Abstract
kromosom ustabilitet (CIN) spiller en avgjørende rolle i tumorutvikling og forekommer hovedsakelig som følge av enten missegregation av normale kromosomer (MSG) eller strukturell omorganisering (SR). Men lite er kjent om de respektive kromosom mål av MSG og SR og måten disse prosessene kombineres innenfor svulster til å generere CIN. For å løse disse spørsmålene, karyotyped vi en rekke av 96 nesten diploide kolorektal kreft (CRC) og fremstående kromosomforandringer generert av enten MSG eller SR i tumorceller. Åtti-tre svulster (86%) er presentert med kromosomavvik som inneholdt både MSGs og SRS i varierende grad, mens alle 13 andre (14%) viste normal karyotype. Ved hjelp av en maksimum sannsynlighets statistisk metode, kromosomer påvirket av MSG eller SR, og sannsynligvis vil representere endringer som er valgt for i løpet av tumorprogresjon ble funnet å være forskjellige og stort sett utelukker hverandre. MSGs og SRS ble ikke tilfeldig assosiert innen svulster, opptegning to store veier av kromosom endringer som besto av enten kromosom gevinster ved MSG eller kromosom tap av både MSG og SR. CRC viser mikro ustabilitet (MSI) presenteres med enten normal karyotype eller kromosom gevinster mens MSS (mikro stabil) CRC viste en kombinasjon av de to veier. Samlet utgjør disse dataene gir ny innsikt i de respektive involvering av MSG og SR i nær diploide kolorektal kreft, og viser hvordan disse prosessene målrette ulike deler av genomet og resultere i bestemte mønstre av kromosomforandringer i henhold til MSI status.
Citation: Muleris M, Chalastanis A, Meyer N, Lae M, Dutrillaux B, Sastre-Garau X, et al. (2008) kromosom Ustabilitet i nærheten-Diploid Colorectal Cancer: A Link mellom tall og struktur. PLoS ONE 3 (2): e1632. doi: 10,1371 /journal.pone.0001632
Academic Redaktør: Dong-Yan Jin, University of Hong Kong, Kina
mottatt: 8 oktober 2007; Godkjent: 21 januar 2008; Publisert: 20 februar 2008
Copyright: © 2008 Muleris 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 delvis støttet med tilskudd fra Association pour la Recherche contre le Cancer (ARC n ° 3946) og GEFLUC (Groupe des entre françaises dans la lutte contre le cancer). AC var mottaker av et fellesskap fra le Ministère Français de la Recherche (MRT)
Konkurrerende interesser:.. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer
Innledning
Det det er påvist at kromosomene viser ikke-tilfeldige endringer i kreftceller. Disse inkluderer strukturelle rearrangements (SRS), f.eks slettinger, presiseringer eller trans som oppstår brudd i DNA, samt endringer i antall intakte kromosomer, kjent som hel-kromosom missegregations (meld), med opprinnelse fra feil i celledelingen (mitose). Som et resultat av akkumulering av slike prosesser, er kromosomal ustabilitet (CIN) som er kjent for å spille en nøkkelrolle i tumorutvikling. Men lite er kjent om den eksakte bidraget av MSG og SR i CIN og om de virke synergistisk i løpet av tumorprogresjon. Selv om kromosom omorganisering er en veldokumentert prosess assosiert med tumorigenesis, er bidraget fra hel-kromosom Aneuploidy til tumorutvikling fortsatt gjenstand for kontroverser. Kolorektal kreft (CRC) er klassifisert i to store molekylære undergrupper: CIN og MSI (for «mikro ustabilitet», også kalt MIN). MSI CRC utgjør ca 15-20% av sporadiske kolorektal kreft. Det er en veldefinert subtype at resultatene fra et tap av