Este estudio integra conjuntos de datos públicos, validación en tejidos apareados, ensayos de migración celular, predicción de redes diana y análisis de firmas inmunitarias para evaluar el miR-192-5p en el cáncer colorrectal. Los hallazgos destacan una discordancia entre los datos de expresión de TCGA/GDC y los resultados locales de qRT-PCR, y advierten contra la sobreinterpretación de su significado diagnóstico, pronóstico, funcional y relacionado con el sistema inmunitario.
Artículo de investigación
Significancia clínica, panorama de infiltración inmunitaria y análisis de la red funcional de miR-192-5p en el cáncer colorrectal
* These authors contributed equally
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Resumen
Resumen
El cáncer colorrectal (CCR) es una neoplasia heterogénea en la que los microARN pueden contribuir a la progresión tumoral y al descubrimiento de biomarcadores. Este estudio evaluó la significancia clínica, las asociaciones inmunitarias y la red funcional de miR-192-5p en el CCR mediante la integración de análisis bioinformáticos de TCGA/GDC y GEO, validación por qRT-PCR en tejidos pareados, predicción de dianas, análisis de firmas inmunitarias y experimentos de curación de heridas en HT29. El reanálisis de los datos de secuenciación de ARNmi de TCGA/GDC incluyó 616 muestras tumorales y 11 muestras normales de COADREAD, y mostró una señal más alta a nivel de base de datos de hsa-mir-192 en muestras tumorales que en normales (Mann-Whitney p = 9,96 x 10-8). La misma tendencia se observó en 11 casos pareados de TCGA (diferencia mediana tumor-normal = 3,13 log2[RPM + 1], Wilcoxon p = 0,0029), mientras que la qRT-PCR local en tejidos clínicos pareados apoyó una expresión más baja del miR-192-5p maduro en tejidos de CCR. El análisis ROC basado en TCGA mostró una fuerte separación entre tumor y tejido normal, pero análisis de remuestreo equilibrado y de tipo "dejar fuera una muestra normal" confirmaron que este resultado debe interpretarse con cautela debido al número limitado de muestras normales. El análisis clinicopatológico sugirió asociaciones con el estadio N y la edad en la cohorte de TCGA, mientras que el estadio T y el estadio M no fueron significativos en la tabla resumida, y el análisis de supervivencia global no mostró una asociación pronóstica significativa. Los análisis exploratorios de genes centrales candidatos mediante ARN-seq de TCGA proporcionaron evidencia preliminar de expresión, correlación y supervivencia, pero no establecieron una regulación directa por miR-192-5p. El análisis de firmas inmunitarias mostró correlaciones heterogéneas, principalmente débiles. Funcionalmente, la transfección con un mimético de miR-192-5p redujo el cierre de heridas en HT29. Estos hallazgos indican que miR-192-5p es biológicamente relevante en el CCR, pero su dirección de expresión e interpretación clínica dependen de la plataforma utilizada y requieren validación experimental adicional.
Introducción
El cáncer colorrectal (CCR) es una de las malignidades más comunes en todo el mundo y sigue siendo una de las principales causas de mortalidad relacionada con el cáncer1,2. Aunque la colonoscopia, las pruebas inmunoquímicas en heces, la prueba de metilación de SEPT9, los marcadores tumorales circulantes y el perfilado molecular han mejorado la detección y el manejo clínico del CCR3,4, aún persiste una heterogeneidad considerable en la biología tumoral, la respuesta al tratamiento y el resultado en los pacientes5,6,7. Por lo tanto, los biomarcadores que ayuden a caracterizar la biología del CCR podrían contribuir a la estratificación de riesgos y al desarrollo de estrategias terapéuticas más individualizadas8.
Los microARN (miARN) son ARN no codificantes pequeños, con una longitud aproximada de 19 a 24 nucleótidos, que regulan la expresión génica principalmente mediante mecanismos post-transcripcionales9. La expresión alterada de miARN puede influir en la proliferación, migración, invasión, apoptosis, interacciones inmunitarias y respuesta al tratamiento de las células cancerosas10. Se ha reportado que el miR-192-5p actúa de manera dependiente del contexto en diferentes enfermedades y cánceres, mostrando asociaciones bien oncogénicas o bien supresoras de tumores, dependiendo del tipo de tejido, del entorno molecular y del sistema experimental11,12,13,14,15,16. En el CCR, estudios previos han reportado perfiles de miARN alterados en especímenes clínicos y la regulación funcional de fenotipos malignos en células de cáncer de colon12,14,15. Sin embargo, los análisis de bases de datos públicas no siempre muestran la misma dirección de expresión, y la significancia clínica, la red de dianas y las asociaciones inmunitarias del miR-192-5p en el CCR requieren una evaluación cuidadosa.
El presente estudio evaluó el miR-192-5p en el CCR mediante la integración de análisis bioinformáticos de TCGA/GDC y GEO, validación mediante qRT-PCR en tejidos clínicos pareados, ensayos de migración in vitro, predicción de genes diana candidatos, enriquecimiento de vías metabólicas y análisis de correlación con firmas inmunitarias. El estudio se basó en la hipótesis de que el miR-192-5p maduro podría estar regulado a la baja en los tejidos de CCR y podría ejercer un efecto supresor tumoral. Dado que la señal de secuenciación de ARNmi reanalizada de TCGA/GDC mostró una dirección de expresión opuesta, los resultados se interpretan como exploratorios y dependientes de la plataforma, más que como un patrón de expresión definitivo único.
Protocolo
El presente estudio se realizó de acuerdo con la Declaración de Helsinki. La aprobación fue otorgada por el Comité de Ética de la Universidad Médica de Mongolia Interior el 21 de octubre de 2021. Se obtuvo el consentimiento informado por escrito de todos los participantes incluidos en el estudio.
