighed, og det er den mest almindelige cancer diagnose hos mænd i alderen 15 til 35 [6], [7 ]. Desuden epidemiologiske undersøgelser viser, at der er en klar tendens i retning af en stigende forekomst af testikelkræft i de fleste industrialiserede lande i Nordamerika, Europa og Oceanien i de seneste årtier, selv om der observeres betydelige forskelle i incidensrater mellem nabolande [8].

på trods af intensiv indsats fra mange forskere gennem de seneste år, de nøjagtige mekanismer involveret i initiering og progression af disse uro-genital kræft stort set uklar. Transitional cell carcinoma (TCC) i blæren er den mest almindelige (-90%) histopatologisk type blærekræft. Mange faktorer, herunder kromosomale anomalier, genetiske polymorfier og genetiske og epigenetiske ændringer, menes at bidrage til tumorigenese eller progression af TCC [9]. Tilsvarende er også foreslået flere miljømæssige og genetiske faktorer at være forbundet med udviklingen af ​​klare celle renalcellecarcinom (ccRCC), som er den mest almindelige undertype (-70%) af renalcellecarcinom [10]. I tilfælde af testikulære kimcelletumorer (TGCT), det fremherskende (90-95%) undertype af testikelkræft, tidligere genom-dækkende ekspressionsanalyse eller målrettede studier undersøgte alfa-fetoprotein (AFP) mRNA-niveauet i atypiske seminomer viste, at seminomer og embryonale karcinomer kan udvikle gennem fælles molekylære mekanismer [11].

Vores tidligere arbejde på ccRCC viste, at samtidig profilering udtrykket mønstre af mRNA og miRNA i samme panel af kræftpatienter ved hjælp af et massivt parallel sekventering platform (Illumina GA II) er en yderst integrativ og reproducerbar måde at dissekere den molekylære basis for human cancer [12]. Her har vi først genereret hel-genom udtryk profiler af protein kodning gener i TCC og TGCT og karakteriseret udtrykket mønstre af miRNA i TGCT. Kombineret med resultaterne af vores tidligere undersøgelser af ccRCC [12] og TCC [13], systematisk sammenligning af de tre forskellige urogenitale cancere på både mRNA og miRNA niveauer i alt 27 patient-matchet tumor-normal væv par identificerede multiple gener og miRNA, der var ensartet dereguleret i alle tre urogenitale cancere eller udelukkende deregulerede i samme slags cancer. Desuden system-niveau eller sti-analyse fremhævede også roller fælles ændringer i flere kræft veje og kræft-specifikke molekylære begivenheder i tumor udvikling.

Resultater

Et øjebliksbillede af mRNA og miRNA profilering resultater genereret i TGCT, TCC og ccRCC

Et stort antal udskrifter viste konsistente mønstre af udtryk blandt patienterne (syv TGCTs, ti TCCs og ti ccRCCs) med samme kræft i. I forhold til den matchede normal kontrol, blev væsentligt forskelligt udtryk i alt 3181, 4321 og 4596 mRNA (absolutte værdi af log forhold

2 ≥1, FDR≤0.01) i TGCT, TCC og ccRCC hhv. Antallet af miRNA betydeligt liberaliseret i disse tre kræftformer var 254, 226 og 118, henholdsvis (absolutte værdi af log forhold

2 ≥1,

P

≤0.01). Statistiske metoder til bestemmelse af differentielt udtrykte gener og miRNA er beskrevet tidligere [12], og fuld lister over liberaliserede mRNA og miRNA kan findes i tabel S1 og S2, hhv. Som rapporteret i vores tidligere undersøgelser [12], [13], resultaterne af vores hel-genom udtryk analyse korrelerede godt med uafhængige qPCR valideringsresultater, hvilket er udtryk for den gode pålideligheden af ​​vores sekventering tilgang og analytisk pipeline.

