Expressionsanalyse in öffentlichen Datensätzen und gepaarten klinischen Geweben
Das Expressionsmuster von miR-192 wurde unter Verwendung von GDC-abgeleiteten miRNA-Sequenzierungsdaten aus TCGA-COAD und TCGA-READ erneut bewertet (Abbildung 1). In diesen Dateien wurde der Datensatz auf Ebene der Datenbank als hsa-mir-192 und nicht direkt als die reife Spezies hsa-miR-192-5p annotiert; daher wurde dieses Ergebnis aus der öffentlichen Datenbank als TCGA-miR-192-Signal interpretiert. In der kombinierten COADREAD-Kohorte wurden 616 primäre Tumoren und 11 Normalproben aus festem Gewebe analysiert. Tumorproben wiesen eine höhere miR-192-Expression als Normalproben auf (Median 16,05 vs. 13,46 log2[RPM + 1], Mann-Whitney p = 9,96 × 10-8). Derselbe Trend zu höherer Expression im Tumor zeigte sich sowohl bei COAD allein (455 Tumoren und 8 Normalproben, p = 9,89 × 10-8) als auch bei READ allein (161 Tumoren und 3 Normalproben, p = 1,94 × 10-5). Eine gepaarte TCGA-Analyse zeigte ebenfalls eine höhere Tumor-Expression in 11 paarweise vorliegenden Fällen (medianer Tumor-Normal-Unterschied = 3,13 log2[RPM + 1], Wilcoxon p = 0,0029). Diese Ergebnisse standen im Widerspruch zu den lokalen gepaarten qRT-PCR-Ergebnissen, die auf eine verminderte Expression der reifen miR-192-5p in CRC-Geweben hindeuten (Abbildung 2).
Diagnostische Leistung und klinikopathologische Assoziationen
Die ROC-Analyse basierend auf TCGA wurde unter Verwendung der oben beschriebenen Definition zur Diskriminierung zwischen Tumor- und Normalproben wiederholt (Abbildung 3). Die AUC betrug 0,968 für den kombinierten COADREAD-Kohortenverbund, 0,947 für COAD allein und 0,994 für READ allein. Zusätzliche balancierte Resampling-Verfahren ergaben mediane AUCs von 0,983 für COADREAD, 0,984 für COAD und 1,000 für READ; die 95 %-Konfidenzintervalle waren jedoch breit für COADREAD (0,868–1,000) und COAD (0,781–1,000), und bei READ waren nur drei Normalproben enthalten. Die Leave-one-out-Analyse an Normalproben zeigte zudem, dass die ROC-Schätzung empfindlich gegenüber der kleinen Gruppe an Normalproben war. Daher wurde das ROC-Ergebnis lediglich als exploratorischer Hinweis auf die Trennung zwischen Tumor und Normalgewebe beibehalten, nicht jedoch als ausreichender Beleg für einen klinischen diagnostischen Biomarker. Die Analyse der klinisch-pathologischen Assoziationen basierend auf dem medianen TCGA-miR-192-Expressionsniveau zeigte signifikante Assoziationen mit dem N-Stadium (p = 0,019) und dem Alter (p = 0,004), während das T-Stadium (p = 0,110) und das M-Stadium (p = 0,932) nicht signifikant waren (Tabelle 1).
Überlebensanalyse
Die Analyse der Gesamtüberlebenszeit unterstützte keine signifikante prognostische Assoziation für die TCGA-miR-192-Expression im kolorektalen Karzinom (CRC) (Abbildung 3). Im kombinierten COADREAD-Kollektiv war der medianbasierte Kaplan-Meier-Vergleich nicht signifikant (log-rank p = 0,857), und die univariable Cox-Regression zeigte ebenfalls keine signifikante Assoziation (HR = 0,934 pro log2-Expressionseinheit, p = 0,374). Dieselbe Schlussfolgerung ergab sich für COAD (log-rank p = 0,889; Cox p = 0,493) und READ (log-rank p = 0,807; Cox p = 0,716). Somit stützen die Daten keine starke Aussage über eine prognostische Biomarker-Funktion von miR-192 im CRC.