Recolección de muestras clínicas
Se recolectaron tejidos de CCR apareados y tejidos adyacentes no cancerosos de 45 pacientes que se sometieron a una resección radical entre diciembre de 2017 y febrero de 2020. Ninguno de los pacientes recibió radioterapia o quimioterapia preoperatoria, y se excluyeron los pacientes con otras neoplasias malignas. El tejido no canceroso adyacente se recolectó a al menos 5 cm del margen tumoral. Las muestras se congelaron rápidamente después de la extirpación quirúrgica y se almacenaron en nitrógeno líquido hasta la extracción de ARN. La cohorte incluyó a 27 pacientes hombres y 18 pacientes mujeres; 13 pacientes tenían menos de 60 años, y 32 tenían 60 años o más. Las variables clínico-patológicas incluyeron el diámetro del tumor, la etapa TNM, la diferenciación, el trombo tumoral vascular, la metástasis ganglionar y el nivel preoperatorio de CEA.
Adquisición y preprocesamiento de datos públicos
Se obtuvieron datos de secuenciación de miARN, ARN y datos clínicos de acceso abierto para TCGA-COAD y TCGA-READ desde el portal Genomic Data Commons. Las muestras de tumores primarios y tejido sólido normal se identificaron según el tipo de muestra del GDC. Las muestras de tumores metastásicos y recurrentes se excluyeron del análisis de expresión diferencial entre tumor y tejido normal. Para los archivos de miARN-seq del TCGA, la entrada a nivel de base de datos detectada en este análisis fue hsa-mir-192; los valores de expresión se analizaron como log2(RPM + 1), donde RPM indica lecturas por millón de lecturas de miARN mapeadas. Se realizaron análisis emparejados y no emparejados entre tumor y tejido normal cuando estaban disponibles muestras apareadas. Los conjuntos de datos GEO GSE89076 y GSE156355 se utilizaron para la selección de genes diana candidatos. Los genes diferencialmente expresados de GEO se seleccionaron utilizando un valor de p ajustado < 0,05 y un cambio absoluto en el valor log2 ≥ 2. Los nombres de los conjuntos de datos se verificaron para garantizar la consistencia a lo largo del manuscrito.
Análisis diagnóstico, clinicopatológico y de supervivencia
Se utilizó el análisis de características operativas del receptor (ROC) para evaluar la separación exploratoria entre tumor y tejido normal en TCGA-COAD, TCGA-READ y la cohorte combinada COADREAD. Debido al reducido número de muestras normales, se realizaron análisis de sensibilidad adicionales, incluyendo un remuestreo equilibrado entre tumor y tejido normal con 5.000 iteraciones y un análisis leave-one-normal-out. Para los análisis de asociación clinicopatológica, las muestras de tumor primario se dividieron en grupos de alta y baja expresión según el nivel mediano de expresión de miR-192 en TCGA. Los análisis se repitieron para la cohorte combinada COADREAD y por separado para COAD y READ cuando el tamaño de la muestra lo permitió. La supervivencia global se evaluó mediante análisis de Kaplan-Meier con la prueba log-rank y regresión de Cox univariable. Los análisis diagnósticos, clinicopatológicos y de supervivencia se presentaron por separado para evitar exagerar las conclusiones pronósticas.
Análisis de genes diana candidatos y genes centrales
Los genes diana candidatos se identificaron mediante la integración de las predicciones de miRWalk con los genes diferencialmente expresados de GSE89076 y GSE156355. Se conservó la intersección entre estas tres fuentes para el análisis exploratorio posterior. Se construyó una red de interacción proteína-proteína utilizando STRING, y los genes centrales se seleccionaron según el grado del nodo y la conectividad del módulo mediante análisis con cytoHubba y MCODE basados en Cytoscape. Los genes centrales conservados (KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 y KIF5C) se evaluaron posteriormente utilizando datos de RNA-seq de TCGA. Las diferencias de expresión entre tumor y tejido normal, las correlaciones de Spearman con la expresión de miR-192 en TCGA y las asociaciones con la supervivencia general se resumieron como análisis exploratorios complementarios. Estos genes se consideraron únicamente como dianas candidatas; no se infirió ningún tipo de unión directa, efecto de rescate o regulación a nivel proteico a partir de los datos bioinformáticos.
Análisis de enriquecimiento GO y KEGG
Se realizaron análisis de enriquecimiento de Gene Ontology (GO) y de la Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) para el conjunto de genes candidatos y los módulos significativos de la red. Los términos de GO se agruparon en las categorías de proceso biológico, componente celular y función molecular. Los resultados de enriquecimiento con p < 0,05 se consideraron estadísticamente notables e interpretados como señales hipotéticas de vías, más que como mecanismos validados experimentalmente.
Extracción de ARN y análisis de qRT-PCR
Se extrajo ARN total a partir de 45 muestras emparejadas de tejido de CCR y tejido no canceroso adyacente utilizando el reactivo TRIzol según el protocolo del fabricante. La pureza y concentración del ARN se evaluaron espectrofotométricamente, y se utilizaron muestras con valores de A260/A280 entre 1,8 y 2,1 para la transcripción inversa. Se realizó qRT-PCR utilizando un sistema de transcripción inversa para miARN y reactivos de qPCR para miARN basados en SYBR Green de TransGen Biotech. La transcripción inversa y la amplificación por qPCR se llevaron a cabo según las instrucciones del fabricante de los reactivos. Cada reacción de qRT-PCR se realizó por triplicado técnico. Se utilizó RNU6B como referencia interna. Los cebadores para miR-192-5p fueron 5'-GGGGCTGACCTATGAATTGA-3' (sentido) y 5'-CAGTGCAGGGTCCGAGGT-3' (antisentido). Los cebadores para RNU6B fueron 5'-ATTGGAACGATACAGAGAAGATT-3' (sentido) y 5'-GGAACGCTTCACGAATTTG-3' (antisentido). Se utilizó análisis de curva de disociación para evaluar la especificidad de la amplificación cuando lo permitía la plataforma de qPCR. La expresión relativa se calculó utilizando el método 2-ΔΔCt. Los resultados de tejido tumoral y tejido adyacente emparejados se analizaron como mediciones clínicas emparejadas.
