Analisi dell'espressione in dataset pubblici e tessuti clinici appaiati
Il profilo di espressione di miR-192 è stato rivalutato utilizzando i dati di sequenziamento dell'RNA microsomiale (miRNA-seq) derivati da GDC relativi a TCGA-COAD e TCGA-READ (Figura 1). In questi file, la voce a livello di database era annotata come hsa-mir-192 anziché direttamente come la specie matura hsa-miR-192-5p; pertanto, questo risultato proveniente da database pubblici è stato interpretato come un segnale TCGA di miR-192. Nel coorte COADREAD combinato, sono stati analizzati 616 tumori primari e 11 campioni normali di tessuto solido. I campioni tumorali mostravano un'espressione di miR-192 più elevata rispetto ai campioni normali (mediana 16,05 vs 13,46 log2[RPM + 1], Mann-Whitney p = 9,96 x 10-8). La stessa direzione di aumento nei tumori è stata osservata separatamente in COAD (455 tumori e 8 campioni normali, p = 9,89 x 10-8) e in READ (161 tumori e 3 campioni normali, p = 1,94 x 10-5). L'analisi appaiata di TCGA ha mostrato inoltre un'espressione tumorale più elevata in 11 casi accoppiati (differenza mediana tra tumore e normale = 3,13 log2[RPM + 1], Wilcoxon p = 0,0029). Questi risultati sono rimasti discordanti con il risultato locale ottenuto con qRT-PCR su campioni appaiati, che indicava una ridotta espressione della forma matura di miR-192-5p nei tessuti del carcinoma del colon-retto (CRC) (Figura 2).
Prestazioni diagnostiche e associazioni clinicopatologiche
L'analisi ROC basata su TCGA è stata ripetuta utilizzando la definizione di discriminazione tra campioni tumorali e normali descritta in precedenza (Figura 3). L'AUC è risultata pari a 0,968 per il coorte combinato COADREAD, 0,947 per COAD da solo e 0,994 per READ da solo. Un ulteriore campionamento bilanciato ha prodotto AUC medie di 0,983 per COADREAD, 0,984 per COAD e 1,000 per READ; tuttavia, gli intervalli di confidenza al 95% erano ampi per COADREAD (0,868–1,000) e COAD (0,781–1,000), e READ includeva soltanto tre campioni normali. L'analisi leave-one-out sui campioni normali ha inoltre mostrato che la stima ROC era sensibile alla ridotta dimensione del gruppo normale. Pertanto, il risultato ROC è stato mantenuto soltanto come evidenza esplorativa della separazione tra tumore e tessuto normale, non come prova sufficiente per un biomarcatore diagnostico clinico. L'analisi delle associazioni clinicopatologiche basata sull'espressione mediana di miR-192 in TCGA ha mostrato associazioni significative con lo stadio N (p = 0,019) e con l'età (p = 0,004), mentre lo stadio T (p = 0,110) e lo stadio M (p = 0,932) non sono risultati significativi (Tabella 1).
Analisi della sopravvivenza
L'analisi della sopravvivenza complessiva non ha evidenziato un'associazione prognostica significativa per l'espressione di miR-192 del TCGA nel carcinoma del colon-retto (CRC) (Figura 3). Nel coorte combinato COADREAD, il confronto di Kaplan-Meier con cutoff mediano non è risultato significativo (log-rank p = 0.857) e la regressione di Cox univariata non ha mostrato alcuna associazione significativa (HR = 0.934 per unità log2 di espressione, p = 0.374). La stessa conclusione è stata osservata nei sottogruppi COAD (log-rank p = 0.889; Cox p = 0.493) e READ (log-rank p = 0.807; Cox p = 0.716). Pertanto, i dati non supportano un'ipotesi solida riguardo al ruolo di miR-192 come biomarcatore prognostico nel CRC.
Geni bersaglio candidati e arricchimento funzionale
L'analisi dei geni candidati è stata eseguita integrando le previsioni di miRWalk con i geni differenzialmente espressi provenienti dai set di dati GEO GSE89076 e GSE156355. Questo screening ha identificato 93 geni candidati per le analisi successive di rete e di arricchimento (Figura 4). L'analisi delle interazioni proteiche ha mantenuto KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 e KIF5C come geni hub esplorativi (Figura 5). L'analisi di sensibilità basata su RNA-seq del TCGA ha mostrato che KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1 e CDK1 erano più elevati nel tessuto tumorale rispetto al tessuto normale, mentre PLP1, NRXN1, GRIK3 e KIF5C erano più bassi nel tessuto tumorale. L'analisi di correlazione con l'espressione di miR-192 del TCGA ha dato risultati misti: CDCA5, CCNB1 e CDK1 hanno mostrato correlazioni positive, mentre PLP1, NRXN1 e KIF5C hanno mostrato correlazioni negative. L'analisi di arricchimento ha evidenziato termini rappresentativi legati al metabolismo dei farmaci da parte del citocromo P450, al metabolismo di xenobiotici mediato dal citocromo P450, al metabolismo del retinolo, a termini correlati alla sinapsi glutammatergica e all'organizzazione della zona presinaptica (Figura 6). Questi risultati supportano la rilevanza biologica della rete di geni hub, ma non dimostrano un targeting diretto da parte di miR-192-5p.