DNA mismatch reparasjon (MMR) -funksjonen, sekundært til inaktivering av MMR gener. Ved å unnlate å reparere spontane feil som oppstår under replikering, disse svulstene akkumulere rammeskifte mutasjoner som påvirker tumorsuppressorgener inneholder kodende gjentatte sekvenser [1]. MSI svulster antas å være nær-diploid med få, om noen, karyotypic abnormiteter. Omvendt, CIN ble funnet å forekomme i ikke-MSI kreft (eller MSS for «mikro stabil») som representerer den store majoriteten av CRC og er dyktig for mismatch reparasjon. Selv observert i ca 80% av sporadiske kolorektale svulster, er CIN fenotype mer dårlig definert enn MSI. Opprinnelig brukt for å beskrive svulster som viser en høy grad av intercellulære heterogenitet i kromosomantall, fastslått ved tellinger for et begrenset sett av kromosom-spesifikke sentromerer [2], ble CIN ytterligere anvendt for å beskrive kreft med enten aneuploid eller polyploid DNA-innhold, målt ved Cytometry eller cytogenetikk, eller flere gevinster eller sletting av kromosomer eller kromosomarmer, eller hyppige tap av heterozygositet (LOH). I dag er det ingen konsensus for den eksperimentelle metode som skal anvendes eller minimum hastighet av kromosomal ustabilitet som kreves for å definere CIN tumorer. Dette resulterer i mye strøm forvirring i litteraturen angående forholdet mellom MSI og CIN å følge fremgangsmåten som brukes til å estimere CIN i slike CRC. Selv om MSI og CIN ble ansett gjensidig utelukkende, både våre tidligere data og nyere studier tyder på at noen MSI svulster kan også vise tegn på CIN, selv om omfanget og karakteren av denne overlappingen gjenstår å fastslå [3] -. [8]
cytogenetikk gir en morfologisk tilnærming til CIN at i forhold til molekylære studier gjør det mulig å enkelt skille MSGs fra SRS. Her har vi brukt denne tilnærmingen til mer presist karakter CIN i en rekke av 96 nesten diploide kolorektal primære svulster som ble prospektivt samlet inn over en 10 års periode. Nær-diploide tumorer ble valgt på grunn av tvetydigheten involvert i å bestemme gevinster og tap i polyploide svulster som har gjennomgått endoreduplication. Faktisk tolkning av alle numeriske kromosomendringer observert i en triploid svulst for eksempel, er helt annerledes om en slik svulst er regnet som en diploid svulst som har fått mange kromosomer eller som har gjennomgått endoreduplication med ytterligere påfølgende kromosom tap til nå triploidy. I det foreliggende arbeid ble det nær-diploide CRC definert som de som har et antall kromosomer mellom 35 og 57, i henhold til det internasjonale systemet for cytogenetisk Nomenclature [9]. De utgjør 50,2% av våre første rekke karyotyped CRC (data ikke vist), som er konsistent med tidligere studier som har vist at diploid brøkdel av CRC å være rundt 40% ([10], for gjennomgang). Vi har undersøkt i detalj naturen og målene av CIN i disse tumorene. Ved å skille kromosomforandringer generert av MSG eller SR, var vi i stand til å lage en liste over kromosomer eller kromosomale regioner målrettet av MSG og SR og å studere hvordan disse prosessene var assosiert innen svulster i å generere CIN. Vi har også sett på forskjeller i natur CIN mellom MSI og MSS undergrupper av CRC. Ny innsikt om rollen CIN i CRC ble oppnådd som tillot oss å foreslå et nytt perspektiv på kreftutvikling i nær-diploid CRC som tar hensyn til både deres cytogenetiske og molekylær funksjoner.