Cultivo celular y transfección
La línea celular humana de CCR HT29 se obtuvo del banco celular del laboratorio de los autores y había sido autenticada y confirmada como libre de contaminación por micoplasma. Las células HT29 se cultivaron en medio McCoy's 5A suplementado con 10% de suero bovino fetal, 100 U/mL de penicilina y 100 µg/mL de estreptomicina a 37 oC en una atmósfera de 5% CO2. Las células se pasaron cuando alcanzaron aproximadamente el 80% de confluencia. Los análogos de miR-192-5p y el oligonucleótido control negativo con238 se adquirieron de Sangon Biotech (Shanghai, China) y se utilizaron para transfección transitoria. Las células HT29 se sembraron en placas de 6 pocillos y se transfirieron cuando la densidad celular alcanzó aproximadamente entre el 20 y el 30%, utilizando una concentración final de oligonucleótido de 50 nM y un protocolo de transfección basado en lípidos, realizado según las instrucciones del fabricante del reactivo. La relación exacta entre el reactivo y el oligonucleótido, así como la cantidad de reactivo, siguieron el protocolo recomendado por el fabricante que se utiliza en los registros del laboratorio de los autores. Las células se incubaron con los complejos de transfección bajo condiciones estándar de cultivo, y los análisis posteriores de imágenes de transfección y ensayos de cierre de herida se realizaron tras la transfección según el cronograma experimental. Solo se incluyeron en el presente estudio datos de las células HT29.
Ensayo de cicatrización de heridas
Las células HT29 transfectadas se sembraron en placas de 6 pocillos y se cultivaron hasta que se formó una monocapa confluente. Se realizó un rasguño lineal utilizando una punta estéril de pipeta de 200 µL, y las células desprendidas se eliminaron mediante lavado con PBS. Luego, el medio se reemplazó con medio sin suero para reducir los efectos relacionados con la proliferación durante la evaluación de la migración. Se capturaron imágenes de la herida a las 0 h, 24 h y 48 h. El ensayo de curación de heridas se realizó en tres réplicas biológicas independientes, y se midieron varios campos microscópicos para cada grupo y cada punto de tiempo. El ancho de la herida se cuantificó a partir de las imágenes de microscopía mediante software de análisis de imágenes; no se disponía en los registros originales de la versión exacta del software utilizado para las mediciones iniciales. La tasa de curación de heridas se calculó como [(ancho de la herida a las 0 h - ancho de la herida en el punto de tiempo indicado) / ancho de la herida a las 0 h] x 100 %. Dado que los datos disponibles del manuscrito no incluyen un experimento de control de proliferación por separado, los resultados del ensayo de curación de heridas se interpretaron como relacionados con la migración, pero sin excluir por completo los efectos de la proliferación.
Análisis de correlación de la firma inmunitaria
Se volvió a evaluar la asociación entre la expresión de miR-192 de TCGA y las firmas inmunes utilizando datos de RNA-seq de tumores primarios. Se incluyeron un total de 425 muestras tumorales con datos emparejados de miARN y RNA-seq en el análisis de correlación de puntuaciones de firmas. La expresión de miR-192 mostró correlaciones negativas estadísticamente significativas pero débiles con varias firmas inmunes tras la corrección por tasa de falsos descubrimientos, incluyendo células Tfh (rho = -0,205, FDR = 0,00049), células dendríticas activadas (rho = -0,186, FDR = 0,00098), células Treg (rho = -0,185, FDR = 0,00098), células dendríticas plasmocitoides (rho = -0,169, FDR = 0,0027) y macrófagos (rho = -0,149, FDR = 0,0092). Se observaron correlaciones positivas principalmente para las firmas de eosinófilos (rho = 0,139, FDR = 0,0155) y células Th17 (rho = 0,121, FDR = 0,0296). Estos hallazgos indican asociaciones inmunes heterogéneas y generalmente débiles, más que un patrón uniforme de infiltración inmune positiva.
Análisis estadístico
Los análisis estadísticos se realizaron utilizando GraphPad Prism 9.0, SPSS 25.0 y el software R 3.6.3. Las variables continuas se resumieron como media ± desviación estándar o mediana con rango intercuartílico, según correspondiera. Las comparaciones emparejadas de tejidos se analizaron mediante pruebas pareadas cuando las muestras de tumor y tejido adyacente estaban apareadas. Se utilizaron pruebas no paramétricas cuando no se cumplieron los supuestos de normalidad. Se emplearon curvas ROC, remuestreo equilibrado y análisis de dejar-un-control-fuera para la discriminación diagnóstica exploratoria; las pruebas de chi-cuadrado se usaron para las asociaciones clinicopatológicas categóricas; los modelos log-rank y de Cox se utilizaron para los análisis de supervivencia; y la correlación de Spearman se aplicó para los análisis inmunes y de genes centrales. Se consideró estadísticamente significativo un valor p bilateral < 0,05, con corrección de la tasa de falsos descubrimientos informada para las correlaciones de firmas inmunes.
Resultados
Análisis de expresión en conjuntos de datos públicos y tejidos clínicos emparejados
El patrón de expresión de miR-192 se volvió a evaluar utilizando datos de secuenciación de ARNmi procedentes de GDC, correspondientes a TCGA-COAD y TCGA-READ (Figura 1). En estos archivos, la entrada a nivel de base de datos se anotó como hsa-mir-192 en lugar de la especie madura hsa-miR-192-5p directamente; por lo tanto, este resultado proveniente de la base de datos pública se interpretó como una señal de miR-192 en TCGA. En la cohorte combinada COADREAD, se analizaron 616 tumores primarios y 11 muestras normales de tejido sólido. Las muestras tumorales mostraron una expresión de miR-192 más alta que las muestras normales (mediana 16,05 frente a 13,46 log2[RPM + 1], Mann-Whitney p = 9,96 x 10-8). La misma tendencia hacia valores más altos en tumores se observó por separado en COAD (455 tumores y 8 muestras normales, p = 9,89 x 10-8) y en READ (161 tumores y 3 muestras normales, p = 1,94 x 10-5). El análisis emparejado de TCGA también mostró una expresión tumoral más alta en 11 casos apareados (diferencia mediana tumor-normal = 3,13 log2[RPM + 1], Wilcoxon p = 0,0029). Estos resultados siguieron siendo discordantes con el resultado local de qRT-PCR empareado, que apoyaba una expresión reducida del ARNmi maduro miR-192-5p en tejidos de CCR (Figura 2).
