Abstract
mikroRNA (miRNA) spilte en viktig rolle i utviklingen av leverkreft og dens diagnostiske og prognostiske verdier er ofte studert. Men forskjellige microarray teknikker og liten utvalgsstørrelse førte til inkonsistente funn i tidligere studier. Vi utførte en omfattende meta-analyse av totalt 357 svulsten og 283 noncancerous prøver fra 12 publiserte miRNA uttrykket studier med robust rang aggregering metode. Som et resultat, identifiserte vi en statistisk signifikant meta-signatur på fem oppregulert (MIR-221, MIR-222, MIR-93, MIR-21 og MIR-224) og fire nedregulert (MIR-130a, MIR-195, speil 199A og MIR-375) miRNAs. Vi så gjennomført miRNA mål prediksjon og sti berikelse analyse for å finne det biologiske prosessen disse mirnas kan påvirke. Vi har funnet at de fleste av banene ble ofte assosiert med cellesignalisering og kreft patogenese. Dermed disse mirnas kan innebære i utbruddet og progresjon av leverkreft og tjene som potensielle diagnostiske og terapeutiske mål i denne malignitet
Citation. Yang J: Han S, Huang W, Chen T, Liu Y, Pan S , et al. (2014) En meta-analyse av mikroRNA Expression i leverkreft. PLoS ONE 9 (12): e114533. doi: 10,1371 /journal.pone.0114533
Redaktør: Isabelle A. Chemin, CrCl-INSERM, Frankrike
mottatt: 03.07.2014; Godkjent: 10 november 2014; Publisert: 09.12.2014
Copyright: © 2014 Yang 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:. Den forfatterne bekrefter at alle data som underbygger funnene er fullt tilgjengelig uten restriksjoner. Alle relevante data er inkludert i papir
Finansiering:. Denne studien ble finansiert av Research Project Guangxi Høyskoler og universiteter (201203YB035) og Guangxi Key Prosjekt of Science and Technology (1355005-4-8). 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
Leveren kreft hos menn er den nest hyppigste årsaken til kreftdød og er den sjette største årsaken til kreftdød hos kvinner, noe som fører til omtrent 700 000 dødsfall per år med ca 750 000 nye tilfeller diagnostisert over hele verden. [1] Low overlevelse skyldes sen diagnose, motstand mot kjemoterapi, tumor tilbakefall og metastasering, dermed understreker behovet for nye diagnostikk og terapi. Tallrike genekspresjon studier har vist at en generell avvikende aktivering av signalveier ble tilskrevet den onkogenisitet imidlertid en signatur eller en enkelt fremtredende karakteristisk bane ikke kunne defineres i leverkreft. [2] Hotell
microRNAs (mirnas), små ikke-kodende RNA av 18-25 nukleotider i lengde, som ble sett til å styre genuttrykk i nesten alle kreftceller, ble rikelig undersøkt om forekomst, fremdrift, klassifisering, diagnostisering og behandling av svulster nylig. Involvering av miRNAs i kreft patogenesen er godt etablert, som de kan oppføre seg som onkogener eller tumorsuppressorgener avhengig cellular funksjon av sine mål. [3] Forstå biologi miRNA og dens bidrag til kreftutvikling kan love tidlig diagnose og effektiv kontroll av ondartede svulster.
Nyere funn fra integrerende og mekanismebaserte profilerings studier har gitt viktig informasjon om rollene til mirnas i normale celler og sykdomstilstand. Disse studiene kan forbedre vår forståelse av de molekylære mekanismene for kroniske leversykdommer og leverkreft. Tallrike studier knytter til dereguleringen av miRNA uttrykk for leverkreft er rapportert med mangfoldige metoder. [4] Men på grunn av bruk av ulike teknologiske plattformer og liten utvalgsstørrelse, miRNA uttrykket profilering innsats har ført til inkonsistente resultater mellom studier.