Saggio di migrazione cellulare
Le cellule HT29 sono state trasfettate con mimici di miR-192 per valutare gli effetti funzionali dell'upregolazione di miR-192. La microscopia a fluorescenza ha confermato un trasfezione riuscita nei gruppi trasfettati con mimico di miR-192-5p e con controllo negativo (Figura 7). Nel saggio di guarigione della ferita, la velocità di migrazione delle cellule HT29 trasfettate con miR-192 è risultata inferiore rispetto a quella delle cellule HT29 non trasfettate e delle cellule trasfettate con controllo negativo sia a 24 h che a 48 h (Figura 8). A 24 h, la velocità di migrazione è stata del 9,75 +/- 2,43% nel gruppo trasfettato con miR-192 rispetto al 15,69 +/- 3,47% nel gruppo non trasfettato e al 15,45 +/- 3,92% nel gruppo con controllo negativo (P = 0,010). A 48 h, la velocità di migrazione è stata del 20,04 +/- 2,54% nel gruppo trasfettato con miR-192 rispetto al 26,84 +/- 7,65% e al 27,98 +/- 6,78% nei due gruppi di controllo, rispettivamente (P = 0,021). Questi risultati suggeriscono che l'upregolazione di miR-192 inibisce la migrazione delle cellule HT29 in vitro.
Analisi della correlazione del profilo immunitario
L'associazione tra l'espressione di miR-192 del TCGA e le firme immuno-correlate è stata rivalutata utilizzando dati di RNA-seq da tumori primari (Figura 9). Un totale di 425 campioni tumorali con dati abbinati di miRNA e RNA-seq è stato incluso nell'analisi di correlazione dei punteggi delle firme. L'espressione di miR-192 ha mostrato deboli correlazioni negative con molteplici firme di cellule immunitarie, inclusi linfociti Tfh (rho = -0.205, p = 2.15e-05), cellule dendritiche attivate (rho = -0.186, p = 0,00011), cellule Treg (rho = -0.185, p = 0,00013), cellule dendritiche plasmacitoidi (rho = -0.169, p = 0,00046), macrofagi (rho = -0.149, p = 0,0020), cellule Tcm (rho = -0.136, p = 0,0050), cellule NK CD56bright (rho = -0.132, p = 0,0065) e cellule Tem (rho = -0.129, p = 0,0078). Sono state osservate deboli correlazioni positive per le firme di eosinofili (rho = 0,139, p = 0,0040) e di cellule Th17 (rho = 0,121, p = 0,0129). Pertanto, l'associazione immunitaria di miR-192 nel carcinoma colorettale appare eterogenea e non dovrebbe essere descritta come uniformemente positiva in tutti gli infiltrati immunitari.
Disponibilità dei dati
I set di dati pubblici analizzati in questo studio sono disponibili tramite il portale GDC/TCGA e il database Gene Expression Omnibus (GEO) con i numeri di accessione GSE89076 e GSE156355. Le analisi e rianalisi in silico generate durante questo studio sono fornite nella Tabella Supplementare 1. I dati sperimentali di base a supporto delle analisi di qRT-PCR e guarigione delle ferite, inclusi i valori Ct grezzi della qRT-PCR, le misurazioni della larghezza della ferita, le immagini originali di microscopia e i dati sperimentali correlati, sono forniti nella Cartella Supplementare 1.

