Die Studie wurde gemäß der Deklaration von Helsinki durchgeführt. Die Genehmigung wurde am 21. Oktober 2021 vom Ethikkomitee der Medizinischen Universität Innere Mongolei erteilt. Von allen an der Studie teilnehmenden Personen wurde schriftlich informierte Einwilligung eingeholt.
Sammlung klinischer Proben
Gepaarte CRC- und angrenzende nichttumorige Gewebeproben wurden von 45 Patienten gesammelt, die zwischen Dezember 2017 und Februar 2020 einer radikalen Resektion unterzogen wurden. Keiner der Patienten erhielt eine präoperative Strahlentherapie oder Chemotherapie, und Patienten mit anderen Malignitäten wurden ausgeschlossen. Das angrenzende nichttumorige Gewebe wurde mindestens 5 cm vom Tumorrandschnitt entfernt entnommen. Die Proben wurden unmittelbar nach der chirurgischen Entfernung eingefroren und bis zur RNA-Extraktion in flüssigem Stickstoff gelagert. Die Kohorte umfasste 27 männliche und 18 weibliche Patienten; 13 Patienten waren jünger als 60 Jahre, und 32 waren 60 Jahre oder älter. Zu den klinisch-pathologischen Variablen gehörten Tumordurchmesser, TNM-Stadium, Differenzierungsgrad, vaskulärer Tumorthrombus, lymphogene Metastasierung und präoperativer CEA-Spiegel.
Öffentliche Datenerfassung und Vorverarbeitung
Open-Access-miRNA-seq-, RNA-seq- und klinische Daten für TCGA-COAD und TCGA-READ wurden über das Genomic Data Commons-Portal bezogen. Primäre Tumoren und normale Festgewebeproben wurden gemäß GDC-Probenart identifiziert. Metastatische und rezidivierende Tumorproben wurden von der Tumor-Normal-Differenzialexpressionsanalyse ausgeschlossen. Für TCGA-miRNA-seq-Dateien lautete der auf Datenbankebene für diese Analyse erfasste Eintrag hsa-mir-192; die Expressionswerte wurden als log2(RPM + 1) analysiert, wobei RPM die Anzahl der Reads pro Million kartierter miRNA-Reads angibt. Sowohl ungepaarte als auch gepaarte Tumor-Normal-Analysen wurden durchgeführt, wenn passende Proben verfügbar waren. GEO-Datensätze GSE89076 und GSE156355 dienten der Screening-Analyse für potenzielle Zielgene. Differenziell exprimierte Gene aus GEO wurden anhand eines adjustierten p < 0,05 und eines absoluten log2-Fold-Change ≥ 2 ausgewählt. Die Datensatznamen wurden im gesamten Manuskript auf Konsistenz überprüft.
Diagnostische, klinisch-pathologische und Überlebensanalysen
Die Analyse der Receiver-Operating-Characteristic (ROC) wurde verwendet, um die explorative Tumor-Normal-Trennung in TCGA-COAD, TCGA-READ und dem kombinierten COADREAD-Kollektiv zu bewerten. Da die Anzahl der Normalproben gering war, wurden zusätzliche Sensitivitätsanalysen durchgeführt, darunter eine 5.000-fache balancierte Tumor-Normal-Resampling-Analyse und eine Leave-one-normal-out-Analyse. Für die Analysen der klinisch-pathologischen Assoziationen wurden die Primärtumorproben anhand des medianen TCGA-miR-192-Expressionsniveaus in Gruppen mit hoher und niedriger Expression unterteilt. Die Analysen wurden erneut für das kombinierte COADREAD-Kollektiv sowie getrennt für COAD und READ durchgeführt, sofern die Stichprobengröße dies zuließ. Die Gesamtüberlebenszeit wurde mittels Kaplan-Meier-Analyse mit dem Log-Rank-Test und univariater Cox-Regression ausgewertet. Diagnostische, klinisch-pathologische und Überlebensanalysen wurden separat berichtet, um prognostische Schlussfolgerungen nicht zu übertreiben.
