Abstract
Mange endringer i epigenetiske mekanismer har blitt beskrevet i ulike typer svulster. På jakt etter nye biomarkører, undersøkte vi uttrykket av Polycomb-gruppe (PCG) proteiner EZH2, BMI1 og SUZ12 og tilhørende histone modifikasjon H3K27me3 i tykk- og endetarmskreft. Nuclear uttrykk for PCG proteiner og histone modifikasjon H3K27me3 var immunohistochemically (IHC) farget på en vev microarray (TMA), inkludert 247 tumorvev og 47 normalt vev, og scoret ved hjelp av semi-automatisert ARIOL system. Tumorvev viste økt ekspresjon av EZH2 (p = 0,05) og H3K27me3 (p 0,001) sammenlignet med deres normale motstykker. Kombinert markør trendanalyser viste at en økning i antall markører som viser høy ekspresjon var assosiert med bedre prognose. Høy ekspresjon av alle fire markører i den kombinerte markør-analyser ble korrelert med den beste pasientoverlevelse og den lengste gjentakelse overlevelse, med total overlevelse (p = 0,01, HR 0,42 (0,21 til 0,84)), sykdomsfri overlevelse (p = 0,007, HR 0,23 (0,08 til 0,67) og lokalt tilbakefall overlevelse (p = 0,02, HR 0,30 (0,11 til 0,84)). i konklusjonen, fant vi at uttrykket av PCG proteiner og H3K27me3 viste prognostisk verdi i vår studie kohort. Bedre stratifisering av pasienter ble oppnådd ved å kombinere uttrykk data av de undersøkte biomarkører i forhold til de enkelte markører, noe som understreker viktigheten av å undersøke flere markører samtidig
Citation. Benard A, Goossens-Beumer IJ, van Hoesel AQ, .. Horati H, Putter H, Zeestraten ECM, et al (2014) prognostisk verdi av Polycomb Proteiner EZH2, BMI1 og SUZ12 og Histone Modification H3K27me3 i tykktarmskreft PLoS ONE ni (9). e108265 doi: 10,1371 /journal.pone. 0108265
Redaktør: Richard L. Eckert, University of Maryland School of Medicine, USA
mottatt: 25 april 2014; Godkjent: 20 august 2014; Publisert: 22.09.2014
Copyright: © 2014 Benard 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 i avisen og dens saksdokumenter filer
Finansiering:. Disse forfatterne har ingen støtte eller finansiering for å rapportere
Konkurrerende interesser:. Forfatterne har erklært at ingen konkurrerende interesser eksisterer.
Innledning
Nye prognostiske biomarkører er hjemlet i kolorektal kreft som kan forbedre beslutninger for behandling av enkeltpasienter i tillegg til dagens TNM (American Joint Committee on Cancer, AJCC [1]) iscenesettelse system , som selv pasienter med samme TNM klassifikasjon tilstede med store forskjeller i pasientens overlevelse og tumorresidiv [2], [3]. Epigenetiske mekanismer er blitt identifisert som faktorer som ofte deregulert i tumorer, og er attraktive mål for biomarkør forskning, på grunn av deres rolle i regulering av genekspresjon og deres potensielt reversible natur. Tallrike endringer i DNA-metylering, histonmodifikasjonene og deres modifiserende enzymer er blitt beskrevet i forskjellige tumortyper, inkludert kolorektal cancer [4] – [6]. I denne studien har vi fokusert på uttrykk for histone modifiserende enzymer i Polycomb-gruppen (PCG) og tilhørende histone modifikasjon, trimethylation av lysin 27 på histon H3 (H3K27me3) i kolorektal kreft vev.