Kandidat-Zielgene und funktionelle Anreicherung
Die Analyse der Kandidat-Zielgene wurde durch Integration der miRWalk-Vorhersage mit differenziell exprimierten Genen aus den GEO-Datensätzen GSE89076 und GSE156355 durchgeführt. Bei diesem Screening wurden 93 Kandidatengene für nachgeschaltete Netzwerk- und Anreicherungsanalysen identifiziert (Abbildung 4). Die Protein-Interaktionsanalyse identifizierte KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 und KIF5C als explorative Hub-Gene (Abbildung 5). Die Sensitivitätsanalyse mittels TCGA-RNA-seq zeigte, dass KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1 und CDK1 im Tumorgewebe höher exprimiert waren als im Normalgewebe, während PLP1, NRXN1, GRIK3 und KIF5C im Tumorgewebe niedriger exprimiert waren. Die Korrelationsanalyse mit dem TCGA-miR-192-Expressionsniveau ergab gemischte Ergebnisse: CDCA5, CCNB1 und CDK1 zeigten positive Korrelationen, während PLP1, NRXN1 und KIF5C negative Korrelationen aufwiesen. Die Anreicherungsanalyse hob repräsentative Begriffe hervor, die mit dem Arzneimittelmetabolismus durch Cytochrom P450, dem Metabolismus von Xenobiotika durch Cytochrom P450, dem Retinolstoffwechsel, glutamatergen Synapsen-assoziierten Begriffen und der Organisation der präsynaptischen Region in Zusammenhang stehen (Abbildung 6). Diese Ergebnisse untermauern die biologische Relevanz des Hub-Gen-Netzwerks, belegen jedoch nicht die direkte Targeting-Funktion von miR-192-5p.
Test zur Zellmigration
HT29-Zellen wurden mit miR-192-Mimics transfiziert, um die funktionellen Effekte einer miR-192-Überexpression zu untersuchen. Die Fluoreszenzmikroskopie bestätigte eine erfolgreiche Transfektion in den Gruppen mit miR-192-5p-Mimic und negativer Kontrolle (Abbildung 7). Im Wundheilungs-Assay war die Migrationsrate der mit miR-192 transfizierten HT29-Zellen nach 24 h und 48 h geringer als die der nicht transfizierten HT29-Zellen und der mit negativer Kontrolle transfizierten Zellen (Abbildung 8). Nach 24 h betrug die Migrationsrate in der mit miR-192 transfizierten Gruppe 9,75 +/- 2,43 % im Vergleich zu 15,69 +/- 3,47 % in der nicht transfizierten Gruppe und 15,45 +/- 3,92 % in der Negativkontrollgruppe (P = 0,010). Nach 48 h betrug die Migrationsrate 20,04 +/- 2,54 % in der mit miR-192 transfizierten Gruppe gegenüber 26,84 +/- 7,65 % und 27,98 +/- 6,78 % in den beiden Kontrollgruppen (P = 0,021). Diese Ergebnisse legen nahe, dass eine Überexpression von miR-192 die Migration von HT29-Zellen in vitro hemmt.
Analyse der Korrelation von Immunsignaturen
Die Assoziation zwischen der TCGA-miR-192-Expression und immunbezogenen Signaturen wurde unter Verwendung von RNA-Seq-Daten primärer Tumoren neu bewertet (Abbildung 9). Insgesamt wurden 425 Tumorproben mit passenden miRNA- und RNA-Seq-Daten in die Analyse der Korrelation der Signatur-Scores einbezogen. Der Expression von miR-192 zeigte schwache negative Korrelationen mit mehreren Immunzell-Signaturen, einschließlich Tfh-Zellen (rho = -0,205, p = 2,15e-05), aktivierte dendritische Zellen (Rho = -0,186, p = 0,00011), Treg-Zellen (rho = -0,185, p = 0,00013), plasmazytoide dendritische Zellen (rho = -0,169, p = 0,00046), Makrophagen (rho = -0,149, p = 0,0020), Tcm-Zellen (rho = -0,136, p = 0,0050), NK-CD56bright-Zellen (rho = -0,132, p = 0,0065) und Tem-Zellen (rho = -0,129, p = 0,0078). Schwache positive Korrelationen wurden für Eosinophile beobachtet (rho = 0,139, p = 0,0040) und Th17-Zelle (rho = 0,121, p = 0,0129) Signaturen auf. Somit erscheint die immunologische Assoziation von miR-192 beim kolorektalen Karzinom heterogen und sollte nicht als durchgehend positiv über alle Immuninfiltrate hinweg beschrieben werden.