Resultater
Missegregations og strukturelle rearrangements kromosomer målrette ulike deler av svulsten genomet i nær diploide CRC
en serie med 96 nesten diploide kolorektal tumorer ble analysert blant disse 13 tilfellene viste en normal karyotype. Det totale antall hel-kromosom gevinster var sammenlignbar med hel-kromosom tap (224 og 189 henholdsvis Chi2 = 2,96, p = 0,10). Hel-kromosom gevinster og tap som involverer individuelle kromosomer (Supplementary Tabell S2) ble slått sammen og fordelingen av missegregated kromosomer ble testet ved hjelp av en sannsynlighet statistisk modellering. Frekvenser av missegregation for enkelte kromosomer varierte 0-54% (figur 1A). Den høyeste sannsynligheten ble observert for to grupper som inneholder 12 kromosomer hver, med p1 = 0,42, p2 = 0,13 og alfa = 0,46. Den første gruppe består, ved å redusere hyppigheten av missegregation, kromosom 18, 20, Y, 13, 7, X, 12, 14, 15, 8, 4 og 6. Denne gruppe er egnet til å representere målet kromosomer som missegregation er valgt for i løpet av svulst evolusjon. For de fleste av disse kromosomer, ble en klar tendens observert mot enten gevinst (kromosomer 7, 12, 13, 20 og X) eller tap (kromosomer 4, 14, 15, 18 og Y) (Figur 1b). Den andre gruppen er sannsynlig å representere bakgrunn av kromosom ustabilitet oppstår ved MSG i kolorektal tumorer. Den samme tilnærmingen ble søkt om kromosomer som er involvert i strukturelle rearrangements. Frekvenser av rearrangements for individuelle kromosomer varierte 0 til 42,7% (figur 1C). Sannsynligheten statistisk modellering (p1 = 0,38, p2 = 0,07, a = 0,58) viser at blant de involverte SRS kromosomer, bare kromosomer 17, 1, 8, 13, 6, 5, 11, 10, 9 og 4 vil sannsynligvis representerer målet kromosomer som er valgt for under tumorprogresjon. For alle disse kromosomene unntatt 4, 9 og 11, ble en klar tendens observert mot enten kromosom arm gevinst (8Q, 13q og VED BETJENING 17Q) eller tap (1p, 5q, 6Q, 8p, 10Q og 17p) (figur 1D). Blant de totale ubalanser som følge av tegningsretter, slettinger var dobbelt hyppigere enn gevinster (197 versus 101, henholdsvis Chi2 = 30,92, p 0,001, se Utfyllende Tabell S3). En sammenstilling av kromosom mål for MSG og SR er representert i figur 2. Med unntak av kromosomer 4, 6, 8 og 13, disse var gjensidig utelukkende (kromosomer 7, 12, 14, 15, 18, 20, X, Y for MSG sammenlignet med kromosomer 1, 5, 9, 10, 11, 17 for SR), fremhever det faktum at disse prosessene hovedsakelig rettet mot forskjellige partier av tumoren genomet i nær-diploide CRC.
Frekvensene MSG (A) med deres resulterende gevinster og tap (B) og frekvenser av SR (C) med deres resulterende gevinster og tap (D) er representert. Den stiplede linjen representerer cut-off-verdien angitt av sannsynligheten statistisk modellering som diskriminerer kromosomer som sannsynligvis vil bli valgt for under tumorprogresjon (rød) fra de som utgjør bakgrunnen for kromosom ustabilitet (grå). I B og D representerer hver bar prosentandelen av tap (lavere) eller gevinst (øvre) av et kromosom (B) eller kromosom arm (D, p arm først, deretter q arm for ikke-acrocentric kromosomer).
Blant de kromosomer eller kromosomarmer som sannsynligvis vil bli valgt for under tumorprogresjon i henhold sannsynligheten modellering (se figur 1B og 1D), bare de som en significative tendens til enten gevinst eller tap ble beholdt (Chi2 test under nullhypotesen, bør antall gevinster og tap fordeles jevnt). Kromosom tap (blå bakgrunn) og gevinster (rød bakgrunn) skilles.
Bevis for fortrinnsrett foreninger blant kromosom endringer
Det totale antall missegregated kromosomer per svulst varierte 0-14 (gjennomsnitt = 4,53 ± 3,08) og at omarrangert kromosomer fra 0-15 (gjennomsnitt = 4,44 ± 3,66). Ved hjelp av lineær korrelasjon analyser på de 83 svulster presentere en unormal karyotype, ble antall omorganiseres kromosomer funnet ikke å være korrelert med missegregation hendelser innen svulster (r = 0,20, p = 0,07). Når hel-kromosom gevinster og tap var fremragende, ble antall hel-kromosom gevinster og omorganiseres kromosomer negativt korrelert (r = -0,31, p = 0,004), mens økningen i antall hel-kromosom tap parallell at av omarrangert kromosomer (r = 0,69, p = 4,07 10
-13).