som vist i figur 1, var der 103 og 185 gener, der blev detekteret at være opreguleret eller nedreguleret konsekvent i alle de tre kræftformer henholdsvis, og kun ni og otte miRNA de viste konsekvent op- og nedregulering mønstre, henholdsvis. Antallet af gener og miRNA, der blev liberaliseret (op eller ned) kun i TGCT var 1819 (527 opreguleret og 1292 nedreguleres) og 150 hhv. Vi observerede også 2,697 gener og 124 miRNA udviser væsentlige udtryk ændringer kun i TCC og 3.182 gener og 69 miRNA blev udelukkende dereguleret i ccRCC. De resterende numre i figur 1 repræsenterer gener og miRNA, der var ensartet dereguleret i to af de tre urogenitale kræftformer.

Venn diagrammer illustrerer overlappende forhold mellem antallet af op-regulerede gener (A), down-regulerede gener (B), opreguleret miRNA (C) og ned-regulerede miRNA (D) blandt disse kræftformer.

Pathway berigelse af gener betydeligt liberaliseret i de tre kræftformer

Alle af de gener, der blev dereguleret i hver af de tre kræftformer blev anvendt som input til DAVID bioinformatik ressource separat for at identificere de væsentligt deregulerede veje [14]. De resulterende lister over Kegg veje betydeligt beriget (

P

≤0.05) i liberaliserede gener i TGCT, TCC og ccRCC er anført i tabel S3. Som illustreret i figur 2 blev celleadhæsionsmolekyler (CAM’er) pathway påvirkes i alle tre kræftformer. Andre veje afbrydes i to cancere inkluderet p53 signaleringen og ECM-receptor og cellecyklus-veje, som blev afbrudt i TCC og ccRCC, og calcium-signalvejen, som blev afbrudt i TCC og TGCT. Den cytokin-cytokin receptor-interaktion pathway blev påvirket i både TGCT og ccRCC. Især blev kemokinet signalvejen også væsentligt beriget i liberaliserede gener i TCC, som indikerede, at forstyrrelse af den normale funktion af cytokiner kan være en fælles molekylær begivenhed i tumor udvikling [15]. Andre veje, der blev berørt kun en enkelt type af cancer (f.eks MAPK signalering i TCC og glycolyse i ccRCC) er også illustreret i figur 2. Interessant som bemærket i tidligere undersøgelser, måske globale nedregulering af flere metaboliske veje være en karakteristisk fænotype af ccRCC, i hvert fald i forhold til de to andre kræftformer profilerede.

Kegg veje betydeligt beriget (

P

≤0.05) med differentielt udtrykte gener er illustreret, og de menneskelige smitteveje manuelt fjernet. Veje, der var betydeligt beriget i alle tre kræftformer er afbildet i rød, der er beriget med to kræftformer er i gult, og dem, beriget med kun én kræft er i grønt.

Gene Ontology (GO) berigelse analyse af gener udtrykkes forskelligt i de tre kræftformer

gensæt viser den samme deregulerede ekspressionsmønstre i forskellige cancertyper eller gener viser cancer-specifik ekspression deregulering menes at være funktionelt vigtigt for de tumorgene processer [16]. Således har vi undersøgt alle gener, der udviste de samme deregulering mønstre i to eller tre uro-genital kræft og alle gener, der var udelukkende liberaliseret i kun én kræft mod GO-databasen til at identificere de markant deregulerede GO biologisk proces vilkår (korrigeret

P

≤0.05). De detaljerede resultater af GO berigelse analysen er anført i tabel S4. For de 288 gener, der viste de samme deregulering mønstre i alle de tre kræftformer, de fleste af den ekstremt beriget GO biologisk set var relateret til cellecyklus-processen (justeret

