Differentiële mRNA-expressie van m6A-gerelateerde genen bij borstkanker
Analyse van TCGA- en GTEx-gegevens (1.034 tumoren, 104 NAT's, 92 gezonde weefsels) toonde aan dat de meeste m6A-gerelateerde genen verschillend tot expressie kwamen (Figuur 1). In verhouding tot gezonde borstweefsels waren 10 genen significant opgereguleerd: KIAA1429, RBM15, RBM15B, HNRNPC, YTHDF1, YTHDF2, YTHDF3, IGF2BP1, IGF2BP3 en ALKBH5 (allemaal P < 0,0001, behalve RBM15 P < 0,001). Acht genen werden gedownreguleerd: WTAP, METTL3, METTL14, HNRNPA2B1, YTHDC1, YTHDC2, IGF2BP2 en FTO (P < 0,05 tot P < 0,0001). METTL16 en eIF3A lieten geen significant verschil zien. Bij het vergelijken van tumoren met NAT's was HNRNPA2B1 opgereguleerd, terwijl YTHDF3, eIF3A en ALKBH5 werden gedownreguleerd; RBM15, RBM15B en YTHDF2 vertoonden geen verschil (Figuur 1). Het gebruik van NAT's als controles is ter discussie gesteld, wat mogelijk de afwijkingen met gezonde weefselvergelijkingen verklaart18,19. Interessant genoeg werd in de CPTAC-dataset een trend waargenomen naar een hogere YTHDF3-eiwitabundantie over alle borstkankersubtypes vergeleken met normale weefsels (P < 0,0001). Daarnaast werd significant hogere mRNA-expressie van YTHDF3 alleen waargenomen in luminale subtypes van borstkanker vergeleken met normale weefsels (P = 0,004, < 0,01) (Aanvullende figuur S1). Over het algemeen is er een significante disregulatie van m6A-gerelateerde genen zichtbaar bij borstkanker.
Promotormethylering en genamplificatie van m6A-gerelateerde genen bij borstkanker
DNA-methylering speelt een belangrijke rol in epigenetische regulatie van gentranscriptie, en de promotor hypermethylering remt mRNA-expressie20. MethHC-analyse toonde significante promotormethyleringsverschillen alleen aan voor IGF2BP1, IGF2BP2 en IGF2BP3 in tumoren versus controles (P < 0,005). De downregulatie van IGF2BP2 mRNA kan deels worden toegeschreven aan de hypermethylering ervan. cBioPortal-analyse toonde aan dat WTAP en ALKBH5 mRNA-downregulatie vertoonden, terwijl KIAA1429 (VIRMA), YTHDF1, YTHDF3 en IGF2BP1 genamplificatie vertoonden die geassocieerd was met hun upregulatie (Supplemental Figure S2, Supplemental Figure S3 en Supplemental Figure S4). Deze bevindingen suggereren dat de mRNA-niveaus van m6A-gerelateerde genen niet voornamelijk worden aangedreven door promotormethylering of genamplificatie.
Overlevingsanalyse van m6A-gerelateerde genen bij borstkanker
Overlevingsanalyse van 947 patiënten toonde aan dat een lage RBM15B-expressie en hoge expressie van METTL16, HNRNPC, YTHDF1, YTHDF3 en IGF2BP1 significant gecorreleerd waren met een verminderde algehele overleving (Figuur 2 en Figuur 3). Multivariate Cox-regressie, gecorrigeerd voor leeftijd, stadium en ras, bevestigde dat YTHDF3-upregulatie een onafhankelijke voorspeller was van een slechte algehele overleving (HR: 1,024, 95% BI: 1,003–1,046, P = 0,024) (Tabel 1). Voor externe validatie toonde analyse met de KMplotter online tool aan dat een hoge YTHDF3-expressie een slechte ziekteprognose voorspelt (Aanvullende Figuur S5). Andere genen waren niet onafhankelijk significant (Aanvullende Tabel S1).