For å overvinne begrensninger i dagens forskning, utførte vi en meta -analysemetoder påføre robust rang aggregering metoden, [5] etterfulgt av sti analyse, for å identifisere miRNA deregulering i leverkreft og trasé at sentrale mirnas kan påvirke. Den leave-one-out kryssvalidering metoden ble brukt til å validere resultatene. Identifisering av miRNA meta-signatur og invovled trasé vil gi potensielle mål for videre eksperimentelle studier av leverkreft utvikling.
Materiale og metode
Studier utvalg og data utvinning
En systematisk litteratursøk ble utført for identifisering av leverkreft miRNA uttrykket profilering studier ved hjelp av en to-nivå søkestrategi. Først må vi foretok et søk web-basert i Gene Expression Omnibus (GEO, www.ncbi.nlm.-nih.gov/geo/) ved hjelp av søkeordet (( «Svulster» [Mesh] og «Liver» [Mesh]) OG «microRNAs» [Mesh]) og «mennesker» [Mesh]. For å gjennomføre et omfattende gjenfinning, søking i ArrayExpress (www.ebi.ac.uk/arrayexpress), ble det Pubmed og Embase databasen også utført. For det andre ble referanselistene til alle relevante og eksisterende studier anmeldt gjennom et manuelt søk for videre identifisering av mulige relevante studier.
Abstracts ble undersøkt nøye og fulle teksten til relevante potensielle abstrakter ble vurdert. Studier med originale eksperimentell design som analyserte miRNA uttrykket profilering i human mellom leveren kreft vev og ikke-tumor leveren vev ble inkludert. I mellomtiden studiene var ikke kvalifisert for meta-analyse hvis de møtte følgende utvelgelseskriterier:. 1) ved hjelp av bare cellelinjer, 2) forhåndsvalgt kandidat gener forskning, 3) profilering ulike kliniske eller histologiske subtyper uten å inkludere ikke-tumorvevet
Lister over statistisk signifikante uttrykt mirnas ble hentet fra publikasjoner. Forfattere ble kontaktet når listene ikke kunne oppnås. Alle miRNA navn ble standardisert gjennom miRBase versjon 20. mirnas som ikke kan relateres til enten -3p eller -5p i miRBase ble betegnet med HSA-speil *, slik som HSA-MIR-210. De som er identifisert som død oppføring i miRBase ble holdt sitt navn nevnt i litteratur
Statistisk analyse
Listene over mirnas Det ble tatt ut basert på statistisk test p-verdier (. 0,05 ble betraktet som signifikant ). Deretter ble mirnas i hver liste prioritert av fold endringer eller andre verdier som kan indikere graden av deregulering. For å sikre at hentet mirnas kan rangeres på en mer pålitelig måte, brukte vi robust rang aggregering metode. [5] Fremgangsmåten er basert på sammenligning av faktiske data med en null-modell som går ut i tilfeldig rekkefølge av inngangslister. En P-verdi tilordnet hvert element i en samlet liste beskrevet hvor mye bedre det var rangert enn forventet. I tilfelle av falske positive resultater, ble Bonferroni korreksjon utført. I mellomtiden, for å vurdere stabiliteten av ervervede p-verdier, la en ut kryssvalidering ble brukt på robust rang aggregering algoritmen. En gjennomsnittlig p-verdi ble hentet fra tilfeldige genet lister etter gjentatt analyser 10.000 ganger.
Clustering analyse
For å undersøke sammenhenger mellom de miRNA uttrykket profiler av individuelle studier, utførte vi hierarkisk clustering bruker de deregulerte miRNAs. To-dimensjonal gjennomsnitt-kobling hierarkisk clustering av en Spearman rank korrelasjon likhetsmatrise konstruert av separate analyser for oppregulert og downregulated genet listene ble utført.
Integrative identifisering av miRNA mål
meta-signatur mirnas ble valgt for målet prediksjon ved hjelp TargetScan database versjon 6.2 [6], PicTar (spådommer fra miRWalk database) [7] og Diana-mikrotiterplater-CDS v5.0 (ved hjelp miTG poengsum terskel 0,7) [8]. TarBase v6.0database [9] og CLIP-Seq database Base [10] ble brukt til å skaffe validerte mål. For å forbedre nøyaktigheten av målet prediksjon, ble konsensus mål hentet for de overlappende mål spådd av minst to algoritmer pluss validert mål fra TarBase og Starbase.