P

≤5.0 × 10

-05) . Andre vigtige biologiske processer, der var signifikant beriget med gener dereguleret i hvilke som helst to af de tre kræftformer inkluderet udviklingsprocessen, celleadhæsion og den celledifferentiering proces, som blev ramt i TGCT og TCC; immun- og inflammatorisk respons proces, som blev ramt i TGCT og ccRCC; og DNA replikation og reparation processer, der er omfattet i TCC og ccRCC. Bemærkelsesværdigt, vi også observeret, at gen-sæt, der viser TGCT-specifikke deregulering mønstre primært var impliceret i processer relateret til mandlige reproduktive funktion, såsom spermatogenesen, befrugtning og sædcelleantal udvikling [17]. Gener udelukkende dereguleret i TCC blev beriget i biologiske processer vedrørende tumorindtrængen og metastase, såsom udviklingsprocessen, celle (-matrix) adhæsion, celledifferentiering, celle bevægelse og celle junction organisation [18]. Mange gener, der blev deregulerede kun i ccRCC var impliceret i processer associeret med immunresponset og transmembrane transport af forholdsvis små molekyler.

Gene Expression korrelerer med tumortyper

Vi næste undersøgt forskellene i genet udtryk profiler, som kunne anvendes til at skelne mellem, eller give biologiske indsigt i de molekylære forskelle i tumorerne med særskilte histologiske oprindelse. Af de 596 gener, der blev dereguleret i alle de tre cancere (tabel S5), blev 64 differentielt udtrykt (absolutte værdi af log

2-forhold ≥1, FDR ≤0.01) i mindst 75% af de 27 patienter. Som vist i figur 3, ukontrollerede hierarkisk gruppering af tumorprøverne baseret på de relative ekspressionsniveauer af disse 64 gener viste, at tumorer med den samme histologiske oprindelse generelt tendens til at samle (undtagen TGCT T17 og T18), og at disse gener kunne opdeles i fem store klynger viser forskellige ekspressionsmønstre blandt tumorer. Gener i klynge 1 og cluster 2 var overvejende opreguleret og nedreguleret i de fleste tumorer sekventerede henholdsvis. I modsætning hertil gener samlet i klynge 3 var opreguleret i ccRCC men ned-udtrykt i TCC og TGCT.

Den differentielle udtryk værdi matrix af 64 gener med absolutte værdi af log

2 forholdet ≥1 og FDR≤0.01 i mindst 75% af 27 patienter blev anvendt til at udføre ukontrollerede hierarkisk klyngedannelse. De forskellige tumor typer (mærket i top, B, TCC, T, TGCT, K, ccRCC) blev grupperet af opregulering (rød) og nedregulering (grøn) mønstre af tilsvarende gener (opført lodret ved deres officielle gen symbol ).

dereguleret ekspressionsmønstre af miRNA i de tre uro-genital kræftformer

i denne sammenlignende undersøgelse, vi observeret, at over halvdelen (17/31) af de miRNA, der var afvigende udtrykt i alle de tre kræftformer udviste konsistente ekspressionsmønstre (figur 1C og 1D). Mange af disse miRNA (såsom miR-142-3p, miR-155, miR-21 og miR-210), der var kendt for at fungere som “onkogener” i tidligere undersøgelser blev observeret at være ensartet opreguleret, mens andre potentielle ‘ tumorsuppressorer ‘såsom lad-7c og miR-214 blev nedreguleret i vores undersøgelse (revideret af Ramiro Garzon et al. [19] og Aurora Esquela-Kerscher et al. [20]). En stor del af de deregulerede miRNA viste også kræft-specifikke ekspressionsmønstre (figur 1C og 1D). Overensstemmelse med andre undersøgelser af TGCT [21], [22], MIR-372 og MIR-373 er ​​blevet foreslået at fungere som onkogener, og blev fundet at være opreguleret udelukkende i TGCT samt stjerneform MIR-373 * i vores undersøgelse, hvilket yderligere bekræfter deres særlige roller i TGCT udvikling. miRNA udelukkende dereguleret i de to andre kræftformer inkluderet MIR-143 og MIR-195, der blev nedreguleret i TCC. miR-122, en tidligere indregnet tumor suppressor, der havde vist sig at være specifik for leverkræft [23], blev opreguleret i ccRCC.