PCG proteiner opptre i store multiproteinkomplekser, de såkalte Polycomb undertrykkende komplekser (PRC) 1 og 2 [7]. PCG proteiner spiller en viktig rolle i fosterutviklingen og celleproliferasjon [8], [9], og er også involvert i indusering av epitelial-mesenkymale overgang (EMT) [10]. Avvikende uttrykk for flere PCG proteiner og korrelasjoner med pasientens utfall har blitt rapportert i ulike kreftformer. For eksempel, ekspresjon av BMI1 polycomb ringfingeren onkogen (BMI1), en komponent av PRC1 og en viktig faktor i stamceller [11], [12], ble funnet å være korrelert til pasienten resultere i flere typer kreft [13] – [16]. Enhancer av Zeste homolog 2 (EZH2), en nøkkel protein i PRC2 komplekset, ble også funnet å ha prognostisk verdi i flere typer kreft [17] – [20]. SUZ12 polycomb undertrykkende kompleks 2 subenhet (SUZ12), en annen nøkkelkomponent i de PRC2 komplekset, ble funnet å ha tumorfremmende funksjoner i en rekke kreftformer, inkludert kreft i tykktarmen [21] – [23]. Den tilhørende histone modifikasjon H3K27me3 ble funnet å være høyere uttrykt i tumorvev, og å være assosiert med bedre prognose i ikke-småcellet lungekreft [24] og brystkreft [19].
Ved hjelp av immunhistokjemisk farging (IHC ) og semi-automatisert score, studerte vi uttrykk for PCG proteiner EZH2, BMI1 og SUZ12 og tilhørende histon modifikasjons H3K27me3 i en kohort av 247 TNM stadium i-III tykktarmskreftpasienter, i sammenheng med klinisk utfall. Som GF proteinene virker sammen på den samme histone modifikasjon, en hypotese at det er kombinasjonen av alle fire markører ville være mer informativ med hensyn til klinisk resultat i forhold til hver av de enkelte markører.
Materialer og Metoder
Pasient utvalg
tumorvev ble samlet inn fra en rekke av 408 pasienter med kolorektal kreft som gjennomgikk kirurgisk reseksjon av primærtumor ved Leiden University Medical Center (LUMC) mellom 1991 og 2001. pasienter som gjennomgikk preoperativ behandling, som hadde bilaterale svulster, eller en historie med kreft annet enn basalcellekreft eller
in situ
svulster, ble ekskludert fra studien analyserer. I tillegg inkluderte vi bare pasienter med histologisk påvist TNM stadium I-III tykktarmskreft, som bestemmes av en erfaren patolog. Dette resulterte i en studie kohort av 259 pasienter, med en gjennomsnittlig oppfølgingstid på 8,6 år. Clinicopathological data var tilgjengelige for alle pasientene i studien kohort. Data var høyre sensurert når pasientene var i live eller uten tilbakefall på deres siste oppfølgingsdato. Pasient egenskaper er vist i tabell 1. Pasientjournal informasjonen ble anonymisert og avidentifisert før analyse i henhold til nasjonale etiske retningslinjer ( «Code for riktig sekundær bruk av menneskelig vev», nederlandsk Federation of Medical Scientific Societies), og godkjent av Medical etisk komité i Leiden University Medical Center (LUMC). Denne studien ble utført i henhold til bemerkningen retningslinjer (NCI-EORTC) [25].