Vi neste undersøkt for mulige fortrinnsrett assosiasjoner blant de hyppigste kromosom ubalanser som genereres av enten MSG eller SR, dvs. de som var sannsynlig å bli valgt for i CRC ifølge sannsynligheten metode. En systematisk analyse av to-for-to assosiasjoner mellom 29 kromosom ubalanser (406 muligheter) viste 51 foreninger (45 positive og 6 negative) som var viktig i vår tumor serie (p = 0,05) (Supplementary tabell S4). Vi er klar over at med tanke på at 406 Analysene ble utført, kunne man forvente at 20 av disse 51 signifikant sammenheng ble observert ved en tilfeldighet alene (falsk positiv) ved p = 0,05. Ved hjelp av en p = 0,01 nivå, ble 16 signifikante assosiasjoner funnet (figur 3) som er fire ganger mer enn antall falske positive forventet, validering og dermed eksistensen av fortrinnsrett foreninger. En p = 0,05 nivået ble beholdt for analysen. Blant de 45 positive assosiasjoner, mest (84%) som er involvert utelukkende tap eller gevinst (27 og 11, henholdsvis) enn 7 som viste gevinster blandet med tap (16%). Tjue (44,5%) viste sammenslutninger av MSG med SR hendelser sammenlignet med 15 (33,3%) og 10 (22,2%) som er involvert utelukkende MSGs eller SRS, henholdsvis. Ved å kombinere alle resultatene fra to-for-to sammenslutninger av kromosom endringer observert i CRC, ble to hovedgrupper av kromosomavvik avgrenset (figur 3). Den første gruppen omfatter bare hel-kromosom gevinst som resultat av MSG (13, 20, 7, + X, 12 og 6), mens den andre gruppen består hovedsakelig av kromosom tap gjennom MSG og SR (-18, -17p , -Y, -1p3, -8p, + 8Q, -14, + 13q, -15, -4, + VED BETJENING 17Q, 8, 6, -10q2, -11q, -9p, -8, -4p, – 11p, -9q og -6, i synkende rekkefølge etter forekomst). En mindre gruppe som ikke er knyttet til de tidligere to gruppene besto av en fortrinnsrett sammenheng mellom -4q og -5q.
Skjematisk fremstilling av to-by-two forening studie presentert i Tilleggs Tabell S4. Positive (heltrukne linjer) og negative (stiplede linjer) foreninger er representert av tykke og tynne linjer indikerer signifikant sammenheng på p = 0,01 og 0,05 nivået. Størrelsen på hver boks er proporsjonal med frekvensen av endring, hel-kromosom eller kromosom arm gevinster (rød bakgrunn), og kromosom tap eller slettinger (blå bakgrunn) blir preget. Fortrinns assosiasjoner mellom endringer som involverer begge armene på samme kromosom, som -8p og + 8Q, eller -17p og + VED BETJENING 17Q, må tolkes med forsiktighet siden de kommer for det meste fra en enkelt isochromosome formasjon hendelse. For eksempel synes gevinst VED BETJENING 17Q å være en bivirkning av 17p sletting via isochromosome VED BETJENING 17Q dannelse (10/11 svulster med VED BETJENING 17Q gevinst også utstilt 17p tap mens 17p tap alene ble observert i ytterligere 30 svulster), mens både 8p tap og 8Q gevinst kan gi kreftceller med en selektiv fordel siden selv om forbundet i 20 svulster, ble disse endringene også observert uavhengig i 8 og 7 svulster, henholdsvis (se også Tilleggs Figur S1). Noen negative assosiasjoner (mellom 13 og + 13q, 8 og + 8Q, 8 og -8p) kan også være på grunn av det faktum de involverer samme kromosom.