Enrichment analyse
For å identifisere de samme veiene som spådd miRNA mål, Kyoto Encyclopedia of gener og genomer (KEGG), Panther trasé og Gene Ontologi vilkårene ble utført med GeneCodis web-verktøy (https://genecodis.dacya.ucm.es/). [11]
Resultater
Studier utvalg og data utvinning
Database søk i utgangspunktet ga totalt 251 publikasjoner og 16 studier oppfylte inklusjonskriteriene. (Fig. 1) Fire forskere [12] – [15] ble ekskludert i den endelige analysen fordi listene over rangert miRNA var ikke verken offentlig eller personlig tilgjengelige fra de tilsvarende forfattere. De fleste av studiene ble publisert mellom 2009 og 2013. To tredeler av forskere kom fra Asia og rester var kommet fra Amerika og Europa. Videre inkluderte studiene brukt ulike microarray plattformer og gjennomsnittlig antall miRNA sonder var 626 (varierer 121-1205). Totalt 357 tumor og 283 noncancerous prøver ble inkludert. De fleste av studiene fokuserte på leverkreft (HCC) sammenlignet med tilstøtende nontumorous vev eller normale levervevet unntatt Cario 2010 og Selaru 2009, som henholdsvis fokusert på hepatoblastoma (HB) og kolangiokarsinom (CCA). De viktigste kjennetegn ved disse studiene ble oppført i tabell 1.
I alt ble 136 mirnas rapportert som signifikant oppregulert og 138 som betydelig nedregulert i inkluderte studiene. Antallet betydelig deregulerte mirnas varierte sterkt på tvers av studier (fra 14 til 91).
Cluster analyse
For å vurdere graden av samsvar mellom miRNA lister og mulig sammenheng i henhold til undergrupper av tumor histologi, region og utvalgsstørrelse, hierarkisk clustering analyse ble utført (S1 figur). Clustering av disse listene viste at resultatene av Shih 2012, Sato 2011 og Li 2008 ved hjelp av HCC vev var mer lik hverandre enn noen andre studier. De mest lignende resultater ble Li 2008-1 og Li 2008-2, utført av den samme arbeidsgruppen bruker samme plattform om utvalgsstørrelsen varierer kraftig. Det er ikke klart hvorvidt det var noen overlapping av prøvene mellom de to studiene, men hvis dette er tilfelle, kan det være en forklaring på den høye likheten av resultatene. Ingen flere åpenbare likheter ble sett mellom andre undergrupper.
miRNA meta-signatur
Vi identifiserte en statistisk signifikant meta-signaturen til fem oppregulert miRNAs og fire downregulated mirnas i leverkreft prøvene sammenlignet med noncancerous leveren vev i samsvar med den permutasjon p-verdi. (Tabell 2) Bare to oppregulert men ikke downregulated mirnas nådde statistisk signifikans etter Bonferroni korreksjon. Antallet meta-signatur mirnas studiene rapporterte varierte sterkt, men minst tre deregulerte mirnas ble rapportert av hver studie, med et unntak av Kairo 2010 og Selaru 2009, som nettopp separat rapportert to oppregulert miRNAs. De mest betydelig deregulert mirnas, MIR-221, MIR-222, henholdsvis rapportert av ni og ti datasett. Videre permutasjon p-verdier på ytterligere tre oppregulert mirnas, MIR-93, MIR-21 og MIR-224, og fire downregulated mirnas, MIR-130a, MIR-195, MIR-199A og MIR 375 er 0,05, men ikke når den korrigerte betydning.