Tissue microarray konstruksjon og immunhistokjemi
formalinfiksert parafin-embedded (FFPE) tumorvev fra hver av pasientene i rekke av pasienter med kolorektal kreft (n = 408) ble samlet inn fra LUMC patologi arkiver og brukes til å konstruere en vev microarray (TMA), som beskrevet tidligere [26]. Deler av 4 um ble skåret ut fra hver blokk TMA og anvendt for IHC-farging. Histologisk normal kolorektal vev, som bestemmes av en erfaren patolog, fra 47 pasienter med tilsvarende tumorvev inkludert i denne studien ble også samlet inn og klargjort for IHC. Følgende antistoffer ble brukt for IHC: anti-EZH2 (612667, BD Biosciences, San Jose, CA, USA), anti-BMI1 (ab14389, Abcam, Cambridge, UK), anti-SUZ12 (ab12073, Abcam) og anti-H3K27me3 (ab6002, Abcam). Alle antistoffer er godkjent til bruk i immunhistokjemi ved Western blot [27] – [30]. Alle primære antistoffer ble anvendt ved fortynninger på forhånd bestemte optimale og IHC ble utført ved anvendelse av en standard protokoll IHC [31]. I korthet ble endogen peroksidase blokkert ved inkubering av seksjonene i en 0,3% løsning av hydrogenperoksid (i PBS) i 20 min. Antigen gjenfinning ble utført ved oppvarming av seksjonene i 10 minutter ved 95 ° C i en citratbuffer (pH 6, pH lav Target Retrieval Solution, Dako, Glostrup, Danmark) for EZH2, BMI-1 og H3K27me3 og ved oppvarming av seksjonene for 10 min ved 95 ° C i en Tris-EDTA-buffer (pH 9; pH høy Target Retrieval Solution, Dako) for SUZ12. TMA seksjoner ble inkubert med de respektive primære antistoffer natten over (16 timer). Farging ble visualisert ved hjelp av Dako REAL EnVision Detection System, Peroxidase /DAB +, Kanin /Mouse (Dako). De fargede TMA seksjonene ble skannet med en 20x forstørrelse på semi-automatisert ARIOL system (Leica Microsystems, Wetzlar, Tyskland). Tumorcelleområder (tumorvev) og tykktarm epitel (på normale vev) ble merket på dataskjermen, ved visuell inspeksjon, etterfulgt av forsiktig trening av ARIOL system for å korrekt identifisere positivt farget og negative kjerner innenfor de markerte vevsområder, for hver av markørene separat. Nuclear uttrykk, definert som prosentandelen av positivt fargede kjerner i det markerte området av hvert vev kjerne, ble deretter bestemt ved ARIOL programvare. Flere tilfeldige kjerner ble evaluert for hver TMA seksjon ved visuell inspeksjon etter automatisk analyse for å verifisere korrekt identifisering av positivt fargede kjerner.
Statistiske analyser
Data ble analysert i samråd med en statistiker (HP ) ved hjelp av SPSS 20.0 for Windows (SPSS Inc, Chicago, USA). 12 pasienter ble ekskludert fra de statistiske analysene, som ikke alle data av alle fire markører var tilgjengelig for disse pasientene, noe som resulterer i en endelig pasient kohort besto av 247 pasienter. Ettersom de individuelle markørdata ikke var normalfordelt (Shapiro Wilk-test), ikke-parametrisk Wilcoxon signed-rank tester ble utført for å vurdere forskjellen i atom uttrykk mellom tumor og sammenkoblede normale vev (n = 47) for hver av markørene. Spearmans signert rang korrelasjon analyser ble utført for å undersøke sammenhengen mellom atom uttrykk for de enkelte PCG proteiner og histone modifisering H3K27me3. Cox proporsjonal faretrendanalyser ble utført for univariate og multivariate overlevelsesanalyser av enkeltmarkører. Kovariater inngår i alle multivariate analysene ble alder ved operasjon, kjønn, TNM tumorstadium (tumor stadium I-III), tumor beliggenhet, tumorstørrelse, mikro stabilitet (MSS) status. Kovariater «svulst i følge opp» og «adjuvant terapi» ble inngått som tidsavhengige kovariater. Total overlevelse (OS) ble definert som tiden fra kirurgi til død (ved en hvilken som helst årsak). Sykdomsfri overlevelse (DFS) ble definert som tiden fra kirurgi til forekomsten av en andre primære kolorektal tumorer, lokoregionalt tilbakefall eller fjernmetastaser eller død av tykktarmskreft. Lokoregionalt tilbakefall overlevelse (LRRFS) ble definert som tiden fra kirurgi til forekomsten av en lokoregionalt tilbakefall eller død av kreft. Fjernmetastaser overlevelse (DRFS) ble definert som tiden fra operasjonen inntil opptreden av en fjernmetastaser eller død av kreft.