Rendimiento diagnóstico y asociaciones clinicopatológicas
Se repitió el análisis ROC basado en TCGA utilizando la definición de discriminación entre muestras tumorales y normales descrita anteriormente (Figura 3). El AUC fue de 0,968 para la cohorte combinada COADREAD, 0,947 para COAD por separado y 0,994 para READ por separado. Un muestreo aleatorio equilibrado adicional arrojó AUCs medianos de 0,983 para COADREAD, 0,984 para COAD y 1,000 para READ; sin embargo, los intervalos de confianza del 95 % fueron amplios para COADREAD (0,868–1,000) y COAD (0,781–1,000), y READ incluyó solo tres muestras normales. El análisis leave-one-out (dejar uno fuera) en las muestras normales también mostró que la estimación ROC era sensible al pequeño tamaño del grupo normal. Por lo tanto, el resultado ROC se conservó únicamente como evidencia exploratoria de separación entre tumor y tejido normal, no como evidencia suficiente para un biomarcador diagnóstico clínico. El análisis de asociación clinicopatológica basado en la expresión mediana de miR-192 en TCGA mostró asociaciones significativas con el estadio N (p = 0,019) y la edad (p = 0,004), mientras que el estadio T (p = 0,110) y el estadio M (p = 0,932) no fueron significativos (Tabla 1).
Análisis de supervivencia
El análisis de supervivencia global no respaldó una asociación pronóstica significativa para la expresión de miR-192 en TCGA en el CCR (Figura 3). En la cohorte combinada de COADREAD, la comparación de Kaplan-Meier con corte mediano no fue significativa (log-rank p = 0.857), y la regresión de Cox univariable tampoco mostró asociación significativa (HR = 0,934 por unidad de expresión log2, p = 0,374). La misma conclusión se observó en COAD (log-rank p = 0,889; Cox p = 0,493) y en READ (log-rank p = 0,807; Cox p = 0,716). Por lo tanto, los datos no respaldan una afirmación sólida de biomarcador pronóstico para miR-192 en el CCR.
Genes diana candidatos y enriquecimiento funcional
Se realizó un análisis de genes diana candidatos mediante la integración de las predicciones de miRWalk con genes diferencialmente expresados provenientes de los conjuntos de datos GEO GSE89076 y GSE156355. Este cribado identificó 93 genes candidatos para análisis posteriores de red y enriquecimiento (Figura 4). El análisis de interacción proteica conservó a KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 y KIF5C como genes centrales exploratorios (Figura 5). El análisis de sensibilidad de RNA-seq de TCGA mostró que KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1 y CDK1 presentaban niveles más altos en tejido tumoral que en tejido normal, mientras que PLP1, NRXN1, GRIK3 y KIF5C mostraban niveles más bajos en tejido tumoral. El análisis de correlación con la expresión de miR-192 en TCGA fue mixto: CDCA5, CCNB1 y CDK1 mostraron correlaciones positivas, mientras que PLP1, NRXN1 y KIF5C mostraron correlaciones negativas. El análisis de enriquecimiento destacó términos representativos relacionados con el metabolismo de fármacos por citocromo P450, metabolismo de xenobióticos por citocromo P450, metabolismo de retinol, términos relacionados con la sinapsis glutamatérgica y la organización del presinapsis (Figura 6). Estos hallazgos respaldan la relevancia biológica de la red de genes centrales, pero no establecen un direccionamiento directo por miR-192-5p.
Ensayo de migración celular
Las células HT29 fueron transfectadas con análogos de miR-192 para evaluar los efectos funcionales de la sobreexpresión de miR-192. La microscopía de fluorescencia confirmó una transfección exitosa en los grupos transfectados con el análogo de miR-192-5p y en el grupo de control negativo (Figura 7). En el ensayo de cierre de herida, la tasa de migración de las células HT29 transfectadas con miR-192 fue menor que la de las células HT29 no transfectadas y la de las células transfectadas con el control negativo a las 24 h y a las 48 h (Figura 8). A las 24 h, la tasa de migración fue del 9,75 ± 2,43 % en el grupo transfectado con miR-192 frente al 15,69 ± 3,47 % en el grupo no transfectado y al 15,45 ± 3,92 % en el grupo control negativo (P = 0,010). A las 48 h, la tasa de migración fue del 20,04 ± 2,54 % en el grupo transfectado con miR-192 frente al 26,84 ± 7,65 % y al 27,98 ± 6,78 % en los dos grupos de control, respectivamente (P = 0,021). Estos resultados sugieren que la sobreexpresión de miR-192 suprime la migración de las células HT29 in vitro.
Análisis de correlación de la firma inmunitaria
Se volvió a evaluar la asociación entre la expresión de miR-192 en TCGA y las firmas relacionadas con la inmunidad utilizando datos de RNA-seq de tumores primarios (Figura 9). Un total de 425 muestras tumorales con datos emparejados de miARN y RNA-seq se incluyeron en el análisis de correlación de puntuación de firmas. La expresión de miR-192 mostró débiles correlaciones negativas con múltiples firmas de células inmunitarias, incluyendo células Tfh (rho = -0.205, p = 2.15e-05), células dendríticas activadas (rho = -0.186, p = 0.00011), células Treg (rho = -0.185, p = 0.00013), células dendríticas plasmocitoides (rho = -0.169, p = 0.00046), macrófagos (rho = -0.149, p = 0.0020), células Tcm (rho = -0.136, p = 0.0050), células NK CD56bright (rho = -0.132, p = 0.0065) y células Tem (rho = -0.129, p = 0.0078). Se observaron débiles correlaciones positivas para las firmas de eosinófilos (rho = 0.139, p = 0.0040) y células Th17 (rho = 0.121, p = 0.0129). Por lo tanto, la asociación inmunitaria de miR-192 en el CCR parece heterogénea y no debería describirse como uniformemente positiva en todos los infiltrados inmunitarios.