CIN ifølge MSI i kolorektal kreft
MSI status av 66 svulster, fastsatt i henhold til internasjonale kriterier, viste 20 MSI og 46 MSS CRC. Gitt at MSI tumorer er kjent for å være i nærheten av-diploide CRC, det resulterte i en anrikning av MSI tilfeller i våre pasienter kohort som er begrenset til nær-diploid CRC (30% dvs. 20/66 i forhold til den forventede hyppighet av 15-20% i samlet CRC). Dette tillot oss å få en påfølgende serie av MSI svulster for å sammenligne sine cytogenetiske egenskaper til at av de mest hyppige MSS subtype. Clinicopathological karakteristikker av svulstene er presentert i tabell 1 og analytiker Tabell S1. Alle variabler bortsett fra tumor plassering ble likt fordelt i de to undergrupper. Blant de 10 svulster med normal karyotype hvis MSI status ble bestemt, var 7 MSI, noe som bekrefter en høy frekvens av MSI i ikke-CIN CRC. Globale sammenligninger mellom MSS og MSI svulster viste at sistnevnte gruppe bodde svært nær diploidy og viste signifikant mindre MSGs (gjennomsnittlig 1,45 versus 5,82 for MSS svulster, p = 3 × 10
-10) og SRS (gjennomsnittlig 1,30 kontra 5,02 for MSS tumorer, p = 1,2 x 10
-6) (tabell 1). Av notatet, de få observerte missegregations hovedsakelig besto av hel-kromosom gevinster med svært sjeldne hel-kromosom tap mens MSS svulster presenteres med mer komplekse CIN inkludert både MSG og SR fører til kombinerte gevinster og tap av kromosommateriale. Balanserte rearrangementer var relativt sjeldne, men var ikke signifikant forskjellig mellom MSI og MSS CRC (tabell 1).
Klassifisering av CRC
Til tross for eksistensen av fortrinnsrett to-for-to foreninger for noen kromosomale forandringer, vi klarte å observere en klassifisering av svulster i forskjellige grupper med unsupervised hierarkisk klyngeanalyse basert på kromosom endringer med en betydelig konfidensintervall (bootstrap stimulering teknikk). Dette argumenterer for fravær av tilgjengelige kriterier avgrense ulike undergrupper av nær-diploide CRC ifølge CIN.
Diskusjoner
I motsetning til enkelte hematopoietiske svulster eller sarkomer, er karsinomer ikke preget av trans hendelser som sikring en onkogen til en upassende promoter. Faktisk i de fleste epitheliomas, fortsetter kromosom ustabilitet gjennom to store mekanismer, missegregation som resulterer i Aneuploidy gjennom gevinst eller tap av hel-kromosomer, og ubalansert strukturelle rearrangements (ubalanserte translokasjoner, slettinger isochromosomes, …) som fører til tap og /eller gevinsten av kromosomale regioner. Vi analyserte her en stor serie med nær-diploid kolorektal kreft av klassiske cytogenetikk å skille kromosom ubalanser som følge av disse to mekanismer. Bruken av sannsynligheten statistisk modellering bidratt til å definere kromosom endringer som sannsynligvis vil bli valgt for i løpet av tumorutvikling og dermed heve seg over bakgrunn av kromosomal ustabilitet. Den enestående funksjonene er at missegregation og strukturelle rearrangements føre til kromosom ubalanser som er mest gjensidig utelukkende og kombineres for å generere CIN i nesten alle svulster som ble testet, noe som tyder på at kromosom sykdommer som genereres av MSG og SRS kan ha komplementære snarere enn additiv effekt med CRC.