På bakgrunn av den skjeve fordeling av uttrykk data for hver av de enkelte markører, median ekspresjon ble brukt til å dele pasientene i høy ekspresjon (over-median) og lav ekspresjon (under-median) grupper. De fire markører ble deretter kombinert til en ny variabel, basert på antall markører som viser høy atom ekspresjon, noe som resulterer i den følgende gruppering: all lav (gruppe 1), en høy (gruppe 2), to høy (gruppe 3), 3 høy (gruppe 4) og alle høye (gruppe 5). Univariate og multivariate Cox proporsjonal fare analysene ble utført ved hjelp av gruppenumre som en kategorisk variabel, ved hjelp av gruppe 1 (alle lav) som referansegruppen. Basert på disse resultatene har vi besluttet å kombinere pasientgrupper 2, 3 og 4 i en pasientgruppe; alle videre statistiske analyser ble utført ved anvendelse av tre pasientgrupper. I tillegg til de Cox proporsjonal fareanalyser, analyser trend ble utført ved hjelp av gruppenumre som kontinuerlige variabler for å vurdere påvirkning av den kombinerte markørene på pasientens overlevelse og tumorresidiv. Dannede hazard ratio (HR) representerer HR for hver enhet av økningen (økning i gruppenummer). Kumulativ forekomst kurver ble gjort for DFS, LRRFS og DRFS, sto for konkurrerende risiko [32]. Kaplan-Meier-kurver ble anvendt for å visualisere forskjeller mellom de tre pasientgrupper for OS. For alle statistiske analysene ble tosidige p-verdier ≤ 0,05 ansett som statistisk signifikant, og p-verdier på 0,05 p≤0.1 ble betraktet som en trend
Resultater
Expression i tumor. versus sammenkoblede normale kolorektal vev
Nuclear uttrykk for alle individuelle markører (EZH2, BMI1, SUZ12 og H3K27me3) i tumorvev ble sammenlignet med atom uttrykk i sammenkoblede normale kolorektal vev. Ved å analysere ekspresjon forskjeller i studiekohorten som en helhet, bare median H3K27me3 og EZH2 ekspresjon var signifikant forskjellig mellom tumor og normalt vev (p 0,001 og p = 0,05, henholdsvis figur 1A). I enkelte svulster, derimot, viste alle markører markerte forskjeller i uttrykk i forhold til sine normale kolleger (Figur 1b). Survival analyser basert på under- eller over-median uttrykk i normalt vev ikke viser forskjeller i pasientens overlevelse eller svulst tilbakefall (data ikke vist).
(A) Vises er forskjeller i atom uttrykk, målt som andel av positivt fargede kjerner, mellom normale og tumorvev (n = 47). Boksplott viser medianen og utvalget av ekspresjon av hver av de enkelte markører i normal (N) og tumor (T) prøver. Median prosenter av positive kjerner er gitt for hver av markørene. P-verdiene representerer statistiske forskjeller mellom normale og tumorprøver, beregnet ved bruk av Wilcoxon signert rank test. (B) histogrammer viser forskjellen i uttrykket mellom tumor og normalt vev sammenkoblede (y-akse) for hvert av de individuelle pasienter (x-akse). Forskjeller i ekspresjon ble beregnet som følger: Uttrykket forskjell = ekspresjon i tumorvevet – ekspresjon i normalt vev. Negative verdier indikerer høyere uttrykk i normalt vev, positive verdier indikerer høyere uttrykk i tumorvev.