Analysen von Zielgen-Kandidaten und Hub-Genen
Kandidatengene wurden durch die Integration von miRWalk-Vorhersagen mit differenziell exprimierten Genen aus GSE89076 und GSE156355 identifiziert. Der Überlapp zwischen diesen drei Quellen wurde für die nachfolgende explorative Analyse beibehalten. Mithilfe von STRING wurde ein Protein-Protein-Interaktionsnetzwerk erstellt, und Hub-Gene wurden basierend auf Knotengrad und Modulverbindungen mittels cytoHubba- und MCODE-Analysen in Cytoscape ausgewählt. Die beibehaltenen Hub-Gene (KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 und KIF5C) wurden anschließend anhand von TCGA-RNA-seq-Daten weiter bewertet. Unterschiede in der Expression zwischen Tumor und normalem Gewebe, Spearman-Korrelationen mit der miR-192-Expression aus TCGA sowie Assoziationen mit dem Gesamtüberleben wurden als ergänzende explorative Analysen zusammengefasst. Diese Gene wurden lediglich als Kandidatenziele betrachtet; aus den bioinformatischen Daten wurden keine direkte Bindung, kein Rescue-Effekt und keine nachgeschaltete Regulation auf Proteinebene abgeleitet.
GO- und KEGG-Anreicherungsanalyse
Es wurden Analysen zur Anreicherung von Gene Ontology (GO) und Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) für den Satz der Kandidatengene und die signifikanten Netzwerkmodule durchgeführt. Die GO-Terme wurden in die Kategorien biologischer Prozess, zelluläre Komponente und molekulare Funktion eingeteilt. Anreicherungsergebnisse mit p < 0,05 wurden als statistisch bemerkenswert angesehen und als hypothetische Hinweise auf Signalwege interpretiert, nicht als experimentell validierte Mechanismen.
RNA-Extraktion und qRT-PCR-Analyse
Gesamt-RNA wurde aus 45 gepaarten CRC- und angrenzenden nichttumoralen Gewebeproben mit dem TRIzol-Reagenz gemäß Herstellervorschrift extrahiert. Die RNA-Reinheit und -Konzentration wurden spektrophotometrisch bestimmt, und Proben mit A260/A280-Werten zwischen 1,8 und 2,1 wurden für die Reverse Transkription verwendet. Die qRT-PCR wurde mit einem miRNA-Rücktranskriptionssystem und SYBR-Green-basierten miRNA-qPCR-Reagenzien von TransGen Biotech durchgeführt. Die Reverse Transkription und die qPCR-Amplifikation erfolgten gemäß den Anweisungen des Reagenzherstellers. Jede qRT-PCR-Reaktion wurde technisch im Triplikat durchgeführt. RNU6B wurde als interne Referenz verwendet. Die Primer für miR-192-5p lauteten 5'-GGGGCTGACCTATGAATTGA-3' (vorwärts) und 5'-CAGTGCAGGGTCCGAGGT-3' (rückwärts). Die Primer für RNU6B lauteten 5'-ATTGGAACGATACAGAGAAGATT-3' (vorwärts) und 5'-GGAACGCTTCACGAATTTG-3' (rückwärts). Eine Schmelzkurvenanalyse wurde zur Beurteilung der Amplifikationsspezifität durchgeführt, sofern dies von der qPCR-Plattform unterstützt wurde. Die relative Expression wurde nach der 2-ΔΔCt-Methode berechnet. Die Ergebnisse aus gepaarten Tumor- und angrenzendem Gewebe wurden als gepaarte klinische Messungen ausgewertet.
Zellkultur und Transfektion
Die humane CRC-Zelllinie HT29 stammte aus dem Zellbestand des Labors der Autoren und war bereits authentifiziert sowie auf Mykoplasmenkontamination getestet worden. Die HT29-Zellen wurden in McCoy's 5A-Medium, ergänzt mit 10 % fötalem Kälberserum, 100 U/mL Penicillin und 100 µg/mL Streptomycin, bei 37 oC in einer Atmosphäre mit 5 % CO2 kultiviert. Die Zellen wurden weitergeimpft, wenn sie etwa 80 % Konfluenz erreicht hatten. miR-192-5p-Mimics und das negativkontroll-Oligonukleotid con238 wurden von Sangon Biotech (Shanghai, China) bezogen und für die transiente Transfektion verwendet. HT29-Zellen wurden in 6-Well-Platten ausgesät und transfiziert, sobald die Zelldichte etwa 20–30 % erreichte, unter Verwendung einer endgültigen Oligonukleotidkonzentration von 50 nM und eines lipidbasierten Transfektionsprotokolls gemäß den Anweisungen des Reagenzherstellers. Das genaue Verhältnis von Reagenz zu Oligonukleotid sowie die verwendete Reagenzmenge folgten dem vom Hersteller empfohlenen Protokoll, wie es in den Laborunterlagen der Autoren dokumentiert ist. Die Zellen wurden unter Standardkulturbedingungen mit den Transfektionskomplexen inkubiert, und anschließend wurden je nach experimentellem Zeitplan bildgebende Verfahren nach der Transfektion sowie Wundheilungsassays durchgeführt. Nur Daten der HT29-Zellen wurden in die vorliegende Studie einbezogen.