det generelle mønsteret av kromosom ubalanser vi observerte i nær diploid CRC er i samsvar med tidligere rapporter som andre tilnærminger som CGH for genom-wide vurdering av DNA kopiantall i kolorektal kreft (for oversikt se [11]) . Imidlertid har spørsmål om hvordan missegregations og omordninger er fordelt, og hvor endringer er forbundet innenfor tumorer sjelden vært adressert [12], [13]. Våre data viser at strukturelle rearrangements akkumulere samtidig med hel-kromosom tap under utviklingen av nær-diploide CRC. I kontrast, hel-kromosom gevinster og rearrangements, er omvendt korrelert. Samlet sett er fortrinnsrett foreninger funnet å avgrense to veier av kromosom endringer som favoriserte opphopning av enten kromosom tap eller kromosom gevinster i kolorektal kreftceller og som ikke er gjensidig utelukkende. Av interesse, MSG og SR høyt samarbeide i banen til kromosomale tap som er knyttet til den såkalte LOH bane, da det fører til hyppig kromosomale tap av samme loci som de som er identifisert av LOH i CRC, f.eks 17p, 18 og andre, som inneholder tumorsuppressorgener. I den andre veien, CIN fører utelukkende til opphopning av hel-kromosom gevinster gjennom en missegregation prosess som involverer recurrently får kromosomer 20, 13, 7, X, 12 og 6. Negative assosiasjoner til enkelte ubalanser også observert (+12 og – 15, 12 og -17p, og 6 og -1p) som tyder på at kombinasjonen av slike avvik ville være skadelig for tumorceller. Til sammen er disse dataene gir en ny innsikt på vei MSG og SR kombineres i løpet av utviklingen av nær-diploid CRC, hvilket antyder at foreningen av kromosomale ubalanser i stedet for isolerte kromosomale endringer vil være av funksjonell betydning i denne prosessen.
Siden mikro ustabilitet har blitt beskrevet som et alternativ mekanisme for kolorektal cellene til å bli ondartet, vi også sammenlignet cytogenetisk forandringer i nær-diploide CRC i forhold til sin mikro status. Som forventet, ble MSI tumorer fortrinnsvis plassert i den proksimale kolon. Interessant, tap av hel-kromosomer var veldig sjelden i MSI CRC og en netto tendens til hel-kromosom gevinster ble observert. Våre data er konsistente med noen tidligere observasjoner rapporterer at kromosom gevinster utgjør en hyppig trekk ved MSI CRC. Faktisk tidlige studier fra vår gruppe ved hjelp karyotypering demonstrert på et lite utvalg av svulster som MSI CRC vises enten en normal karyotype eller kromosom gevinster med ingen eller få rearrangements [3]. Senere studier på større serie MSI svulster analysert ved hjelp av kromosom komparativ genomisk hybridisering (CGH) eller matrise-basert CGH (aCGH) har rapportert at gevinster av kromosomer og /eller kromosomarmer utgjør hyppigere kromosom ubalanser i MSI CRC [4], [ ,,,0],6] – [8]. Imidlertid i en rekke artikler, blir MSI og CIN anses å være for det meste gjensidig utelukkende. Det er verdt å merke seg at i disse papirene, har CIN blitt beregnet ved LOH analyse. Faktisk, siden de tidlige studier av thibodeau [14], flere rapporter viste at LOH hendelser ble sjelden finnes i MSI CRC ([15] – [18] for eksempel). Av interesse er cytogenetikk en morfologisk tilnærming egnet for påvisning av både kromosom gevinster og tap som er forbundet med CIN. Ved hjelp av denne metoden, rapporterer vi her det meste kromosom gevinster og bare noen få kromosom tap i MSI CRC, og konkluderer med at slike svulster er faktisk CIN + i de fleste tilfeller (65%). Det kan derfor antas at de motstridende resultater som er oppnådd etter bruk av LOH analyse er sannsynlig å kunne tilskrives, i det minste delvis, til en unøyaktig vurdering av CIN i disse studiene. En større serie av MSI CRC skal nå bli analysert for å nøyaktig de hyppigste kromosomale gevinster observert i disse tumorene. Men sameksistens av CIN og MSI bør ikke tas som norm, spesielt siden 20 MSI svulster i vår serie, 7 (35%) viste en strengt normal karyotype.
Motsatt til MSI CRC som presenteres med en normal kromosom supplement eller hovedsakelig med kromosom gevinster, ble kombinasjoner av de to kromosom trasé som er beskrevet ovenfor (kromosom gevinster og tap) funnet i MSS CRC. Til slutt, har vi funnet en undergruppe av nær-diploide MSS tumorer som er mikro og kromosomal stabil i samsvar med tidligere rapporter [4], [5], [16], [19] – [22]. Tatt i betraktning at 3 ekstra svulster med normal karyotype var av ukjent mikro status, kan det forventes at en slik undergruppe av svulster verken MSI eller CIN vil utgjøre bare en liten brøkdel av nær-diploide CRC dvs. 3 (3/96) til 6 % (6/96) og således kanskje mindre enn 3% av alle CRC. Selv om 13 av 96 svulster i vår serie ikke viser kromosom ustabilitet, gjenstår det å få bekreftet hvorvidt de er forbundet med LOH gjennom kryptiske mekanismer som uniparental disomy eller mitotisk rekombinasjon.