Individuell markør analyser i tumorvev
Eksempler på identifisering av positive og negative tumorcellekjerner for hver av de enkelte markørene ved ARIOL system er vist i figur 2. Vi først analysert hvis ekspresjon av histone modifikasjon H3K27me3 ble korrelert til ekspresjon av de individuelle pcg proteiner. Atom uttrykk (prosentandel av positive kjerner) av H3K27me3 ble faktisk positivt korrelert med uttrykk av EZH2 (p 0,001), BMI1 (p 0,001) og SUZ12 (p = 0,05). Ingen korrelasjon ble observert mellom ekspresjonen av de individuelle markører og TNM tumorstadiet. For å overleve analyser, ble pasientene delt i lave og høye ekspresjonsnivåer grupper basert på median ekspresjon av hver av de enkelte markører, som angitt i figur 1A. I overlevelsesanalyser av enkelt markører, BMI1 viste sterk korrelasjon til pasientens overlevelse (OS og DFS) og tumor tilbakefall (LRRFS og DRFS) i både univariate og multivariate analyser (tabell 2). EZH2 og H3K27me3 viste signifikante sammenhenger for DFS bare. For alle tre markører (BMI1, EZH2 og H3K27me3), ble høy ekspresjon forbundet med bedre pasientoverlevelse sammenlignet med pasienter som viser lav uttrykk, med p-verdier for DFS av p = 0,07 (BMI1), p = 0,04 (EZH2) og p = 0,06 (H3K27me3). SUZ12 viste ingen forskjeller i pasientens overlevelse eller svulst tilbakefall basert på lav eller høy uttrykk for markør i tumorvev.
ARIOL system trener overlegg viser korrekt identifisering av positive (angitt med gule prikker) og negative ( blå prikker) kjerner i kreft kjerner. TMA lysbilder ble skannet med en 20x forstørrelse. Vises for alle markører er positivt farget tumorkjerner (
øverste raden
) og negative tumorkjerner (
nederste raden
). Den ARIOL systemet ble opplært til å identifisere positive og negative celler for hver markør individuelt.
Combined markører
Vi antok at å kombinere flere markører vil resultere i bedre stratifisering av pasienter. Derfor, utførte vi statistiske analyser på kombinasjoner av histon-modifiserende enzymer. Disse analysene viste at faktisk kombinere flere markører resulterte i statistisk signifikante forskjeller mellom pasientgrupper og mer uttalt hazard ratio, noe som indikerer en mer uttalt effekt på pasientens overlevelse. Kombinasjonen av histon-modifisering enzymer EZH2 og BMI1 viste signifikante forskjeller for både pasient overlevelse og residiv overlevelse, med p = 0,02 (HR = 0,72, 95% KI 0,54 til 0,94) for DFS og p = 0,012 (HR = 0,71; 95% KI 0,54 til 0,92) for LRRFS i multivariate analyser. Kombinere EZH2 og SUZ12 viste en trend for DFS i multivariate analyser, med p = 0,08 (HR = 0,77, 95% KI 0,57 til 1,04). Kombinasjonen av BMI1 og SUZ12 viste signifikante forskjeller for pasient overlevelse, med p = 0,02 (HR = 0,76, 95% KI 0,61 til 0,96) for total overlevelse og p = 0,05 (HR = 0,73, 95% KI 0,54 til 1,00).
