Expressieanalyse in publieke datasets en gepaarde klinische weefsels
Het expressiepatroon van miR-192 werd opnieuw beoordeeld met behulp van GDC-afgeleide TCGA-COAD en TCGA-READ miRNA-seq data (Figuur 1). In deze bestanden was de vermelding op databaseniveau geannoteerd als hsa-mir-192 in plaats van direct als de mature hsa-miR-192-5p soort; daarom werd dit resultaat uit de openbare database geïnterpreteerd als een TCGA miR-192 signaal. In de gecombineerde COADREAD-cohort werden 616 primaire tumoren en 11 normale monsters van solide weefsel geanalyseerd. Tumorstalen vertoonden een hogere miR-192 expressie dan normale stalen (mediaan 16,05 vs 13,46 log2[RPM + 1], Mann-Whitney p = 9,96 x 10-8). Dezelfde trend van verhoogde expressie in tumoren werd waargenomen in COAD alleen (455 tumoren en 8 normale stalen, p = 9,89 x 10-8) en READ alleen (161 tumoren en 3 normale stalen, p = 1,94 x 10-5). Gepaarde TCGA-analyse toonde eveneens een hogere tumor-expressie aan in 11 gematchte gevallen (mediaan verschil tumor-normaal = 3,13 log2[RPM + 1], Wilcoxon p = 0,0029). Deze resultaten bleven tegenstrijdig met het lokale gepaarde qRT-PCR resultaat, dat wees op een verminderde expressie van mature miR-192-5p in CRC-weefsels (Figuur 2).
Diagnostische prestaties en clinicopathologische associaties
De op TCGA gebaseerde ROC-analyse werd herhaald met gebruik van de hierboven beschreven definitie van discriminatie tussen tumor- en normaalmonsters (Figuur 3). De AUC was 0,968 voor de gecombineerde COADREAD-cohort, 0,947 voor COAD alleen en 0,994 voor READ alleen. Aanvullende gebalanceerde resampling leverde mediane AUC's op van 0,983 voor COADREAD, 0,984 voor COAD en 1,000 voor READ; echter waren de 95% betrouwbaarheidsintervallen breed voor COADREAD (0,868–1,000) en COAD (0,781–1,000), en READ bevatte slechts drie normaalmonsters. Leave-one-out analyse van de normaalmonsters toonde eveneens aan dat de ROC-schatting gevoelig was voor de kleine normaalgroep. Daarom werd het ROC-resultaat enkel behouden als verkennend bewijs voor de scheiding tussen tumor en normaalweefsel, en niet als voldoende bewijs voor een klinische diagnostische biomarker. Clinicopathologische associatieanalyse op basis van de mediane TCGA miR-192 expressie toonde significante associaties met N-stadium (p = 0,019) en leeftijd (p = 0,004), terwijl T-stadium (p = 0,110) en M-stadium (p = 0,932) niet significant waren (Tabel 1).
Overlevingsanalyse
De analyse van de algehele overleving ondersteunde geen significante prognostische associatie voor de TCGA miR-192-expressie bij CRC (Figuur 3). In de gecombineerde COADREAD-cohort was de median-cut Kaplan-Meier-vergelijking niet significant (log-rank p = 0,857), en univariabele Cox-regressie toonde eveneens geen significante associatie aan (HR = 0,934 per log2-expressie-eenheid, p = 0,374). Dezelfde conclusie werd waargenomen bij COAD (log-rank p = 0,889; Cox p = 0,493) en READ (log-rank p = 0,807; Cox p = 0,716). De gegevens ondersteunen dus geen sterke claim voor miR-192 als prognostische biomarker bij CRC.
Kandidaat-doelgenen en functionele verrijking
De analyse van kandidaat-doelgenen werd uitgevoerd door miRWalk-voorspellingen te integreren met differentieel tot expressie gebrachte genen uit de GEO-datasets GSE89076 en GSE156355. Deze screening identificeerde 93 kandidaat-genen voor verdere netwerk- en verrijkingsanalyses (Figuur 4). Eiwit-interactieanalyse behield KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 en KIF5C als exploratieve hub-genen (Figuur 5). TCGA RNA-seq sensitiviteitsanalyse toonde aan dat KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1 en CDK1 hoger waren in tumorweefsel dan in normaal weefsel, terwijl PLP1, NRXN1, GRIK3 en KIF5C lager waren in tumorweefsel. De correlatieanalyse met TCGA miR-192 expressie was gemengd: CDCA5, CCNB1 en CDK1 vertoonden positieve correlaties, terwijl PLP1, NRXN1 en KIF5C negatieve correlaties vertoonden. Verrijkingsanalyse benadrukte representatieve termen gerelateerd aan geneesmiddelenmetabolisme door cytochroom P450, metabolisme van xenobiotica door cytochroom P450, retinolmetabolisme, glutamaterge synaps-gerelateerde termen en presynaptische organisatie (Figuur 6). Deze bevindingen ondersteunen de biologische relevantie van het hub-gen-netwerk, maar bewijzen geen directe targeting door miR-192-5p.
