Abstract
Formål
Denne studien var rettet til å identifisere uttrykk mønster av vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF) i ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) og å utforske sitt potensial korrelasjon med utviklingen av NSCLC.
Metoder
Gene uttrykk profil GSE39345 ble lastet ned fra Gene Expression Omnibus database. Tjue friske kontroller og 32 NSCLC prøvene før kjemoterapi ble analysert for å identifisere differensielt uttrykte gener (degs). Deretter ble utført pathway berikelse analyse av degs og protein-protein interaksjonsnettverk ble konstruert. Spesielt, ble VEGF-gener og VEGF-signalveien analysert. Under nettverket ble konstruert fulgt av funksjonell berikelse analyse.
Resultater
Totalt 1666 oppregulert og 1542 nedregulert degs ble identifisert. De nedregulert degs ble hovedsakelig beriket i pathways assosiert med kreft.
VEGFA Hotell og
VEGFB
ble funnet å være den initierende faktor av VEGF signalveien. I tillegg, i epidermal vekstfaktor reseptor (
EGFR
),
VEGFA Hotell og
VEGFB
forbundet sub-nettverk, kinase insert domain receptor (
KDR
), fibronektin 1 (
FN1
), transformerende vekstfaktor beta indusert (
TGFBI
) og prolifererende cell nuclear antigen (
PCNA
) ble funnet å samhandle med minst to av de tre hub gener. De degs i denne sub-nettverket ble hovedsakelig beriket i Gene Ontologi vilkår knyttet til celleproliferasjon.
Konklusjon
EGFR
,
KDR
,
FN1
,
TGFBI Hotell og
PCNA
kan samhandle med
VEGFA
å spille viktige roller i NSCLC tumorigenesis. Disse genene og tilsvarende proteiner kan ha potensiale til å bli brukt som mål for enten diagnose eller behandling av pasienter med NSCLC
relasjon:. Wang Y, Huang L, Wu S, Jia Y, Yang Y, Luo L , et al. (2015) Bioinformatikk Analyser av rollen til vascular endothelial growth factor hos pasienter med ikke-småcellet lungekreft. PLoS ONE 10 (9): e0139285. doi: 10,1371 /journal.pone.0139285
Redaktør: Selvakumar Subbian, Public Health Research Institute ved RBHS, UNITED STATES
mottatt: 21. mai 2015; Godkjent: 09.09.2015; Publisert: 30.09.2015
Copyright: © 2015 Wang 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
Data Tilgjengelighet: All relevant data er tilgjengelige innenfor papiret. Eventuelle henvendelser kan rettes til tilsvarende forfatteren på [email protected]
Finansiering:. Denne studien ble støttet av Zhejiang Provincial Medical Technology Program of China (No. 2013KYB106) og Natural Science Foundation of China Zhejiang Provincial ( Nei LQ15H060002). 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
Lungekreft rangeres høyest i begge sykelighet og dødelighet i de fleste deler av verden [1, 2], og dens absolutte hyppighet øker dramatisk [3]. Lungekreft kan kategoriseres i hovedsak i små celler og ikke-småcellet histologiske subtyper. Blant dem, ikke-småcellet lungekreft (NSCLC) er den vanligste formen og står for nesten 75% til 80% av lungekreft [2, 4]. Foreløpig ca 70% nydiagnostiserte pasienter med undertype av lungekreft lider av lokalt tilbakefall eller metastatiske lesjoner etter reseksjon, noe som resulterer i dårlig langsiktig overlevelse [5]. Derfor er det viktig å belyse mekanismene for lungekreft progresjon for effektiv behandling av sykdommen.
Forskjellige studier har vist at angiogenese er essensielt for NSCLC vekst og metastase [6-8]. Vaskulær endotelial vekstfaktor (VEGF), en angiogen spesifikk stimulator, er blitt funnet å regulere veksten av neoplastiske og angiogenese spiller en viktig rolle i vaskularisering i forskjellige typer kreft [9, 10]. Bergers og Benjamin funnet at VEGF ble sterkt uttrykt i svulsten mikromiljøet og sterkt indusert tumor angiogenese [11]. Zhao
et al
. [12] har foreslått at angiogenese og VEGF-ekspresjon i lungecancerceller ble tilskrevet økt aktivitet av JAK2 /STAT3 signalreaksjonsveien som var forbundet med en redusert overlevelse i kreft. I tillegg Chen
et al
. [13] rapporterte at overekspresjon av VEGF var en dårlig prognostisk faktor i små-celle lungekreft. Derfor strategier for å hemme tumorassosiert angiogenese kan være lovende i å begrense NSCLC progresjon.