Fordi de tre PCG proteiner opptre sammen i multi-proteinkomplekser å regulere H3K27me3 uttrykk, vi hypotese at å kombinere alle markører (BMI1, EZH2, SUZ12 og H3K27me3) til en variabel vil resultere i enda bedre stratifisering av pasienter. Pasientene ble delt inn i fem grupper basert på antall markører som viser høy atom uttrykk. Dette resulterte i følgende pasientgrupper: all lav (gruppe 1), en høy (gruppe 2), to høye (gruppe 3), tre høy (gruppe 4) og alle høye (gruppe 5). Pasientens egenskaper av de 5 pasientgruppene var sammenlignbare med studiekohorten (tabell S1). Multivariate trendanalyser av de samlede markører, ved hjelp av pasientgruppen tallene som kontinuerlige variabler, viste generelle fareforhold på 0,79 til 0,88 for hver ekstra markør som viser høy atom uttrykk i både univariate og multivariate analyser, noe som indikerer bedre pasientens overlevelse og lavere sjansene for tumorresidiv for hver ekstra markør som viser høy ekspresjon (figur 3A). Når pasientgruppen tallene ble oppgitt som kategoriske variabler ble en tilsvarende trend observert (figur 3B og 3C). Vanligvis hazard ratio for OS avtok med økende gruppenummer, noe som indikerer en bedre pasient overlevelse når flere markører ble høyt uttrykt i forhold til «all low» uttrykk gruppe (gruppe 1). Pasienter som viser høy ekspresjon av alle markører, «all høy» gruppe (gruppe 5), viste den beste total overlevelse (p = 0,01, HR = 0,42, 95% CI 0,21 til 0,84) sammenlignet med referansegruppen 1, som viste kortest overlevelse. Gruppe 2, 3 og 4 viste lignende hazard ratio (Tall 3B og 3C), som også ble reflektert i Kaplan-Meier overlevelseskurver som går tett sammen i forhold til overlevelseskurver grupper 1 og 5. Derfor bestemte vi oss for å kombinere de tre pasientgrupper 2,3 og 4 i en gruppe, som resulterer i tre pasientgrupper (gruppe 1, gruppe 2-4 og gruppe 5). Kaplan-Meier-kurver og kumulative insidensen tomter viste signifikante forskjeller mellom de tre som følge pasientgrupper for OS, DFS, LRRFS og en trend for DRFS, som også ble reflektert i 5-års overlevelse (figur 4). Den beste pasientens overlevelse og lengste tilbakefall frie perioder ble observert for pasienter som viser høy ekspresjon av alle fire markører ( «all høy», gruppe 5) i tumorprøver, med 5-års overlevelse på 77% for OS, 83% for DFS og DRFS, og 86% for LRFS. Pasienter i kombinerte grupper 2-4 viste kortere OS, DFS og LRFS, med 5-års overlevelse på 67% for OS og DFS, 69% for LRFS og 72% for DRFS. Pasienter i «all low» gruppe (gruppe 1) viste betydelig kortere OS, DFS og LRFS i forhold til noen av de andre pasientgrupper, med 5-års overlevelse på 43% for OS og LRFS, 49% for DFS og 55% for DRFS. Til sammen fem-års overlevelse var lavere når flere markører viste lav uttrykk. Fareforhold i både univariate og multivariate speiles også disse funnene (tabell 3): gruppe 5 viser den laveste hazard ratio i forhold til referansegruppen en (for eksempel multivariate HR = 0,23 (0,08 til 0,67) for DFS). Dette indikerer en lavere risiko for en hendelse (pasient død eller lokoregionalt tumorresidiv) for pasienter i «all high» gruppe for OS, DFS og LRFS. For DRFS statistisk signifikante resultater ble bare observert i univariate analyser
Pasientgruppene ble gjort basert på antall markører som viser høy uttrykk. All lav (gruppe 1), en høy (gruppe 2), to high ( gruppe 3), tre høy (gruppe 4) og alle høye (gruppe 5). (A) Univariat og multivariat Cox regresjon trendanalyser ble utført ved hjelp av de kombinerte markør grupper som avhengige variabler. Hazard prosenter per enhet økning av hver av pasientgruppene ble plottet (B) og notert (C) for både den univariate og multivariat Cox regresjon trendanalyser ved å bruke de kombinerte markørgruppene som kategoriske variabler. Antallet pasienter i de enkelte pasientgrupper var: gruppe 1 (n = 28), gruppe 2 (n = 59), gruppe 3 (n = 55), gruppe 4 (n = 74) og gruppe 5 (n = 31) .