Celmigratie-assay
HT29-cellen werden getransfecteerd met miR-192-mimics om de functionele effecten van de opregulatie van miR-192 te beoordelen. Fluorescentiemicroscopie bevestigde een succesvolle transfectie in de miR-192-5p-mimic- en de negatieve-controlegroepen (Figuur 7). In de wound-healing assay was de migratiesnelheid van miR-192-getransfecteerde HT29-cellen lager dan die van niet-getransfecteerde HT29-cellen en negatieve-controle-getransfecteerde cellen, zowel na 24 h als na 48 h (Figuur 8). Na 24 h was de migratiesnelheid 9,75 +/- 2,43% in de miR-192-getransfecteerde groep, vergeleken met 15,69 +/- 3,47% in de niet-getransfecteerde groep en 15,45 +/- 3,92% in de negatieve-controlegroep (P = 0,010). Na 48 h was de migratiesnelheid 20,04 +/- 2,54% in de miR-192-getransfecteerde groep, vergeleken met respectievelijk 26,84 +/- 7,65% en 27,98 +/- 6,78% in de twee controlegroepen (P = 0,021). Deze resultaten suggereren dat opregulatie van miR-192 de migratie van HT29-cellen in vitro onderdrukt.
Correlatieanalyse van immuunhandtekeningen
De associatie tussen de TCGA miR-192-expressie en immuun-gerelateerde signatures werd opnieuw geëvalueerd met behulp van RNA-seq-gegevens van primaire tumoren (Figuur 9). In totaal werden 425 tumorstalen met bijbehorende miRNA- en RNA-seq-gegevens opgenomen in de correlatieanalyse van de signature-scores. De miR-192-expressie vertoonde zwakke negatieve correlaties met meerdere immuuncel-signatures, waaronder Tfh-cellen (rho = -0,205, p = 2,15e-05), geactiveerde dendritische cellen (rho = -0,186, p = 0,00011), Treg-cellen (rho = -0,185, p = 0,00013), plasmacytoïde dendritische cellen (rho = -0,169, p = 0,00046), macrofagen (rho = -0,149, p = 0,0020), Tcm-cellen (rho = -0,136, p = 0,0050), NK CD56bright-cellen (rho = -0,132, p = 0,0065) en Tem-cellen (rho = -0,129, p = 0,0078). Zwakke positieve correlaties werden waargenomen voor eosinofiel (rho = 0,139, p = 0,0040) en Th17-cel (rho = 0,121, p = 0,0129) signatures. De immuunassociatie van miR-192 in CRC lijkt dus heterogeen en mag niet worden beschreven als uniform positief over alle immuuninfiltraten.
Beschikbaarheid van gegevens
De openbare datasets die in deze studie zijn geanalyseerd, zijn beschikbaar via het GDC/TCGA-portaal en de Gene Expression Omnibus (GEO)-database onder de accessionnummers GSE89076 en GSE156355. De dry-lab-analyses en re-analyses die tijdens deze studie zijn uitgevoerd, worden gepresenteerd in Aanvullende Tabel 1. De onderliggende experimentele gegevens ter ondersteuning van de qRT-PCR- en wondgenezingsanalyses, inclusief ruwe qRT-PCR Ct-waarden, metingen van de wondbreedte, originele microscopiebeelden en gerelateerde experimentele gegevens, zijn opgenomen in Aanvullende Map 1.