Til tross utvikler oppnådd i forvaltningen av NSCLC, identifisering av spesifikke molekylære kriterier er fortsatt en utfordring å øke responsraten [14]. I denne studien, analyserte vi genuttrykk profiler (GSE39345) av perifere mononukleære blodceller (PBMC) hos pasienter med avansert stadium NSCLC. De differensielt uttrykte gener (degs) mellom friske kontroller og pasienter før kjemoterapi ble analysert. Så langt vi kjenner til, har datasettet ikke er analysert før. Spesielt evaluert vi VEGF gener uttrykk og analysert VEGF signalveien.
VEGFA
sub-nettverket ble bygget og ble utført funksjonelle berikelse analyse med tilhørende degs. Vi forsøkte å identifisere uttrykk mønster av
VEGF
i NSCLC og å utforske sitt potensial sammenheng med utviklingen av NSCLC. I motsetning til tidligere studier som utforsket funksjonen til
VEGF
gjennom eksperimentelle metoder, de bioinformatikk gjennomførte analyser i studien ga en omfattende evaluering av VEGF relatert protein-protein interaksjoner og kan brukes til å forutsi samhandlingsrelasjoner mellom
VEGF Hotell og andre gener
Materialer og metoder
Affymetrix microarray data
microarray data GSE39345 brukt i vår studie ble lastet ned fra Gene Expression Omnibus (http: /. /www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/) database. Dette datasettet analysert genuttrykk profiler av PBMC hos pasienter med avansert stadium NSCLC basert på plattformen til Illumina humanRef-8 v2.0 uttrykk beadchip (GPL1604) (Affymetrix Inc., Santa Clara, California, USA). Genuttrykket profiler besto av 20 friske kontroller (HC), 32 pasienter før kjemoterapi og 17 pasienter etter kjemoterapi. I denne studien ble datasett fra 20 HC og 32 NSCLC prøvene før kjemoterapi analysert. Studien ble godkjent av Institutional Review Board of Kaohsiung Chang Gung Memorial Hospital, Taiwan. Prøver ble samlet opp etter informert samtykke var blitt oppnådd fra pasientene. Journalen ble avidentifisert før analyse [15].
Data Forbehandling og differensial Expression analyse
Den opprinnelige array-data ble utført bakgrunnskorreksjon og kvartil data normalisering. Da degs mellom HC og NSCLC prøvene ble identifisert basert på R /Bioconductor pakke limma [16]. Den absolutte verdien av log
2 ganger endring (log
2FC) ≥ 1,5 og p-verdi 0,05 ble ansett som grenseverdi.
Pathway Enrichment Analyse
Kyoto Encyclopedia of gener og genomer (KEGG, https://www.genome.jp/) [17] er en samling av online databasen består av de kjente gener og deres biokjemiske funksjoner. Database for kommentering, visualisering og integrert Discovery (DAVID, https://david.abcc.ncifcrf.gov/) [18] er et omfattende sett av funksjonell annotering verktøy for å knytte de funksjonelle vilkår med genet lister ved clustering algoritmen. For å analysere degs i funksjonsnivå, ble KEGG vei berikelse analyse utført ved hjelp av DAVID nettbasert verktøy. P-verdien 0,05 ble satt som terskelverdi.
VEGF
Gener og VEGF signalveien
VEGF familiemedlemmer spiller viktige roller i utviklingen av NSCLC. I denne studien, ble fordelingen av degs i VEGF signalveien studert ved hjelp av KEGGParser [19] plugin for cytoscape (www.cytoscape.org) [20].