Kombinert markør (EZH2, BMI1, SUZ12 og H3K27me3) uttrykk grupper ble delt inn i tre pasientgrupper: gruppe 1, gruppe 2-4 og gruppe 5. antall pasienter i de enkelte pasientgrupper var: gruppe 1 (n = 28), gruppe 2 (n = 59), gruppe 3 (n = 55), gruppe 4 (n = 74) og gruppe 5 (n = 31). Kaplan-Meier-kurver ble gjort for total overlevelse (A) og kumulative insidensen kurver vises for sykdomsfri overlevelse (B), lokoregionalt tilbakefall overlevelse (C) og fjernmetastaser overlevelse (D). 5-års overlevelse er gitt for hver pasientgruppen. Tabellene under kurvene angir tallene i fare (#) per gruppe for de ulike tidspunkter.
Diskusjoner
I tillegg til genmutasjoner, avvikende uttrykk mønstre av epigenetisk regulatorer har blitt anerkjent som viktige hendelser i tumorigent prosessen, noe som resulterer i markerte endringer i genuttrykk. Endringer i uttrykket av disse epigenetiske regulatorer omfatter DNA metyltransferaser og påfølgende endringer i DNA metylering profiler, og histon-modifisering enzymer og resulterende endringer i sine respektive histonmodifikasjonene. I denne studien undersøkte vi uttrykket av tre PCG proteiner (EZH2, BMI1 og SUZ12) og tilhørende histone modifikasjon H3K27me3 i kolorektal kreft vev. Avvikende ekspresjon av hvert av disse histon-modifiserende enzymer, og av histon modifikasjon H3K27me3, er blitt antydet å bidra til tumorgenese i flere typer kreft, og har blitt korrelert til pasientens resultater [11] – [24]. Studier i litteraturen viser motstridende resultater vedrørende den prognostiske verdien av Polycomb gruppe proteiner i tykk- og endetarmskreft. For eksempel har høy EZH2 uttrykk vært forbundet med dårlig prognose i en rekke pasienter med kolorektal kreft ved Wang
et al
. [33], mens høy EZH2 uttrykk ble funnet å være assosiert med bedre tilbakefall overlevelse i tykktarmskreftpasienter (men ikke i endetarmskreftpasienter) ved Fluge
et al
. [34]. I tillegg ble høy uttrykk for BMI1 funnet å korrelere med god prognose ved brystkreft i en studie av Pietersen
et al
. [35], mens høy BMI1 var assosiert med dårlig prognose i tykktarmskreft i en studie fra Du
et al
. [36]. I vår studie kohort, overlevelsesdata for de enkelte markører viste at høyt uttrykk av alle merkene var korrelert med bedre pasientens overlevelse og lengre tilbakefall frie perioder sammenlignet med pasienter som viser lav uttrykk. Resultatene funnet i denne studien samsvarer med våre tidligere funn om at høy uttrykk for H3K27me3 var assosiert med bedre pasientens overlevelse i endetarmssvulster [4]. I denne studien viste vi at høy uttrykk for H3K27me3 ble faktisk forbundet med bedre pasientens overlevelse og lengre tilbakefall frie perioder. Som vi viste at uttrykket av GF proteiner var direkte relatert til uttrykk av H3K27me3, forventet vi en lignende korrelasjon av uttrykk av GF proteiner med klinisk utfall, som faktisk ble bekreftet av resultatene presentert i dette manuskriptet. Høye nivåer av H3K27me3, på grunn av avvikende uttrykk for PCG proteiner, kan hindre avvikende uttrykk for onkogener, aktivering av retrotransposon sekvenser (for eksempel LINE-1 [4]), og resultere i andre (EPI) genomisk hendelser som fremmer tumor aggressivitet.