Figuur 1: Overzicht van de pan-kankerexpressie van miR-192 in TCGA. De x-as toont afkortingen van tumoren en de y-as toont de relatieve expressie van miR-192. Blauw geeft normaal weefsel aan en rood geeft tumorweefsel aan. Statistische significantie wordt als volgt aangegeven: * = p < 0.05, ** = p < 0.01, *** = p < 0.001; NS = niet significant. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2: miR-192/miR-192-5p expressie in CRC-datasets en gepaarde weefsels. (A) TCGA/GDC miRNA-seq analyse die een hoger database-niveau hsa-mir-192 signaal in CRC-tumorstalen laat zien dan in normale stalen. (B) qRT-PCR analyse van gepaarde lokale weefselstalen die een lagere expressie van matuur miR-192-5p laat zien in CRC-weefsels dan in aangrenzende niet-kankerous weefsels. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3: Exploratieve diagnostische en overlevingsanalyses op basis van TCGA hsa-mir-192 expressie. (A–C) Kaplan-Meier overlevingscurves. De overlevingsanalyse ondersteunde geen significante prognostische associatie. (D) ROC-curve voor discriminatie tussen tumor en normaal weefsel in de TCGA-cohort. De AUC moet voorzichtig worden geïnterpreteerd vanwege het geringe aantal normale monsters. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4: Screening van kandidaat-doelgenen en analyse van proteïne-interacties. (A) Venn-diagram dat de overlap laat zien tussen miRNA-doelvoorspellingen en differentieel tot expressie gebrachte genen uit GSE89076 en GSE156355. (B) Proteïne-proteïne interactienetwerk van de 93 kandidaatgenen. Knooppunten vertegenwoordigen genen en randen vertegenwoordigen voorspelde of gecureerde genassociaties. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 5: Screening van hub-genen vanuit het netwerk van kandidaatdoelen. (A,B) Netwerkmodules geïdentificeerd door modulescreening. (C) Rangschikking van hub-genen op basis van netwerkconnectiviteit. (D) Kandidaat hub-doelen die behouden blijven na integratie van de module- en graadgebaseerde screening. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 6: Geselecteerde GO- en KEGG-verrijkingstermen voor kandidaatgenen en significante netwerkmodules. De bubble plot vat representatieve verrijkte biologische functies en pathways samen. Verrijkingsresultaten zijn exploratief en vereisen experimentele validatie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 7: Beelden van HT29-celtransfectie. (A) Representatieve HT29-cellen. (B) Fluorescentiebeeld van HT29-cellen getransfecteerd met miR-192-5p mimic. (C) Fluorescentiebeeld van HT29-cellen getransfecteerd met negatieve controle con238. Schaalbalk = 100 µm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 8: Wound-healing assay in HT29-cellen. (A) Representatieve scratch-afbeeldingen bij 0 u, 24 u en 48 u in niet-getransfecteerde HT29-cellen, miR-192-5p mimic-getransfecteerde HT29-cellen en con238-getransfecteerde HT29-cellen. (B) Kwantificering van de wound-healing rates bij 24 u en 48 u, weergegeven als percentages. Schaalbalk = 100 µm. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 9: Correlatie tussen TCGA miR-192-expressie en immuun-gerelateerde signature-scores in CRC-tumorstalen. De analyse toonde heterogene immuunassociaties aan, met diverse zwakke negatieve correlaties en, voornamelijk voor eosinofiel- en Th17-celsignatures, positieve correlaties. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Kenmerken | Lage expressie van TCGA miR-192 | Hoge expressie van TCGA miR-192 | p-waarde | 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%) | | |
| Leeftijd, mediaan (IQR) | 66 (56, 75) | 69 (60, 77) | 0.004 | Wilcoxon |
Tabel 1: Associatie tussen TCGA miR-192 expressiegroepen en clinicopathologische kenmerken bij CRC. Hoge en lage expressiegroepen werden gedefinieerd op basis van het mediane TCGA miR-192 expressieniveau. In de samenvattende tabel waren het N-stadium en de leeftijd significant, terwijl het T-stadium en het M-stadium dat niet waren.
Aanvullende Tabel 1: Dry-lab reanalyse-resultaten gegenereerd voor deze studie. Het werkboek bevat TCGA/GDC expressievergelijkingen, gebalanceerde ROC-sensitiviteitsanalyses, leave-one-normal-out-analyses, clinicopathologische associatieanalyses, overlevingsanalyses, samenvattingen van hub-genexpressie en correlaties, en correlatieresultaten van immuunsignaturen.Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende map 1: Ruwe experimentele gegevens ter ondersteuning van de qRT-PCR-, celtransfectie- en wondgenezingsexperimenten.Deze bestanden bevatten de originele qRT-PCR Ct-waarden, flowcytometrie-/transfectiegegevens, metingen van de wondbreedte en representatieve microscopiebeelden die zijn gebruikt voor de in het manuscript gepresenteerde analyses.Klik hier om dit bestand te downloaden.