Meta-signatur miRNA gener er spredt på forskjellige kromosom steder med unntak av MIR-221 og MIR-222 gener, som begge ligger på Xp11.3. MiR-224 gener er lokalisert i det samme kromosomale region, Xq28, som er et cytogenetisk region som inneholder en stor del av kreft /testikkel antigen genfamilien. [16]
Target prediksjon og berikelse analyse
Consensus mål for mirnas rekk robust rang aggregering betydning ble hentet for de overlappende mål spådd av minst to algoritmer pluss eksperimentelt validerte mål fra to databaser. Den oppsummering av mål teller er presentert i Fig. 2. MiR-130a og MIR-195 har flere mål enn andre mirnas, mens MIR-199A har ingen mål fordi det ble spådd av bare en algoritme.
berikelse analysene ble utført ved hjelp spådd målgener med GeneCodis web-verktøy. Flere veier beriket av KEGG og Panther trasé var relativt betydelig og de fleste av dem ble ofte forbundet med cellesignalisering (f.eks neurotrofinproduksjons, Wnt, FGF, og p53 signalveien) og kreft. (Tabell 3, Fig. 3, S2 figur)
Intensiteten av fargen representerer FDR-korrigert p-verdi. Bare disse veiene, som var betydelig mer enn fire mirnas vises (full data er tilgjengelig som S2 figur).
Diskusjoner
Ved hjelp av robust rang aggregering metode, 14 prioriterte miRNA lister fra de 12 publiserte studier ble analysert og endelig identifisert fem oppregulert og fire downregulated miRNAs. Men etter Bonferroni korreksjon bare to oppregulert mirnas nådde statistisk forskjell.
De deregulerte mirnas identifisert ved ulike forskningssentre tillot ikke en konsekvent konklusjon. Forskjeller mellom microarray teknikker, scene av svulst, histologisk utseende og etiologiske faktorer knyttet til heterogenitet. [17] Det har vært forsøk på å dele datasettene i undergrupper på basis av plattformen og tumortype-undertypen, men ingen av to studier har brukt samme plattform og de fleste tumorprøver var fra HCC vev. Men klyngen analyse viste at to datasett gjennomført av en arbeidsgruppe brukt en identisk plattform laget høy likhet og anther meta-analyse brukes robust rang aggregering metoden også ført til samme konklusjon som oss. [18]
I denne studien har vi brukt Bonferroni metoden for å kontrollere falsk positiv rate og gjort resultatene mer pålitelige. Til syvende og sist, MIR-221 og MIR-222 var bare to statistisk signifikante meta-signatur miRNAs. Videre permutasjon p-verdier på et annet tre oppregulert (MIR-93, MIR-21 og MIR-224) og fire downregulated mirnas (MIR-130a, MIR-195, MIR-199A og MIR-375) var 0,05, men deres korrigerte p-verdier var ikke signifikant. Følgende begrensninger kan forklare disse funnene: 1) det ikke var tilstrekkelig datasett for integrasjon, 2) utvalgsstørrelsene av datasettene var relativt små, 3) ulike metodikk Forskerne brukte gjort mer avvik
Selv om ingen sterk betydning. ble sett i alle meta-signatur mirnas, eksperimentelle studier de siste årene vist at de var sterkt assosiert med leverkreft. MiR-221 ble den mest studerte blant de meta-signatur miRNAs. Fornari et al. [19] har vist at MIR-221 fungerte som et onkogen i hepatocarcinogenesis ved å målrette CDKN1B /p27 og CDKN1C /p57 i 2008. I mellomtiden resultatene av Gramantieri et al. [20] har indikert at MIR-221 hemmet apoptose ved å målrette BMF og dens overekspresjon var assosiert med en mer aggressiv fenotype i 2009. Sammen utgjør disse funnene innblandet at MIR-221 kan være et potensielt mål for ikke-konvensjonelle behandling mot HCC. I tillegg, Park et al. [21] fant at MIR-221 stanse blokkert leverkreft og fremmet overlevelse i et gyldig orthotopic musemodell for HCC og Callegari et al. [22] og Pineau et al. [23] har henholdsvis bekreftet onkogene rollen MIR-221 i mus modell. Dessuten, Li et al. [24] viste at serum MIR-221 kan gi prediktiv betydning for prognose av HCC pasienter og He et al. [25] har vist at MIR-221 stanse hemmet leverkreft maligne egenskaper in vitro og in vivo. Sammen har MIR-221 vært dypt studert på dens innvirkning på leverkreft, og det kan være en potensiell kandidat mål for leverkreft diagnose og terapi.