i tillegg til de enkelte merkene, har kombinasjoner av PCG proteiner i sammenheng med pasientens utfallet blitt studert av flere forskningsgrupper. For eksempel ble co-uttrykk for EZH2 og BMI1 rapportert å være assosiert med dårlig prognose i ulike kreft [37] – [39]. I motsetning til dette ble overekspresjon av EZH2 og BMI1 rapportert å ha forskjellige påvirkninger på pasienten prognose i brystkreft [35], og ble funnet å ikke ha noen prognostisk verdi i urothelial carcinoma i blæren [40]. I vår tykktarmskreft studiekohorten, alle kombinasjoner av histon-modifisering enzymer viste prognostisk verdi. For å få mer informasjon om epigenetiske trasé med potensial prognostisk verdi i tykktarmskreft, utførte vi multivariat overlevelse analyser ved hjelp av kombinerte uttrykk data fra flere PCG proteiner (EZH2, BMI1 og SUZ12) og tilhørende histone modifisering H3K27me3. Ved å kombinere de tre PCG proteiner og deres tilhørende histon modifikasjon førte til betydelig bedre lagdeling av pasientgrupper som sammenlignet med de individuelle markører. I kombinert markør analyser, ble observert den beste pasient overlevelse og lengste tilbakefall frie perioder for pasienter som viser høy ekspresjon av alle fire markører ( «all high») i tumorprøver. Pasienter i «all low» gruppen viste signifikant kortere OS, DFS og LRFS i forhold til noen av de andre pasientgrupper. Resultatene av den kombinerte markør analyser understreker samarbeid mellom disse tre enzymer i PCG komplekser, og dermed gi en bedre risiko stratifisering av pasienter.
I tillegg til rollene som EZH2, BMI1 og SUZ12 i epigenetisk regulering av kromatinstruktur og genuttrykk, har direkte regulering av protein funksjon blitt beskrevet for EZH2 og BMI1, inkludert protein fosforylering og ubiquitinering. En cytosolisk EZH2 og SUZ12 holdige metyltransferase komplekset har vært knyttet til aktin polymerisasjon, en viktig prosess i celleproliferasjon [41]. Skytling av den holdig kompleks EZH2 og SUZ12 mellom ulike cellulære kan forklare den svake cytosoliske farging observert for EZH2 og SUZ12 i tillegg til den sterke nukleær farging for disse markørene, sammenlignet med den strenge nukleær farging observert for BMI1. En annen ikke-histone protein denaturert ved EZH2 er hjertetranskripsjonsfaktor GATA4. Metylering reduserer dens transkripsjonelle aktivitet, noe som resulterer i inhibering av riktig hjerte utvikling [42]. Disse eksemplene viser at avvikende uttrykk av disse GF proteiner påvirker viktige prosesser som gentranskripsjon og celleproliferasjon, fremme transformasjonen av normale celler til kreftceller.
I konklusjonen, viste vi at samlet uttrykk for PCG proteiner EZH2, BMI1 og SUZ12 og tilhørende histone modifikasjon H3K27me3 har prognostisk verdi i vår kolorektalkreft studiekohorten. Kombinert markør uttrykk resulterte i bedre stratifisering av pasienter i forhold til de enkelte markører og dermed gir mer innsikt i rollene til disse epigenetiske proteiner og -modifications i tykk- og endetarmskreft. Andre kombinasjoner av epigenetiske mekanismer bør utredes kolorektal kreft til ytterligere løse den underliggende biologi i enkelte svulster. Dette vil fremme søken etter nye biomarkører som skal brukes i en klinisk setting for å bedre klassifisere pasienter for behandling.
Hjelpemiddel Informasjon
Tabell S1.
Pasient kjennetegn ved alle pasientgrupper som brukes i kombinert-markør analyser. Pasientens egenskaper er vist for alle pasientgrupper som brukes i den kombinerte markør-analyser. De pasientgrupper viser sammenlignbare pasientkarakteristikker til den komplette studie kohort av 247 pasienter (tab 1). P-verdiene representerer den Jonckheere-Terpstra test som brukes for å teste om prøvene kom fra samme fordeling. For variabelen «tumorstørrelse», ble en enveis ANOVA test utført for å teste for statistiske forskjeller mellom pasientgrupper
doi:. 10,1371 /journal.pone.0108265.s001 plakater (DOC)
takk
Vi vil gjerne takke CM Janssen for å gi oss med vevet microarray seksjoner som brukes for immunhistokjemi.