Disponibilidad de datos
Los conjuntos de datos públicos analizados en este estudio están disponibles en el portal GDC/TCGA y en la base de datos Gene Expression Omnibus (GEO) bajo los números de acceso GSE89076 y GSE156355. Los análisis in silico y el reanálisis generados durante este estudio se proporcionan en la Tabla Suplementaria 1. Los datos experimentales subyacentes que respaldan los análisis de qRT-PCR y de cicatrización de heridas, incluidos los valores de Ct de qRT-PCR en bruto, las mediciones del ancho de la herida, las imágenes originales de microscopía y los datos experimentales relacionados, se proporcionan en la Carpeta Suplementaria 1.
Figura 1: Vista general de expresión pan-cáncer de miR-192 en TCGA. El eje x muestra abreviaturas de tumores, y el eje y muestra la expresión relativa de miR-192. El azul indica tejido normal y el rojo indica tejido tumoral. La significancia estadística se indica de la siguiente manera: * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0,001; NS = no significativo. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 2: Expresión de miR-192/miR-192-5p en conjuntos de datos de CRC y tejidos apareados. (A) Análisis de secuenciación de ARNmi del TCGA/GDC que muestra una señal más alta de hsa-mir-192 a nivel de base de datos en muestras tumorales de CRC en comparación con muestras normales. (B) Análisis mediante qRT-PCR de muestras locales apareadas que muestra una expresión más baja del miR-192-5p maduro en tejidos de CRC en comparación con tejidos adyacentes no cancerosos. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 3: Análisis diagnósticos exploratorios y análisis de supervivencia basados en la expresión de hsa-mir-192 en TCGA. (A–C) Curvas de supervivencia de Kaplan-Meier. El análisis de supervivencia no respaldó una asociación pronóstica significativa. (D) Curva ROC para la discriminación entre tumor y tejido normal en la cohorte de TCGA. El AUC debe interpretarse con cautela debido al pequeño número de muestras normales. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 4: Análisis de cribado de genes diana candidatos y análisis de interacción proteica. (A) Diagrama de Venn que muestra la superposición entre la predicción de genes diana de miARN y los genes diferencialmente expresados de GSE89076 y GSE156355. (B) Red de interacción proteína-proteína de los 93 genes candidatos. Los nodos representan genes, y los enlaces representan asociaciones genéticas predichas o curadas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 5: Selección de genes centrales a partir de la red de dianas candidatas. (A,B) Módulos de red identificados mediante la selección de módulos. (C) Clasificación de genes centrales según la conectividad de la red. (D) Se conservan las dianas centrales candidatas tras integrar la selección basada en módulos y en grado. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 6: Términos seleccionados de enriquecimiento GO y KEGG para genes candidatos y módulos de red significativos. El gráfico de burbujas resume funciones biológicas y vías metabólicas enriquecidas representativas. Los resultados de enriquecimiento son exploratorios y requieren validación experimental. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 7: Imágenes de transfección de células HT29. (A) Células HT29 representativas. (B) Imagen de fluorescencia de células HT29 transfectadas con el análogo de miR-192-5p. (C) Imagen de fluorescencia de células HT29 transfectadas con el control negativo con238. Barra de escala = 100 µm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 8: Ensayo de cicatrización de heridas en células HT29. (A) Imágenes representativas de los rasguños a las 0 h, 24 h y 48 h en células HT29 no transfectadas, células HT29 transfectadas con el mimético de miR-192-5p y células HT29 transfectadas con con238. (B) Cuantificación de las tasas de cicatrización de heridas a las 24 h y 48 h, mostradas como porcentajes. Barra de escala = 100 µm. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
Figura 9: Correlación entre la expresión de miR-192 en TCGA y las puntuaciones de firmas relacionadas con la inmunidad en muestras tumorales de CCR. El análisis mostró asociaciones inmunitarias heterogéneas, con varias correlaciones negativas débiles y, principalmente para las firmas de eosinófilos y células Th17, correlaciones positivas. Haga clic aquí para ver una versión ampliada de esta figura.
| Características | Baja expresión de TCGA miR-192 | Alta expresión de TCGA miR-192 | Valor p | Método |
| n | 308 | 308 | ||
| Estadio T, 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%) | ||
| Estadio N, n (%) | 0,019 | Chisq.test | ||
| N0 | 156 (25,5%) | 190 (31%) | ||
| N1 | 88 (14,4%) | 63 (10,3%) | ||
| N2 | 61 (10%) | 54 (8,8%) | ||
| Estadio M, n (%) | 0,932 | Chisq.test | ||
| M0 | 214 (39,9%) | 234 (43,7%) | ||
| M1 | 41 (7,6%) | 47 (8,8%) | ||
| Edad, mediana (RIC) | 66 (56, 75) | 69 (60, 77) | 0,004 | Wilcoxon |
Tabla 1: Asociación entre los grupos de expresión de miR-192 en TCGA y las características clinicopatológicas en el CCR. Los grupos de expresión alta y baja se definieron según el nivel mediano de expresión de miR-192 en TCGA. En la tabla resumida, el estadio N y la edad fueron significativos, mientras que el estadio T y el estadio M no fueron significativos.
Tabla suplementaria 1: Resultados del reanálisis in silico generados para este estudio. El libro de trabajo incluye comparaciones de expresión de TCGA/GDC, análisis de sensibilidad ROC balanceados, análisis de exclusión de un control sano a la vez, análisis de asociación clinicopatológica, análisis de supervivencia, resúmenes de expresión y correlación de genes centrales y resultados de correlación de firmas inmunitarias.Haga clic aquí para descargar este archivo.