Som vist i tabel 1, vi også bemærket, at et betydeligt antal miRNA familier blev dereguleret i to eller tre typer af kræft. Flere medlemmer af miR-8 familie, hvis foreninger med humane kræftformer var blevet rapporteret gentagne gange [24], [25], udstillet varieret udtryk mønstre i disse tre kræftformer. Der blev også observeret Andre miRNA familier (såsom miR-199, miR-17 og miR-506 familier), der ikke har en forudgående indføring i kræft undersøgelser skal dereguleret enten konsekvent eller inkonsekvent i to eller tre tumortyper i denne undersøgelse (tabel 1). Interessant, vi identificeret tre ejendommelige miRNA familier eller klynger, der udviste TGCT-specifikke opreguleret ekspressionsmønstre (tabel S2). 42 medlemmer af miR-515 familie (miR-515-527) og otte medlemmer af miR-302-367 klynge (miR-302a, miR-302a *, miR-302b, miR-302b * miR-302c, miR- 302d, miR-302d * og miR-367) var kun opreguleret i TGCT og ikke i de to andre kræftformer, og tre medlemmer af miR-105-767 klynge (miR-105, miR-105 * og miR-767 -5p) blev rangeret som top ti opreguleret miRNA i TGCT.

Pearsons korrelation mellem ekspressionsniveauerne af differentielt udtrykte miRNA og deres potentielle målgener

Vi derefter undersøgt biologiske relevans af de væsentligt deregulerede miRNA ved at vurdere sammenhængen mellem ekspressionsniveauerne af hver miRNA og alle dens forudsagte målgener. Væsentlige korrelationer (

P

≤0.05) blev fundet mellem 77, 196 og 444 miRNA-mRNA par i TGCT, TCC og ccRCC henholdsvis (tabel S6). GO biologiske processer, der blev beriget med disse signifikant korreleret målgener blev bestemt ved hjælp af DAVID, og ​​berigede GO kategorier er opført i tabel S7 for TGCT, TCC og ccRCC hhv. Multiple kerner regulatoriske processer eller signalveje, der sandsynligvis vil være af funktionel betydning for tumorudvikling, herunder udviklingstoksicitet proces, JAK-STAT kaskade, celledifferentiering, celle bevægelse og andre processer, der er forbundet med celledød eller apoptose regulering, blev alle forventes at være under den potentielle indflydelse af deregulerede miRNA.

Ved omhyggelig undersøgelse af de enkelte miRNA, der negativt korreleret med ekspressionsniveauerne af deres målgener, fandt vi, at miR-367 (der hører til miR-302-367 klynge nævnt ovenfor) var udelukkende opreguleret i TGCT og prognoserne mål

CDKN1C

, en præget gen, som er karakteriseret ved hyppige tab af prægning i esophageal og brystkræft, blev også nedreguleret i TGCT (

r

= -0,59,

P

= 0,024) [26], [27]. En anden miRNA, miR-195, blev nedreguleret og dets mål

MAP7

, som overvejende udtrykkes i celler af epitelial oprindelse og er i stand til at stabilisere mikrotubuli, blev observeret at være opreguleret i TCC (

r

= -0,48,

P

= 0,031) [28].

Som forventet blev ekspressionsniveauerne af nogle miRNA signifikant korreleret med flere målgener. 43 forudsagt målgener under regulering af opreguleret miR-19a /b blev alle nedreguleret i TCC, og 11 af dem blev forudsagt at være reguleret af både miR-19a og miR-19b (tabel S6). Desuden tre miRNA MIR-20b, MIR-363 og MIR-30c, blev alle udelukkende nedreguleret i ccRCC viste også signifikant korrelation med ekspressionsniveauerne af 23, 25 og 37 i deres forudsagte målgener (tabel S6) . Især blev de korrelerede målgener af miR-20b primært impliceret i reguleringen af ​​metaboliske processer (justeret

P

= 0,037), og tre af målene (

JAK1

,

CCND2

og

SPRED1

) deltage i reguleringen af ​​JAK-STAT-signalvejen. Der blev imidlertid ikke beriget biologisk proces findes i de korrelerede målgenprodukter sæt MIR-30C og MIR-363.