Protein-protein Interaksjon Network Construction
Vi har lastet ned den omfattende samspill informasjon om humane proteiner fra Search Tool for henting av samspill Gener database (STRING) (https://string-db.org/) [21]. Deretter interaksjonsforhold NSCLCL degs ble trukket ut til å konstruere protein-protein interaksjon (PPI) nettverk (kombinert poengsum 0,4). Hjelp cytoscape
Sub-nettverk Bygging
Studier har funnet at de VEGFR og EGFR-trasé er knyttet sammen i faste tumorer, spesielt med hensyn til angiogenese [22]. I vår studie har vi hentet
EGFR
,
VEGFA Hotell og
VEGFB
, og deres samhandling med de andre degs fra PPI nettverket. Deretter under nettverket i forbindelse med
EGFR
, og
VEGF
ble bygget. I tillegg ble degs i sub-nettverket utført Gene ontologi (GO) berikelse analyse ved hjelp av Bingo [23] plugin for cytoscape (p-verdi 0,05).
Resultater
identifisering av degs
i alt 3028 degs ble innhentet fra både NSCLCL og HC prøver. Dertil, 1666 var oppregulert og 1542 ble nedregulert.
Pathway Enrichment Analyse
Resultatet av veien berikelse viste at oppregulert degs ble hovedsakelig anriket på 11 baner, for eksempel lukte transduksjon, metabolisme av xenobiotics av cytokrom P450 og legemiddelmetabolisme. De nedregulert degs ble hovedsakelig anriket på stiene forbundet med kreft, for eksempel Wnt signalveien og Notch signalveien.
VEGF
gener og VEGF signalveien
Blant de degs,
VEGFA Hotell og
VEGFB
ble funnet å være initierende faktorer av VEGF signalveien. Etter analyse av fordelingen av degs i VEGF signalveien, nedregulert ° av kinase insert domain receptor (
KDR
) ble funnet å være en flaskehals faktor på veien (fig 1).
Rød farge representerer oppregulert degs og grønt representerer nedregulert degs.
PPI nettverks~~POS=TRUNC
konstruert PPI nettverk inneholdt 113797 interaksjons parene mellom 2511 degs og PPI nettverk adlød skalaen frie navngivelse (korrelasjon = 0,859, R-squared = 0,888). De 10 hub gener ble vist i tabell 1, herunder juni proto-onkogen, proliferating cell nuclear antigen (
PCNA
), epidermal vekstfaktor reseptor (
EGFR
) og
VEGFA
.
sub-nettverk Bygging
EGFR Hotell og
VEGF
forbundet sub-nettverket ble vist i figur 2. i sub-nettverk,
KDR Hotell og fibronectin 1 (
FN1
) samhandle med alle de tre genene. Transformerende vekstfaktor beta (
TGFBI
) og
PCNA
samhandle med
EGFR Hotell og
VEGFA
. I tillegg er degs i denne sub-nettverket ble hovedsakelig beriket i GO biologisk prosess vilkår knyttet til celleproliferasjon (tabell 2).
Rød farge representerer oppregulert differensielt uttrykte gener (degs) og grønt representerer ned- regulerte degs.
Diskusjoner
Meget behandlingsresistent NSCLC er en av de viktigste årsakene til kreft dødsfall over hele verden og angiogenese har blitt en integrert prosess for å fremme vekst og metastasering av NSCLC. Som et resultat, kan terapi mot VEGF, en av de viktigste mediatorer av angiogenese, være en viktig metode for regresjon av NSCLC [6]. I denne studien
VEGFA Hotell og
VEGFB
ble funnet å være initierende faktorer av VEGF signalveien. I tillegg
KDR
ble funnet å være en flaskehals faktor av denne veien. Videre, i
EGFR Hotell og
VEGF
forbundet sub-nettverk,
KDR
,
FN1
,
TGFBI Hotell og
PCNA
ble funnet å samvirke med i det minste to av de tre hub-genene.
VEGF genet hører til blodplate-avledet vekstfaktor /VEGF vekstfaktor familien. Dets proteinprodukt fremmer endotelial celleproliferasjon og migrasjon, og forhindrer celle-apoptose. Viktigere er det også involvert i tumor-assosiert angiogenese [24]. I vår studie,
VEGFA
ble funnet å være den initierende faktor av VEGF signalveien. Dessuten var det en hub genet i PPI nettverket. Deng
et al
. [25] har rapportert at
er VEGFA
innblandet i kreftutvikling av en rekke kreftformer, inkludert lungekreft.