Carpeta suplementaria 1: Datos experimentales brutos que respaldan los experimentos de qRT-PCR, transfección celular y cierre de herida. Estos archivos incluyen los valores originales de Ct de qRT-PCR, datos de citometría de flujo/transfección, mediciones del ancho de la herida e imágenes microscópicas representativas utilizadas para los análisis presentados en el manuscrito.Haga clic aquí para descargar este archivo.
Discusión
Este estudio evaluó la relevancia clínica y biológica de miR-192-5p en el CCR mediante la combinación de análisis de conjuntos de datos públicos, validación en tejidos locales, predicción de redes diana, análisis de firmas inmunitarias y experimentos in vitro de migración. Los análisis utilizaron definiciones verificadas de muestras del TCGA, separaron COAD y READ cuando fue posible, emplearon valores de microARN en log2(RPM + 1), distinguieron comparaciones pareadas de no pareadas, probaron la robustez de la curva ROC y añadieron análisis de sensibilidad de ARN-seq para genes centrales. El hallazgo principal es que la señal de miR-192 en bases de datos públicas del TCGA/GDC y el resultado local de qRT-PCR para el microARN maduro miR-192-5p indican direcciones opuestas de expresión, lo que subraya la necesidad de distinguir anotaciones de precursores a nivel de base de datos de las mediciones de microARN maduros9,11.
Esta discordancia no debería explicarse únicamente por tamaños desiguales de las muestras. El grupo normal de TCGA era pequeño, pero los análisis no apareados, apareados, solo COAD y solo READ mostraron todos la misma dirección de mayor expresión en tumores en TCGA/GDC. Varios factores podrían contribuir, incluyendo diferencias en el origen de las muestras, plataformas de secuenciación frente a qRT-PCR, anotación a nivel de base de datos del hsa-mir-192 frente a la medición del maduro hsa-miR-192-5p, procesamiento del ARN, pureza del tumor, definición del tejido adyacente y características de la población. Preocupaciones similares sobre la interpretación de biomarcadores y la heterogeneidad tumoral se han destacado en estudios de CRC5,6,7,8. Por lo tanto, los hallazgos respaldan una interpretación dependiente del contexto y de la plataforma del miR-192-5p en CRC, en lugar de una única dirección universal de expresión.
El análisis diagnóstico también debe interpretarse con cautela. Aunque el análisis ROC basado en TCGA produjo un AUC alto, la comparación incluyó muchos más muestras tumorales que muestras normales, con solo 11 muestras normales en el conjunto combinado de COADREAD. El remuestreo equilibrado aún mostró valores medianos altos de AUC, pero los intervalos fueron amplios porque cada comparación equilibrada estaba limitada por el pequeño grupo de muestras normales. Por lo tanto, el resultado ROC respalda la separación exploratoria entre tumor y tejido normal dentro de TCGA/GDC, pero no es suficiente para establecer a miR-192-5p como un biomarcador diagnóstico clínico. Esta interpretación es coherente con la distinción general entre señales exploratorias de biomarcadores y biomarcadores diagnósticos o pronósticos clínicamente validados4,8.
El análisis de supervivencia no mostró una asociación significativa entre la expresión de miR-192 y la supervivencia global en COADREAD, COAD o READ. En el análisis actual, miR-192 podría estar asociado con ciertas variables clínico-patológicas seleccionadas, pero los datos disponibles no respaldan una conclusión contundente sobre su valor como biomarcador pronóstico. Esta distinción es importante porque los biomarcadores pronósticos requieren evidencia de que el estado del marcador se asocia con el resultado de manera independiente y reproducible en contextos clínicamente relevantes8.
El ensayo in vitro de cicatrización de heridas proporciona evidencia funcional de que la sobreexpresión de miR-192 puede reducir la migración de células HT29. Este resultado es consistente con una posible función supresora de tumores en células de CCR y con la dirección local del qRT-PCR. Trabajos previos también han respaldado funciones de los miARN, incluidas las vías relacionadas con miR-192, en la regulación de la transición epitelial a mesenquimal, el destino celular y los fenotipos relacionados con la migración15,16,17. Sin embargo, los datos funcionales siguen siendo incompletos. Sería necesaria una validación adicional en laboratorio para respaldar un modelo mecanicista de supresor de tumores, incluyendo transfecciones repetidas en al menos una línea celular adicional de CCR, controles de proliferación para los ensayos de cicatrización de heridas, ensayos de migración e invasión en Transwell, validación mediante luciferasa dual de los blancos seleccionados, mediciones del ARNm y proteína diana, y experimentos de rescate.
El análisis de genes centrales debe considerarse generador de hipótesis. La suplementación con RNA-seq de TCGA mostró fuertes diferencias de expresión entre tumor y tejido normal para los genes centrales conservados, pero sus correlaciones con miR-192 fueron dispares. Varios genes del ciclo celular, incluyendo CDCA5, CCNB1 y CDK1, mostraron correlación positiva en lugar de negativa con miR-192, lo cual no se ajusta a un modelo sencillo de represión directa entre miARN y su diana. En contraste, PLP1, NRXN1 y KIF5C mostraron correlaciones negativas. Estos resultados respaldan la relevancia biológica de la red, pero indican que no puede concluirse un direccionamiento directo sin validación mediante luciferasa, a nivel proteico y de rescate. Esta interpretación cautelosa es coherente con el carácter exploratorio de los análisis bioinformáticos de redes de dianas10,11.
El análisis inmunológico respalda además una interpretación cautelosa. Los puntajes de firmas inmunitarias obtenidos mediante RNA-seq del tumor mostraron que la expresión de miR-192 se correlacionó negativamente con varias firmas inmunitarias y positivamente principalmente con las firmas de eosinófilos y de células Th17. La mayoría de las correlaciones fueron débiles, incluso tras la corrección por la tasa de falsos descubrimientos. Dado que los métodos de firmas inmunitarias infieren el enriquecimiento de vías o estados celulares a partir de datos de expresión masiva, estos hallazgos deben considerarse exploratorios y requieren validación mediante enfoques ortogonales de caracterización inmunitaria13.