Wundheilungs-Assay
Transfizierte HT29-Zellen wurden in 6-Well-Platten ausgesät und bis zur Bildung einer konfluenten Monoschicht kultiviert. Mit einer sterilen 200-µL-Pipettenspitze wurde ein linearer Kratzer erzeugt, und abgelöste Zellen wurden durch Waschen mit PBS entfernt. Anschließend wurde das Medium durch serumfreies Medium ersetzt, um proliferationsbedingte Effekte während der Migrationsbewertung zu minimieren. Wundbilder wurden nach 0 h, 24 h und 48 h aufgenommen. Der Wundheilungs-Assay wurde in drei unabhängigen biologischen Wiederholungen durchgeführt, und für jede Gruppe und jeden Zeitpunkt wurden mehrere mikroskopische Aufnahmefelder ausgewertet. Die Wundbreite wurde anhand der Mikroskopiebilder mithilfe einer Bildanalyse-Software quantifiziert; die genaue Softwareversion, die für die ursprünglichen Messungen verwendet wurde, war in den Quelldaten nicht verfügbar. Die Wundheilungsrate wurde berechnet als [(Wundbreite bei 0 h minus Wundbreite zum angegebenen Zeitpunkt) geteilt durch Wundbreite bei 0 h] × 100 %. Da die vorliegenden Manuskriptdaten kein separates Proliferationskontroll-Experiment enthalten, wurden die Ergebnisse des Wundheilungs-Assays als migrationsbezogen interpretiert, jedoch nicht als vollständiger Ausschluss von Proliferationseffekten.
Korrelationsanalyse des Immunsignaturprofils
Die Assoziation zwischen der TCGA-miR-192-Expression und immunbezogenen Signaturen wurde mithilfe von RNA-Seq-Daten primärer Tumoren erneut bewertet. In die Analyse der Korrelation zwischen Signatur-Scores wurden insgesamt 425 Tumorproben mit passenden miRNA- und RNA-Seq-Daten einbezogen. Die miR-192-Expression zeigte nach Korrektur der Falsch-Entdeckungsrate statistisch signifikante, jedoch schwache negative Korrelationen mit mehreren immunologischen Signaturen, darunter Tfh-Zellen (rho = -0,205, FDR = 0,00049), aktivierte dendritische Zellen (rho = -0,186, FDR = 0,00098), Treg-Zellen (rho = -0,185, FDR = 0,00098), plasmazytoide dendritische Zellen (rho = -0,169, FDR = 0,0027) und Makrophagen (rho = -0,149, FDR = 0,0092). Positive Korrelationen wurden hauptsächlich für Eosinophile (rho = 0,139, FDR = 0,0155) und Th17-Zell-Signaturen (rho = 0,121, FDR = 0,0296) beobachtet. Diese Ergebnisse deuten auf heterogene und insgesamt schwache immunologische Assoziationen hin, anstatt auf ein einheitliches Muster einer positiven Immuninfiltration.
Statistische Analyse
Die statistischen Analysen wurden mit GraphPad Prism 9.0, SPSS 25.0 und der R-Software 3.6.3 durchgeführt. Stetige Variablen wurden je nach Angemessenheit als Mittelwert ± Standardabweichung oder als Median mit Interquartilsabstand zusammengefasst. Bei gepaarten Gewebevergleichen wurden gepaarte Tests angewandt, wenn Tumor- und angrenzende Gewebeproben gepaart vorlagen. Bei Verletzung der Normalverteilungsannahme kamen nichtparametrische Tests zum Einsatz. ROC-Kurven, balanciertes Resampling und die Leave-one-normal-out-Analyse wurden zur explorativen diagnostischen Diskriminierung verwendet; Chi-Quadrat-Tests dienten der Untersuchung kategorialer klinisch-pathologischer Assoziationen; log-rank- und Cox-Modelle wurden für Überlebensanalysen verwendet; und die Spearman-Korrelation wurde für Immun- und Hub-Gen-Analysen herangezogen. Ein zweiseitiger p < 0,05 galt als statistisch signifikant, wobei bei Korrelationen von Immunsignaturen eine Korrektur der falschen Entdeckungsrate (false-discovery rate) angegeben wurde.