Datenverfügbarkeit
Die in dieser Studie analysierten öffentlichen Datensätze sind über das GDC/TCGA-Portal und die Gene Expression Omnibus (GEO)-Datenbank unter den Zugangsnummern GSE89076 und GSE156355 verfügbar. Die in dieser Studie durchgeführten in silico-Analysen und Neuanalysen sind in Supplementär-Tabelle 1 enthalten. Die zugrundeliegenden experimentellen Daten, die die qRT-PCR- und Wundheilungsanalysen unterstützen, einschließlich der rohen qRT-PCR-Ct-Werte, Wundbreitenmessungen, ursprünglichen Mikroskopiebilder und verwandter experimenteller Daten, sind in Supplementär-Ordner 1 enthalten.

Abbildung 1: Übersicht der pan-kamerösen Expression von miR-192 in TCGA. Die x-Achse zeigt die Abkürzungen der Tumoren, die y-Achse die relative Expression von miR-192. Blau kennzeichnet normales Gewebe, rot kennzeichnet Tumorgewebe. Die statistische Signifikanz ist wie folgt gekennzeichnet: * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0,001; NS = nicht signifikant. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 2: Expression von miR-192/miR-192-5p in CRC-Datensätzen und gepaarten Gewebeproben. (A) TCGA/GDC-miRNA-seq-Analyse, die ein höheres hsa-mir-192-Signal auf Datensatzebene in CRC-Tumorproben im Vergleich zu Normalproben zeigt. (B) qRT-PCR-Analyse gepaarter lokaler Gewebeproben, die eine geringere Expression der reifen miR-192-5p in CRC-Geweben im Vergleich zu angrenzenden nicht-tumoralen Geweben zeigt. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 3: Explorative diagnostische und Überlebensanalysen basierend auf der TCGA hsa-mir-192-Expression. (A–C) Kaplan-Meier-Überlebenskurven. Die Überlebensanalyse ergab keinen signifikanten prognostischen Zusammenhang. (D) ROC-Kurve zur Tumor-Normal-Diskriminierung in der TCGA-Kohorte. Die AUC sollte aufgrund der geringen Anzahl an Normalproben mit Vorsicht interpretiert werden. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 4: Untersuchung der Kandidat-Zielgene und Analyse der Proteininteraktionen. (A) Venn-Diagramm, das die Überlappung zwischen miRNA-Zielvorhersagen und differenziell exprimierten Genen aus GSE89076 und GSE156355 zeigt. (B) Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk der 93 Kandidatengene. Die Knoten repräsentieren Gene, die Kanten stellen vorhergesagte oder kuratierte Genassoziationen dar. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 5: Identifizierung von HUB-Genen aus dem Netzwerk der Kandidatenziele. (A,B) Netzwerkmodule, die durch die Modulanalyse identifiziert wurden. (C) Rangfolge der HUB-Gene basierend auf der Netzwerkverknüpfung. (D) Kandidat-HUB-Ziele, die nach Integration der modul- und gradbasierten Analyse beibehalten wurden. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 6: Ausgewählte GO- und KEGG-Anreicherungsbegriffe für Kandidatengene und signifikante Netzwerkmodule. Das Blasendiagramm fasst repräsentative angereicherte biologische Funktionen und Signalwege zusammen. Die Anreicherungsergebnisse sind explorativ und erfordern eine experimentelle Validierung. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 7: Transfektionsbilder von HT29-Zellen. (A) Repräsentative HT29-Zellen. (B) Fluoreszenzbild von HT29-Zellen, die mit dem miR-192-5p-Mimetikum transfiziert wurden. (C) Fluoreszenzbild von HT29-Zellen, die mit dem negativen Kontrollmimetikum con238 transfiziert wurden. Maßstabsbalken = 100 µm. Bitte klicken Sie hier, um eine größere Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 8: Wundheilungsassay in HT29-Zellen. (A) Repräsentative Aufnahmen der Kratzwunde zu den Zeitpunkten 0 h, 24 h und 48 h bei nicht transfizierten HT29-Zellen, HT29-Zellen, die mit miR-192-5p-Mimic transfiziert wurden, und HT29-Zellen, die mit con238 transfiziert wurden. (B) Quantifizierung der Wundheilungsraten nach 24 h und 48 h, dargestellt als Prozentwerte. Maßstabsbalken = 100 µm. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.