Este estudio tiene varias limitaciones. Primero, la cohorte de validación local fue relativamente pequeña y procedió de un solo centro. Segundo, el análisis de conjuntos de datos públicos y la validación local mediante qRT-PCR utilizaron plataformas y niveles de medición diferentes. Tercero, las muestras normales de secuenciación de miARN del TCGA fueron escasas, lo que limita la inferencia diagnóstica. Cuarto, los análisis de genes centrales y del sistema inmunitario fueron computacionales y requieren validación experimental. Quinto, los experimentos funcionales disponibles se limitaron a los datos de curación de heridas en HT29. Estas limitaciones justifican presentar el estudio como un análisis exploratorio integrado, en lugar de como evidencia definitiva de que miR-192-5p es un biomarcador diagnóstico, pronóstico o mecanicista validado en el CCR6,8.
En resumen, miR-192-5p parece ser biológicamente relevante para el CRC, pero su patrón de expresión y su interpretación clínica son complejos. El análisis de TCGA/GDC mostró una señal más alta de miR-192 en muestras tumorales de CRC, mientras que la qRT-PCR en una cohorte local de tejidos emparejados mostró una expresión más baja del miR-192-5p maduro. El análisis ROC indicó una separación exploratoria entre tumor y tejido normal, pero se vio limitado por el pequeño tamaño del grupo normal de TCGA. No se observó ninguna asociación significativa con la supervivencia global. Los análisis de genes centrales e inmunitarios aportan evidencias con fines hipotéticos, y los datos de curación de heridas en HT29 sugieren que la sobrexpresión de miR-192-5p podría reducir la migración celular. Se requieren cohortes independientes adicionales y experimentos específicos en laboratorio antes de que miR-192-5p pueda considerarse un biomarcador validado con fines diagnósticos, pronóstico o mecanicista en el CRC.
Divulgaciones
Los autores no tienen ningún conflicto de intereses que declarar.
Agradecimientos
Los autores agradecen al Laboratorio de Diagnóstico Molecular de Tumores de la Universidad Médica de Mongolia Interior por el apoyo técnico. Este trabajo fue financiado por el Proyecto de Investigación Científica de la Comisión de Salud del Municipio de Yancheng (número de concesión YK2023101), que también financió el cargo por procesamiento del artículo.
Materiales
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Tripsina-EDTA al 0,25 %+2:60 | Biological Industries | 03-054-1 | Digestión/pasaje celular |
| Persulfato de amonio al 10 % | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | A8090 | Reactivo para SDS-PAGE |
| Dodecilsulfato de sodio al 10 % | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | SIS1070 | Reactivo para SDS-PAGE |
| Tampón de carga de proteínas 4x | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | P1016 | Preparación de muestras de proteínas |
| Congelador de ultra baja temperatura a -80 °C | Qingdao Haier Biomedical Co., Ltd. | https://www.haiermedical.com/ | Almacenamiento de muestras |
| Reactivo de eliminación de micoplasmas Anti-Myc | Wuhan Procell Life Science & Technology Co., Ltd. | P-CMR-001 | Descontaminación de micoplasmas |
| Conjuntos de cebadores ARL2, BATF2, MEN1 y beta-actina | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | Sintetizados a medida | Cebadores para qPCR de ARNm |
| Lector automático de microplacas | PerkinElmer, USA | VICTOR Nivo | Medición de absorbancia |
| Kit de ensayo de proteínas BCA | Thermo Fisher Scientific | 23225 | Cuantificación de proteínas |
| Cabina de seguridad biológica / banco limpio | Qingdao Haier Biomedical Co., Ltd. | https://www.haiermedical.com/ | Cultivo celular aséptico |
| Cámara de recuento celular / hemocitómetro | Shanghai Qiujing Biochemical Reagent Instrument Co., Ltd. | http://www.shqiujing.net/ | Recuento celular |
| Kit de recuento celular-8 (CCK-8) | Biosharp | BS350B | Ensayo de proliferación/citotoxicidad celular |
| Frascos, placas de cultivo, tubos cónicos y puntas de pipeta para cultivo celular | Corning | https://www.corning.com/in/en.html | Consumibles generales para cultivo celular |
| Kit de detección de ciclo celular y apoptosis | Meilun Biotechnology Co., Ltd., Dalian, China | https://www.chemicalbook.com/ShowSupplierProductsList13366/0_EN.htm | Análisis citométrico del ciclo celular/apoptosis |
| Incubadora de CO₂ para cultivo celular | Qingdao Haier Biomedical Co., Ltd. | https://www.haiermedical.com/ | Cultivo celular |
| Oligonucleótido de control negativo con238 | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | Sintetizado a medida | Control de transfección |
| Software Cytoscape | Cytoscape Consortium | https://cytoscape.org/ | Visualización de módulos de red y genes centrales |
| Agitador magnético termostatizado digital | Changzhou Saipu Experimental Instrument Factory | https://czxtyq.en.alibaba.com/ | Preparación de soluciones |
| Horno eléctrico termostatizado de aire forzado | Nanjing Wohuan Technology Industry Co., Ltd. | https://www.wtsensor.com/about-wt/aboutwt/ | Soporte para secado/esterilización |
| Sistema de electroforesis | Bio-Rad Laboratories | Mini-PROTEAN 3 Cell | Electroforesis en gel |
| Sistema de electrotransferencia | Hoefer | TE77XP | Transferencia de proteínas |
| Suero bovino fetal | Biological Industries | 04-001-1ACS | Suplemento para cultivo celular |
| Citómetro de flujo | ACEA Biosciences | NovoCyte | Citometría de flujo |
| Microscopio invertido de fluorescencia | Ningbo Sunny Instruments Co., Ltd. | https://www.sunny-instrument.com/en | Imagen de células y heridas |