Discussion

Den foreliggende undersøgelse gav en integreret oversigt over tre urogenitale cancere baseret på deres hel-genom ekspressionsprofiler af både mRNA og miRNA. Alle matchede tumor-normal prøve par fra patienterne 27 cancer var forberedt og sekventeret med de samme protokoller på samme platform, og de resulterende rå sekventering data blev også forelagt lignende indledende analyser [12]. Således har vi antaget, at de tekniske variationer som følge af inter-laboratorium eller inter-platform forskelle skal være minimal eller ubetydelig i denne undersøgelse. Vores resultater viste, at den sammenlignende analyse af forskellige kræftformer kunne give yderligere dybdegående indsigt i de molekylære mekanismer i tumorigenese systemniveau som ellers relativt vanskelige at tydes ved at fokusere på kun en enkelt form for kræft. Endvidere har vi opnået udtrykket profiler af miRNA og protein-kodende gener i alle 27 patienter. Integrativ analyse af mRNA og miRNA udtryk profiler lettede identifikationen af ​​deregulerede biologiske processer eller veje, der kan være under regulering af miRNA, som til gengæld kunne tjene som ideelle terapeutiske mål [29].

Forskning i de seneste årtier har foreslog, at transformation af normale celler til maligne kræftformer kan være omfattet af flere fælles regler [30]. Vores sammenlignende analyse af de tre forskellige urogenitale cancere afslørede også de fælles fysiologiske forandringer i tumorceller. Betydelig deregulering af udviklings- og differentiering processer og de mekanismer, der styrer cellens cyklus i to eller flere kræftformer viste, at de dedifferentierede tumorceller var ufølsomme over for de hæmmende (anti-vækst) signaler, der normalt ville blokere indrejse i en aktiv cellecyklus tilstand. Deregulering af p53 signalveje kan lette både angiogenese og resistens over for apoptose [31]. Aberration af knasterne pathway og ECM-receptorer gør kræftceller til at undslippe deres primære tumor masserne, invadere tilstødende væv og kolonisere andre steder [32], [33]. Derudover, som påvist i vores undersøgelse, hyppig deregulering af cytokinet-relaterede veje samt immun- og inflammatorisk respons processer er et andet fælles kendetegn for human cancer [34]. For mange faste tumorer, cytokiner, sammen med CAM’er, spiller en vigtig rolle i induktionen af ​​antitumor immunresponser og tumorafstødning i tumormikromiljøet hvor immun- og maligne celler interagerer [35]. Desuden seneste nye data antydede, at kræft-relaterede betændelse bidrager til spredning og overlevelse af tumorceller og forbundet denne inflammation til den terapeutiske respons og prognose af kræftpatienter [36].

Systematiske sammenligninger af tre uro-genital kræftformer også vist, at et stort antal deregulerede gener blev beriget i specifikke veje eller processer, som karakteriserer distinkte biologiske opførsler af hver kræft. Gensæt udelukkende dereguleret i TGCT er hovedsageligt involveret i mandlige reproduktion-relaterede processer såsom spermatogenese sædcelleantal udvikling og gødskning, hvilket indikerer, at normal testikelfunktion var blevet tabt under omdannelsen af ​​normale somatiske celler til tumorceller. I mellemtiden blev der kun observeret global nedregulering af flere metaboliske veje og betydelig deregulering af biologiske processer relateret til blod koagulation, lipid og ion transport i ccRCC. Som tidligere rapporteret, kan forstyrrelse af intravaskulær koagulation resultere i nyre læsioner [37]. Den unikke udtryk profil TCC var præget af betydelig deregulering af processer knyttet til tumorindtrængen og metastase. I overensstemmelse med sine molekylære fænotyper, TCC opfører også unikt i forhold til de kliniske funktioner og prognose. Det anslås, at ca. 70% af TCC patienter tilstedeværende overfladiske non-muskel-invasiv tumorer, der ikke er livstruende, men har tendens til at gentage sig; de resterende tilfælde udgør muskel-invasive tumorer er sædvanligvis ved en høj risiko for død i forbindelse med fjernmetastaser [38].