CIN ser dermed ut til å spille en rolle i både MSI og MSS kolorektale tumorer, men alternative mønstre av kromosomale hendelser kan være valgt for i nær-diploid CRC i henhold til tilstedeværelse eller fravær av MSI. Til tross for disse observasjonene, uten tilsyn hierarkisk klyngeanalyse utført i serien var ute av stand til å skille svulster på grunnlag av kromosomale endringer. Dette disharmoni med resultatene som rapporteres av Trautmann et al. [7] kan være på grunn av et mindre antall av tumorer i deres studie (46 tilfeller) og til det faktum at disse forfatterne ikke teste tilliten til deres klynge analyseresultater. Det er i tråd med funn av ingen konkrete endringer for MSI svulster, de tilbakevendende gevinster i MSI svulster blir også observert i MSS svulster.
Spørsmålet om de biologiske konsekvensene av de ikke-tilfeldige ubalanser observert i kolorektal karsinom er fortsatt debattert. Det er generelt ansett at kromosomale tapene gi en forbedret sannsynlighet for inaktivering av tumorsuppressorgener. Men dagens modeller av tumorigenesis generelt unnlater å inkludere en mulig rolle for kromosom gevinster. Mer generelt kan kromosomal ustabilitet gir en vekstfordel til kreftcellen ved å forårsake store endringer i genekspresjon via økt celleproliferasjon eller minsket celledød. Men på grunn av transkripsjonen regulering, kan forholdet mellom DNA-kopitall endringer og forstyrrelser i genekspresjon være mer komplisert enn en enkelt dose effekt. Interessant, Tsafrir et al. [23] nylig vist at uttrykk for store grupper av sammenhengende gener i MSS kolorektal karsinom varierer på en koordinert måte, og gjenspeiler gevinst eller tap av den tilsvarende kromosomsegment. Basert på forskjellene vi observerte mellom MSS og MSI svulster, ble en antatt modell for kreftutvikling foreslått. Det kan være en hypotese om at i MSS nær-diploide tumorer, er nødvendig kombinasjon av sti kromosom gevinster med at av kromosom tap å målrette både onkogener surexpression og tumorsuppressorgener inaktivehenholdsvis, mens i MSI svulster, de observerte gevinster av kromosomer sannsynlig resultat i en økt ekspresjon av antatte onkogener som vil være komplementært til tap av funksjon rammeskifte mutasjonshendelser som påvirker tumorsuppressorgener som inneholder kodende repeterte sekvenser (figur 4).
MSS svulster, kombinasjon av banen til kromosom gevinster med at av kromosom tapene er nødvendig å målrette både onkogener (ONC) og tumorsuppressorgener (TSG), henholdsvis. I MSI svulster, er veien av kromosom gevinster ofte observert mens det av kromosom tap er sjelden funnet. I disse svulstene imidlertid tap av funksjons hendelser ofte observert som følge av rammeskifte mutasjoner i koding mikro sekvenser. MSG, missegregation; SR, struktur rearrangementer.