I tillegg MIR-221, noen andre mirnas har blitt eksperimentelt vist seg å forbinder med forekomst, utvikling og metastasering. Tre oppregulert meta-signatur mirnas, MIR-222, MIR-21 og MIR-224, kan forverre HCC gjennom AKT signalveier. [26] – [28] MiR-222 overekspresjon er vanlig i HCC og kan gi metastatiske potensialer i HCC celler som mulig ved å styrke AKT signalering. [26] MiR-21 undertrykker PTEN og hSulf-1 uttrykk og fremmer HCC progresjon gjennom AKT /ERK stier, og som for MIR-224, det muligens Actives den AKT signalveier ved å målrette PPP2R1B. [27], [28] En fersk studie viste at MIR-21 og Mir-222 uttrykk ble ulikt modulert av hepatitt B virus X protein i maligne hepatocytter. [29] I tillegg MIR-224 kan spille betydelig rolle i migrasjon og invasjon av HCC celle. [30] – [32] Interessant, to downregulated meta-signatur mirnas, MIR-195 og MIR-375, kanskje spiller viktig hemmende roller i HCC progresjon. [33] – [38] For eksempel kan MIR-195 hemme HCC progresjon ved å målrette LATS2 og NF-kB signalveien [33], [34] og undertrykke angiogenese og metastasering av leverkreft ved å hemme uttrykket av VEGF, VAV2 og CDC42. [35] Xu et al. har vist at MIR-195 spilte en viktig rolle i cellesykluskontroll og i molekyl etiologien av HCC. [36] Videre MIR-195 kan målrette PCMT1 i leverkreft som øker tumor levetid [39] og negativt regulere proteinnivåer av steroid reseptor coactivator-3 gjennom målretting sin 3′-utranslaterte område i HCC celler [40]. En annen downregulated miRNA, MIR-375, også har vist seg å undertrykke leverkreft cellevekst in vitro eller in vivo. [37], [38]
Selv om vi har vist at mirnas kan innebære å fremme eller hemme leverkreft progresjon ved å målrette noen gener i de viktigste veier av kreft regulering, er det fortsatt en lang vei å gå i å tolke virkningen av miRNA på leverkreft. Fremtidig arbeid bør holde kontinuerlig fokus på mekanisme som mirnas regulere forekomst, progresjon og metastasering av leverkreft. I tillegg er studiene med stor utvalgsstørrelse og samme plattform som trengs.
I konklusjonen, foreslår vi at meta-signatur mirnas er sentrale regulatoriske driverne av onkogene prosessen, noe som kan være gode potensielle mål for diagnostisering og behandling av leverkreft.
Hjelpemiddel Informasjon
S1 figur.
Cluster analyse av miRNA listen. Mulig sammenheng ble vist i henhold til undergrupper av tumorhistologi, region og utvalgsstørrelse. Clustering ble utført ved hjelp av Pearson korrelasjon og gjennomsnittlig kobling metode
doi:. 10,1371 /journal.pone.0114533.s001 plakater (TIF)
S2 Figur.
Pathway anrikning av meta-signatur miRNA mål. Intensiteten av fargen representerer FDR-korrigert p-verdi. Clustering ble utført ved hjelp av Pearson korrelasjon og gjennomsnittlig kobling metode
doi:. 10,1371 /journal.pone.0114533.s002 plakater (TIF)
S1 Sjekkliste.
PRISMA Sjekkliste
doi:. 10,1371 /journal.pone.0114533.s003 plakater (DOC)
Takk
Vi takker Mr. Hui Chen og Ms Shanshan Zeng for deres støtte på arbeidsrommet og gjenfinning nettverk.