| Portal GDC/TCGA | National Cancer Institute | Base de datos de acceso abierto | Datos públicos de secuenciación de miARN, ARN y datos clínicos |
| Base de datos GEO | National Center for Biotechnology Information | GSE89076 y GSE156355 | Conjuntos de datos públicos de expresión génica |
| GraphPad Prism | GraphPad Software | Versión 9 | Análisis estadístico y generación de gráficos |
| Centrífuga refrigerada de alta velocidad | Shanghai Huxiangyi Centrifuge Instrument Co., Ltd. | https://www.bioridgecentrifuge.com/ | Preparación de muestras |
| Células HT29 | Stock celular del laboratorio de los autores | No aplicable | Línea celular de cáncer colorrectal humano |
| Software de análisis de imágenes | ImageJ | No aplicable | Cuantificación del ancho de herida |
| Sistema de imagen | Tanon Science & Technology Co., Ltd. | Tanon-5200 | Imagen de geles/blots |
| Sistema de observación y análisis funcional dinámico de células IncuCyte S3 | Beijing Sensi Wantong Technology Co., Ltd. | IncuCyte S3 | Análisis funcional/imagen de células vivas |
| Baño de agua termostatizado inteligente | Leica | HI1210 | Incubación controlada por temperatura |
| Lentivirus y reactivo de infección | Shanghai GeneChem Co., Ltd. | https://synapse.patsnap.com/organization/04ffbf33ff2a6311226a8fa05498cec4 | Transducción estable de células |
| Pipetas manuales | Gilson | PIPETMAN P | Manejo de líquidos |
| Medio basal McCoy's 5A | Wuhan Procell Life Science & Technology Co., Ltd. | PM150710 | Medio de cultivo para células HT29 |
| Centrífuga médica | Fabricante de Zhuhai no especificado | 3200 | Preparación de muestras |
| Refrigerador-congelador médico | Qingdao Haier Biomedical Co., Ltd. | https://www.haiermedical.com/ | Almacenamiento de reactivos/muestras |
| Sustrato quimioluminiscente ECL Supersensible Meilunbio Fixer | Meilun Biotechnology Co., Ltd., Dalian, China | MA0186 | Detección por inmunotransferencia |
| Minicentrífuga | Beijing DLAB Scientific Co., Ltd. | https://www.dlabsci.com/ | Preparación de muestras |
| Conjuntos de cebadores miR-192-5p y U6 | TIANGEN Biotech Co., Ltd., Beijing, China | Sintetizados a medida | Cebadores para qPCR de miARN |
| mimético de miR-192-5p | Sangon Biotech Co., Ltd., Shanghai, China | Sintetizado a medida | Oligonucleótido para transfección transitoria |
| Kit de síntesis de ADNc de primera cadena mejorado miRcute para miARN | TIANGEN Biotech Co., Ltd., Beijing, China | KR211 | Transcripción inversa de miARN |
| Kit de cuantificación por fluorescencia mejorado miRcute para miARN (SYBR Green FP) | TIANGEN Biotech Co., Ltd., Beijing, China | FP411 | qPCR de miARN |
| miRWalk | Base de datos pública | Base de datos web | Base de datos de predicción de dianas de miARN |
| Membrana de nitrocelulosa | Millipore | HATF00010 | Membrana para transferencia de proteínas |
| Leche en polvo descremada | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | D8340 | Reactivo bloqueante para inmunotransferencia |
| Tejidos pareados de cáncer colorrectal y tejidos adyacentes no cancerosos | Institución de los autores | No aplicable | Espécimenes clínicos |
| Tubos para PCR | Corning | PCR-02-C | Preparación de PCR/qRT-PCR |
| Solución de penicilina-estreptomicina | Biological Industries | 03-031-1B | Antibiótico para cultivo celular |
| Kit PerfectStart Uni RT&qPCR | TransGen Biotech Co., Ltd., Beijing, China | AUQ-01 | Transcripción inversa de ARNm y qPCR |
| Solución salina tamponada con fosfato (PBS) | Biological Industries | 02-023-1A | Tampón para lavado celular |
| Marcador de proteínas preteñido | Fermentas | 26619 | Marcador de peso molecular de proteínas |
| Sistema de preparación de agua pura | China Moer | No disponible | Preparación de agua pura |
| Puromicina | Phygene | PH1143 | Selección de células transducidas |
| Software R | R Foundation for Statistical Computing | Versión 3.6.3 | Análisis estadístico y bioinformático |
| Tampón de transferencia rápida | Crisbio | No aplicable | Electrotransferencia de proteínas |
| Sistema de PCR cuantitativa en tiempo real con fluorescencia | Applied Biosystems (ABI), USA | No disponible | Detección de qRT-PCR |
| Tampón de lisis RIPA | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | R0020 | Extracción de proteínas |
| Tubos microcéntrifugos libres de RNasa | Corning | 3208 | Manejo de ARN |
| Medio de criopreservación celular sin suero | New Cell & Molecular Biotech Co., Ltd. | C40100 | Criopreservación celular |
| SPSS Statistics | IBM | Versión 25 | Análisis estadístico |
| Diluyente estabilizado para anticuerpos | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | No aplicable | Dilución de anticuerpos primarios/secundarios |
| Puntas de pipeta estériles | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd. | TP-10-C | Herramienta para rasgado de heridas |
| Base de datos STRING | Consortium STRING | Base de datos web | Análisis de red de interacciones proteicas |
| TEMED | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | T8090 | Reactivo para SDS-PAGE |
| TransZol Up | TransGen Biotech Co., Ltd., Beijing, China | ET111-01 | Extracción de ARN |
| Tampón Tris-HCl, pH 6,8 | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | T1020 | Tampón para gel de apilamiento en SDS-PAGE |
| Tampón Tris-HCl, pH 8,8 | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | T1010 | Tampón para gel de separación en SDS-PAGE |
| Tween-20 | Solarbio Science & Technology Co., Ltd. | T8220 | Reactivo para lavado en inmunotransferencia |
| Sterilizador vertical por vapor de presión | Shanghai Boxun Medical Biological Instrument Corp. | BXM-30R | Esterilización |
Referencias
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