Det er kjent at MSI CRC bo nær-diploid mens en delmengde av MSS CRC blir polyploid, eventuelt gjennom en endoreduplication prosessen [24]. Som allerede nevnt, kunne polyploide CRC ikke bli inkludert i vår analyse på grunn av tvetydighet å skille kromosom gevinst tap i slike CRC. Likevel er det verdt å merke seg at våre cytogenetiske data om undergruppe av nær-diploide CRC er i overensstemmelse med CGH profil fra en metaanalyse som omfattet totalt 859 CRC av alle ploidinummer nivåer [11]. Det har også å bli lagt merke til at vår studie kohort av pasienter er partisk når det gjelder inkludering av familiære saker. Som nevnt i tilleggs tabell S1, ble tre av 96 pasienter med CRC identifisert som pasienter med familiær adenomatøs polypose, slik at det er usannsynlig at inkludering av disse pasientene kan ha påvirket det samlede resultatet. Siden det var verken slektshistoriske data for pasienter eller germline mutasjon screening for MLH1 eller MSH2, er det sannsynlig at noen personer med en tidlig debut MSI CRC inkludert i studien næret arve ikke polypose svulster. Selv om cytogenetiske data knyttet til MSI CRC av enten tidlig (alder ≤50 år på tidspunktet for kirurgi) eller sen debut (alder 50 år) ble her funnet å være ganske lik med særlig ingen signifikant forskjell når det gjelder antall svulster viser en normal karyotype (se utfyllende tabeller S1, S2 og S3), ville det være av interesse å ytterligere undersøke pasienter med familiær CRC identifisert på grunnlag av strenge kriterier.
den morfologiske tilnærming vi pleide å analysere ustabilitet kromosom i nær-diploide kolorektal karsinom streker involvering av missegregative hendelser som påvirker normale kromosomer, spesielt kromosom gevinster, i kolorektal kreftutvikling. Vårt arbeid er svært tankevekkende for en involvering av Aneuploidy i CRC gjennom valg av missegregation hendelser som samarbeider med andre hendelser som genereres i disse svulstene gjennom kromosom rearrangements eller mikro ustabilitet. Videre studier basert på transcriptomic og proteomikk tilnærminger er nå nødvendig å nøyaktig de funksjonelle konsekvensene av genomiske trasé vi har preget her, tar hensyn til de andre molekylære egenskapene til CRC.
Materialer og metoder
vevsprøver
data ble samlet inn i løpet av en systematisk cytogenetisk analyse av kolorektal kreft operert ved Curie Institute, Paris. For denne studien, valgte vi nesten diploide tumorer, som er med en gjennomsnitts antall kromosomer mellom 35 og 57 i henhold til internasjonale kriterier [9]. Vi brukte 96 svulster som oppstår fra 94 pasienter, med to pasienter med metachronous svulster. Tre pasienter presenteres med typisk syndrom av familiær adenomatøs polypose. Fordi det var verken slektshistoriske data til pasientene eller germline mutasjon screening for MLH1 eller MSH2, kan vi ikke utelukke tilstedeværelse av arvelig non polypose tykktarmskreft i vår serie av svulster. Clinicopathological karakteristikker av pasientens alder og kjønn, tumor plassering og Astler Coller iscenesettelse er gitt i Utfyllende Tabell S1.
Cytogenetisk analyse
Cytogenetisk analyse ble utført på friske svulster etter kirurgi for de fleste tilfeller eller på endoskopisk biopsier i noen tilfeller i henhold til vår vanlige protokollen [12]. Mekanisk disaggregating av vev ble utført og kortvarig kultur i 24-48 timer ble oppnådd i TC-199-medium supplert med 20% humant serum og antibiotika. Kulturer ble høstet etter en tymidin synkroniseringsmetoden i de fleste tilfeller. Thymidin ble tilsatt til kulturmediet til en sluttkonsentrasjon på 0,3 mg /ml. Etter 17 timer ble kulturmediet fjernet, cellene ble vasket to ganger og inkubert i friskt medium i 8 timer, inkludert en 3-timers behandling med colcemid. Celler ble fikset og spredt på objektglass og analyse ble utført på karyotyped celler etter R-banding. I de fleste svulster ble cellene med nærstående unormale kromosom utfyller observert. Celler ble betraktet som en klon når minst to hadde den samme strukturelle avvik eller trisomy, eller i det minste tre hadde den samme monosomi [9]. Sammenligning av kloner resulterte i gjenoppbyggingen av det kromosomale utviklingen av tumoren [25]. Bare kromosomavvik observert i kloner og subkloner ble vurdert. Involvering av individuelle kromosomer i missegregation og rearrangements ble scoret separat, sammen med deres resulterende kromosom ubalanser (Utfyllende Tabeller S2 og S3). Detaljert informasjon om strukturelle abnormiteter definert av band eller sub-band er også gitt (Supplementary figur S1).