Abbildung 9: Korrelation zwischen der TCGA-miR-192-Expression und immunbezogenen Signatur-Scores in CRC-Tumorproben. Die Analyse zeigte heterogene Immunassoziationsmuster mit mehreren schwachen negativen Korrelationen sowie – vor allem für Eosinophilen- und Th17-Zell-Signaturen – positiven Korrelationen. Bitte klicken Sie hier, um eine vergrößerte Version dieser Abbildung anzusehen.
| Merkmale | Niedrige Expression von TCGA miR-192 | Hohe Expression von TCGA miR-192 | p-Wert | Methode |
| n | 308 | 308 | | |
| T-Stadium, n (%) | 0,11 | Chisq.test |
| T1 | 9 (1,5 %) | 11 (1,8 %) | | |
| T2 | 44 (7,2 %) | 59 (9,6 %) | | |
| T3 | 209 (34,1 %) | 211 (34,4 %) | | |
| T4 | 43 (7 %) | 27 (4,4 %) | | |
| N-Stadium, n (%) | 0,019 | Chisq.test |
| N0 | 156 (25,5 %) | 190 (31 %) | | |
| N1 | 88 (14,4 %) | 63 (10,3 %) | | |
| N2 | 61 (10 %) | 54 (8,8 %) | | |
| M-Stadium, n (%) | 0,932 | Chisq.test |
| M0 | 214 (39,9 %) | 234 (43,7 %) | | |
| M1 | 41 (7,6 %) | 47 (8,8 %) | | |
| Alter, Median (IQR) | 66 (56, 75) | 69 (60, 77) | 0,004 | Wilcoxon |
Tabelle 1: Assoziation zwischen den TCGA-miR-192-Expressionsgruppen und klinisch-pathologischen Merkmalen beim CRC. Die Gruppen mit hoher und niedriger Expression wurden anhand des medianen TCGA-miR-192-Expressionsniveaus definiert. In der zusammengefassten Tabelle waren der N-Stadium und das Alter signifikant, während das T-Stadium und das M-Stadium nicht signifikant waren.
Erweiterte Tabelle 1: Ergebnisse der Nachanalyse im Trockenlabor, die für diese Studie erstellt wurden. Die Arbeitsmappe enthält Vergleiche der TCGA/GDC-Expression, balancierte ROC-Sensitivitätsanalysen, Leave-one-normal-out-Analysen, Analysen zur Assoziation mit klinisch-pathologischen Parametern, Überlebensanalysen, Zusammenfassungen der Hub-Gen-Expression und -Korrelationen sowie Ergebnisse zur Korrelation mit Immunsignaturprofilen.Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.
Ergänzender Ordner 1: Rohdaten der Experimente zur qRT-PCR, Zelltransfektion und Wundheilung. Diese Dateien enthalten die ursprünglichen Ct-Werte der qRT-PCR, Daten der Durchflusszytometrie/Transfektion, Messungen der Wundbreite sowie repräsentative Mikroskopiebilder, die für die in der Arbeit präsentierten Analysen verwendet wurden.Bitte klicken Sie hier, um diese Datei herunterzuladen.