Klassifikation af cancer baseret på ekspressionsmønstre for vigtige molekylære markører, der kan anvendes til cancer diagnose, prognose og forudsigelse var blevet bredt beskrevet og anvendt i tidligere undersøgelser [39]. I denne undersøgelse hierarkisk klyngedannelse af gener dereguleret i størstedelen (over 75%) af patienterne profilerede kan generelt klassificere tumorerne i grupper med samme histopatologiske manifestationer (Figur 3). Gener i klynge 1 er domineret af onkogener, der er opreguleret i de fleste tumorer, såsom

CCND1

,

PERP

RRM2

[40], [41], [42]. Desuden

TCF19

koder for en transkriptionsfaktor, antages at spille en central rolle i reguleringen af ​​ekspressionen af ​​målgener. Genproduktet af

CCNB1

(cyclin B1) og cdc2 dannelse modningen-fremmende kompleks, hvilket er vigtigt for at stimulere mitose [43]. Produktet fra

CENPF

kan spille en rolle i kromosom segregering under mitose [44] og kan anvendes som en værdifuld markør for nasopharyngeal carcinoma progression [45]. I modsætning hertil gener tilhører klynge 2 tabt signifikant deres ekspression i de fleste af de urogenitale neoplasmer profilerede. Mange gener grupperet i klynge 2 er anerkendt som kandidat tumorsuppressorer i tidligere undersøgelser. Methylering-associeret dæmpning af

FAM107A

blev identificeret i de tre urogenitale tumorer [46]. Proteinproduktet af

DCN

(decorin) er i stand til at undertrykke væksten af ​​forskellige tumorceller [47], [48], [49].

TCF21

var afvigende methyleret og bragt til tavshed i hoved og hals pladecellekræft og ikke-småcellet lungecancer [50];

C2orf40

blev hypermethyleret og transkriptionel tavshed i kolorektal cancer og gliom, og dens overekspression førte til et signifikant fald i cellevækst [51]. Samlet, selvom de fleste af gener, der er nævnt ovenfor, blev kendt for andre kræftformer, deres abnormiteter i uro-genital tumorer blev sjældent rapporteret før. Vores resultater fremhævet deres generelle effekter i TCC, TGCT og ccRCC. Som gener med lignende ekspressionsmønstre eller funktioner tendens til gruppe sammen, andre gener (fx

TCF19

) i klynge 1 og 2, kan også være ansvarlig for vigtige funktioner i disse tre kræftformer og dermed er værdig til yderligere opmærksomhed i fremtidige studier.

Derudover har vi også identificeret en delmængde af gener (klynge 3), der var opreguleret i ccRCC men nedreguleret i TCC og TGCT. Ekspressionen af ​​

CNN1

er et sent stadium differentiering markør for glatte muskelceller, og et fald i

CNN1

er forbundet med underudviklede renale tumorkar, der mangler integritet [52], [53]. Tre gener (

AMOTL1

,

CAV1

og

COL15A1

) i denne klasse blev funktionelt associeret med angiogenese processen.

AMOTL1

styrer cellemigrering og celle-celle adhæsion in vivo under angiogenese [54].