VEGFA
uttrykk har blitt foreslått å være relatert til tilbakefall og dårlig prognose av NSCLC [26]. Spesielt, i NSCLC, er tumorprogresjon og metastase ansett for å være assosiert med mutasjoner i noen tumorsuppressorgener slik som
p53
, og mutasjonen av
p53
induserer VEGF-genekspresjon [ ,,,0],27]. Interessant, KDR, reseptoren for VEGF, ble funnet å være nedregulert i VEGF-signalveien, som virker som en flaske-hals faktor av denne veien. Dermed spekulerer vi at KDR kan negativt regulere VEGF signalveien. Til sammen
VEGFA Hotell og
KDR
kan potensielt involvert i utviklingen av NSCLC.
Foreløpig mange legemidler som er rettet mot enten VEGFR eller EGFR signalveier i avansert NSCLC ha er klinisk validert [28]. EGFR, et medlem av den epidermale vekstfaktor-familie, spiller forskjellige biologiske roller i å fremme malignitet, inkludert regulering av celleoverlevelse eller apoptose og celle motilitet eller metastasering, som gjør EGFR et attraktivt terapeutisk mål [29, 30]. De Luca
et al
. [31] rapporterte at aktivering av EGFR av TGF-α kan øke produksjonen av VEGF i humane kreftceller.
I denne studien fant vi også at
EGFR
var også involvert i
VEGF Hotell og
EGFR
forbundet sub-nettverk, i tillegg til de GO vilkår knyttet til celleproliferasjon. I dette sub-nettverk,
KDR
,
FN1
,
TGFBI Hotell og
PCNA
ble funnet å samhandle med to eller tre av de 3 hub genene .
FN1
koder fibronektin, et glykoprotein i ekstracellulær matriks (ECM), som har vært implisert i utviklingen av mange typer kreft. I lungekreft, kan fibronektin fremme lungekreft celle migrasjon ved å aktivere FAK signale [32].
TGFBI
er en ekstracellulær matriks (ECM) protein indusert av transformerende vekstfaktor-β (TGF-β) i humane kreftceller [33].
TGFBI
er blitt oppdaget som et gen som induseres i lungekreft cellelinjen A549 av TGF-β [34]. Park
et al
. [35] har rapportert at
TGFBI
stimulerer heft, spredning og migrasjon av nyre proksimale tubulære epitelceller. TGFBI kan opprettholde celle adhesjon til substrater, som kan øke celle motilitet og metastaser [36]. I tillegg TGFBI proteolytiske peptider er pro-apoptotiske i flere celletyper, noe som kan være forårsaket av aktivering av celle-spesifikke proteaser som er i stand til å nedbryte TGFBI [37]. Derfor
TGFBI
kan anvendes som et potensielt mål for NSCLC behandling.
Videre er nedregulert ° av
PCNA
ble identifisert i PPI-nettverket og sub- nettverk. I normale celler, proliferasjon og apoptose er under kontroll av cellesyklusregulerende systemer. Den ukontrollert celleformering er ansett for å være kjennetegnet av kreftceller, og dermed den proliferative potensial av kreftceller kan bli en viktig faktor prognostisk [38]. Noen antistoffer inkludert PCNA har blitt brukt for å undersøke celleformering [39]. Zienolddiny
et al
. [40] har rapportert at PCNA er en markør for evaluering av celle proliferativ aktivitet i lungekreft. Derfor
PCNA
kan delta i reguleringen nettverk av
VEGFA
å spille en viktig rolle i NSCLC tumorigenesis og tjene som en potensiell molekylær markør assosiert med NSCLC.
I konklusjonen , vår studie gir en omfattende bioinformatikk analyse av uttrykk for VEGF i NSCLC. Degs som
VEGFA
,
VEGFB
,
EGFR
,
FN1
,
TGFBI
,
KDR
og
PCNA
. Deres relaterte GO betingelser kan spille viktige roller i NSCLC tumorigenesis og progresjon, og har potensial til å bli brukt som mål for NSCLC diagnose og behandling. Ytterligere genetiske og eksperimentelle studier med større utvalg er nødvendig for å bekrefte resultatene.
Takk
Denne studien ble støttet av Zhejiang Provincial Medical Technology Program of China (No. 2013KYB106) og Zhejiang Provincial Natural Foundation Science of China (No. LQ15H060002).