Figura 1: Panoramica dell'espressione di miR-192 in diversi tipi di cancro nel TCGA. L'asse x mostra le abbreviazioni dei tumori, e l'asse y mostra l'espressione relativa di miR-192. Il blu indica tessuto normale, e il rosso indica tessuto tumorale. La significatività statistica è indicata come segue: * = p < 0,05, ** = p < 0,01, *** = p < 0,001; NS = non significativo. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 2: Espressione di miR-192/miR-192-5p nei dataset di CRC e nei tessuti accoppiati. (A) Analisi miRNA-seq di TCGA/GDC che mostra un segnale hsa-mir-192 a livello del database più elevato nei campioni tumorali di CRC rispetto ai campioni normali. (B) Analisi qRT-PCR di campioni di tessuto locale accoppiati che mostra un'espressione più bassa del miR-192-5p maturo nei tessuti di CRC rispetto ai tessuti adiacenti non cancerosi. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 3: Analisi diagnostiche esplorative e analisi di sopravvivenza basate sull'espressione di hsa-mir-192 nel TCGA. (A–C) Curve di sopravvivenza di Kaplan-Meier. L'analisi della sopravvivenza non ha evidenziato un'associazione prognostica significativa. (D) Curva ROC per la discriminazione tra tumore e tessuto normale nel coorte TCGA. L'AUC va interpretata con cautela a causa del ridotto numero di campioni normali. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 4: Analisi del set di geni bersaglio candidati e analisi delle interazioni proteiche. (A) Diagramma di Venn che mostra l'intersezione tra le previsioni di geni bersaglio per miRNA e i geni differenzialmente espressi provenienti da GSE89076 e GSE156355. (B) Rete di interazione proteina-proteina dei 93 geni candidati. I nodi rappresentano geni, mentre i collegamenti rappresentano associazioni geniche previste o curate. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 5: Selezione dei geni hub dalla rete di bersagli candidati. (A,B) Moduli della rete identificati mediante l'analisi dei moduli. (C) Classificazione dei geni hub in base alla connettività della rete. (D) I bersagli hub candidati vengono mantenuti dopo l'integrazione dell'analisi basata sui moduli e sul grado di connettività. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 6: Termini di arricchimento GO e KEGG selezionati per i geni candidati e i moduli della rete significativi. Il grafico a bolle riassume le funzioni biologiche e i percorsi rappresentativi arricchiti. I risultati dell'arricchimento sono esplorativi e richiedono una validazione sperimentale. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 7: Immagini di trasfezione delle cellule HT29. (A) Cellule HT29 rappresentative. (B) Immagine a fluorescenza di cellule HT29 trasfettate con il mimico di miR-192-5p. (C) Immagine a fluorescenza di cellule HT29 trasfettate con il controllo negativo con238. Barra della scala = 100 µm. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 8: Saggio di guarigione della ferita in cellule HT29. (A) Immagini rappresentative delle incisioni a 0 h, 24 h e 48 h in cellule HT29 non trasfettate, cellule HT29 trasfettate con mimico di miR-192-5p e cellule HT29 trasfettate con con238. (B) Quantificazione dei tassi di guarigione della ferita a 24 h e 48 h, espressi come percentuali. Barra della scala = 100 µm. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.

Figura 9: Correlazione tra l'espressione di miR-192 nel TCGA e i punteggi delle firme immuno-correlate nei campioni tumorali di CRC. L'analisi ha mostrato associazioni immunitarie eterogenee, con diverse deboli correlazioni negative e, principalmente per le firme di eosinofili e cellule Th17, correlazioni positive. Cliccare qui per visualizzare una versione ingrandita di questa figura.
| Caratteristiche | Bassa espressione di TCGA miR-192 | Alta espressione di TCGA miR-192 | Valore p | Metodo |
| n | 308 | 308 | | |
| Stadio 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%) | | |
| Stadio 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%) | | |
| Stadio M, n (%) | 0,932 | Chisq.test |
| M0 | 214 (39,9%) | 234 (43,7%) | | |
| M1 | 41 (7,6%) | 47 (8,8%) | | |
| Età, mediana (IQR) | 66 (56, 75) | 69 (60, 77) | 0,004 | Wilcoxon |
Tabella 1: Associazione tra i gruppi di espressione di miR-192 del TCGA e le caratteristiche clinicopatologiche nel CRC. I gruppi ad alta e bassa espressione sono stati definiti in base al livello mediano di espressione di miR-192 del TCGA. Nella tabella riassuntiva, lo stadio N e l'età erano significativi, mentre lo stadio T e lo stadio M non erano significativi.
Tabella supplementare 1: Risultati del reanalisi bioinformatica generati per questo studio. La cartella di lavoro include confronti dell'espressione da TCGA/GDC, analisi di sensibilità ROC bilanciate, analisi leave-one-normal-out, analisi di associazione clinicopatologica, analisi di sopravvivenza, riepiloghi dell'espressione e correlazione dei geni hub e risultati di correlazione delle firme immunitarie.Cliccare qui per scaricare il file.
Cartella supplementare 1: Dati sperimentali grezzi a supporto degli esperimenti di qRT-PCR, trasfezione cellulare e guarigione della ferita. Questi file includono i valori originali di Ct della qRT-PCR, dati di citometria a flusso/trasfezione, misurazioni della larghezza della ferita e immagini rappresentative al microscopio utilizzate per le analisi presentate nel manoscritto.Cliccare qui per scaricare questo file.