CAV1

øger dannelsen af ​​endotel kapillærer [55] og undertrykkelse af dets udtryk ved antisense oligodeoxynucleotider forringer angiogenese proces

in vitro

in vivo

[56]. Desuden overekspression af

CAV1

i ccRCC var blevet dokumenteret tidligere og menes at være vigtig for udviklingen af ​​ccRCC [57], [58]. Vaskulære systemer i forskellige tumorer er usædvanligt variabel i deres størrelser, former og forgrenede mønstre og er normalt ikke organiseret i den konventionelle hierarki af arterioler, kapillærer og vener [59]. Renalcellecarcinom er en vaskulær-rige tumor, og vi forestillede den mulighed, at større tumormassen er, jo mere kompleks vaskulære system tumoren behov for ernæring. Således bør adaptive overekspression af angiogenese-relaterede gener være afgørende for proliferation af tumorceller i den enorme masse af ccRCC.

miRNA er en vigtig klasse af små ikke-kodende RNA’er, der er i stand til at regulere tidsmæssige og vævsspecifikke ekspressionsmønstre af protein-kodende gener i post-transkriptionel niveau, blokering oversættelse og /eller fører til mRNA nedbrydning [60]. miRNA spiller en aktiv rolle i tumorigenese ved at regulere ekspressionen af ​​deres målgener, hvilket resulterer i en afvigelse af flere centrale biologiske processer eller veje [20], [61]. Vores analyse identificeret en række kommenterede cancer-associerede miRNA som miR-142-3p, miR-155, miR-21, miR-210, lad-7c og miR-214 udviser konsekvent deregulering i TCC, TGCT og ccRCC, der kan foreslå deres generelle indvirkning på udvikling af menneskelige kræft. Nogle miRNA familier eller klynger som helhed var også væsentligt dereguleret i vores undersøgelse (tabel 1). De observerede co-ekspressionsmønstre for disse miRNA familier eller klynger forventedes, som andre undersøgelser havde foreslået, at de fleste af de kendte miRNA er tandem grupperet og transskriberes som polycistroniske primære transkripter [62], [63]. miR-8 (også kendt som “miR-200”) familie udstillet forskellige mønstre i TCC, TGCT og ccRCC i vores undersøgelse. Nedregulering af MIR-8 familie blev identificeret i forskellige cancertyper, såsom bryst-, ovarie- og pancreatiske neuroendokrine tumorer, og inhibering af MIR-8-familien inducerer epitel-til-mesenchymal overgang (EMT), der opfattes som et væsentligt første skridt i tumormetastase [24], [25], [64]. Interessant overekspression af MIR-8 familie har også vist sig at øge muse brystcancer celle kolonisering til dannelse fjerne metastaser [65]. Kort sagt kan MIR-8-familien spiller forskellige roller i forskellige humane cancere, og vore data også foreslået deres forskellige roller i uro-genital kræftformer.

Integrative korrelationsanalyse af ekspressionsniveauerne af miRNA og deres forudsagte målgener i de tre kræftformer yderligere fremhævet virkningerne af visse miRNA på tumor udvikling. Af det store antal af mål hvis ekspressionsniveauer korrelerede negativt med MIR-19a og /eller MIR-19b i TCC (tabel S6), blev mange gener kendt for at være associeret med cancer baseret på tidligere funktionelle undersøgelser. For eksempel, et produkt af målgenet

ARRDC3

kan binde og nedbryde ITGβ4 protein, som påvirker proliferation, migration og invasion af brystkræftceller

in vitro

[66]. Ekspressionen af ​​et andet mål,

CBX7

, aftager med malignitet kvalitet og neoplasi fase i kræft i skjoldbruskkirtlen [67] og er forbundet med en mere aggressiv fænotype i pancreascancer [68]. , Mente vi, at nedregulering af miR-19a og miR-19b også kan fremme tumorigen proces med TCC. En anden miRNA værdig varsel er miR-20b i ccRCC, som målrettet 3 gener (

JAK1

,

CCND2

SPRED1

) deltagelse i JAK-STAT signalering. Nedregulering af miR-20b kan derfor føre til aktivering af JAK-STAT vej, som er blevet dokumenteret i mange kræft undersøgelser [69], [70], [71], [72]. Slående, at ned-regulerede mål for miR-20b er hovedsageligt involveret i mange metaboliske processer (justeret

P

= 0,037), hvilket kan delvis forklare den karakteristiske fænotype af ccRCC (global deregulering af flere metaboliske veje i ccRCC som vist i figur 2).