Potentieel moleculair netwerk en immuuninfiltratie van m6A-gerelateerd gen YTHDF3
STRING-analyse van YTHDF3 (met beperkte interactoren tot 50) identificeerde een netwerk met 224 randen en significante verrijking (P < 1e-16). YTHDF3 is nauw verbonden met METTL3, ALKBH5, WTAP, METTL14 en andere (Figuur 4A). Metascape-verrijkingsanalyse identificeerde 13 significante functionele clusters (P < 0,01, minimumaantal 3, verrijkingsfactor > 1,5; Figuur 4B). De hoogst gerangschikte cluster was mRNA-metabole regulatie (GO1903311, 22 genen). Aanvullende kankergerelateerde clusters waren onder andere DNA-dealkylatieherstel (GO0006307), pri-miRNA-verwerking (GO0031053) en telomerasestabilisatie (GO1904356). De volledige lijst van clusternamen, geassocieerde genen en verrijkingsstatistieken wordt gegeven in Aanvullende Tabel S2. Bovendien toonden de resultaten significante positieve correlaties aan tussen YTHDF3-expressie en immuuncellen (alle P < 0,01) (Aanvullende figuur S6). Zo kan de upregulatie van YTHDF3 geassocieerd zijn met mRNA-metabolisme, DNA-reparatie, telomeerbehoud en immuuninfiltratie.
Opgereguleerde mRNA-expressie van YTHDF3 bij borstkanker
Borstkankerweefsels en aangrenzende normale borstweefsels zijn verzameld van 20 patiënten die tussen juli 2023 en oktober 2023 een operatie ondergingen op de afdeling borstchirurgie, het geaffilieerde ziekenhuis van Southwest Medical University. qRT-PCR-analyse van deze gepaarde monsters toonde significant een hogere expressie van YTHDF3 mRNA in tumorweefsels dan in aangrenzende normale weefsels (P = 0,001) (Aanvullende Figuur S7 en Aanvullende Tabel S3).
Beschikbaarheid van gegevens
Alle datasets die in deze studie zijn geanalyseerd, zijn openbaar beschikbaar in de volgende open-access repositories. Genexpressie en klinische gegevens: Borstkanker RNA-seq expressiegegevens en bijbehorende klinische informatie zijn verkregen uit The Cancer Genome Atlas (TCGA-BRCA) via The Human Protein Atlas (https://www.proteinatlas.org/). Aanvullende normale borstweefselexpressiegegevens werden verkregen uit het Genotype-Tissue Expression (GTEx) project (dbGaP-accessie: phs000424.v8.p2) via Breast Cancer Gene-Expression Miner v4.7 (http://bcgenex.ico.unicancer.fr/). Overlevingsvalidatie werd uitgevoerd met de Kaplan-Meier Plotter (https://kmplot.com). Eiwit- en mRNA-expressiegegevens werden verkregen via UALCAN (http://ualcan.path.uab.edu/). Genetische veranderingen: Somatische mutatie- en kopienummerwijzigingen voor de invasieve borstkankerdataset (TCGA, Provisional, 1108 monsters) werden geraadpleegd via cBioPortal (https://www.cbioportal.org/). DNA-promotormethylering: Methyleringsgegevens werden verkregen uit MethHC (http://methhc.mbc.nctu.edu.tw/), dat 839 borstkankermonsters bevat en deels gekoppelde aangrenzende normale controles bevat. Interactie tussen eiwitten en eiwit en verrijking van de route: Functionele netwerkanalyse werd uitgevoerd met STRING v12.0 (https://string-db.org/, betrouwbaarheidsscore 0,4) en Metascape (http://metascape.org/). Immuno-infiltratieanalyse werd uitgevoerd met behulp van TIMER (https://cistrome.shinyapps.io/timer/). Alle aanvullende gegevens die aan de cijfers ten grondslag liggen, zijn op redelijk verzoek beschikbaar bij de corresponderende auteur.

Figuur 1. Differentiële mRNA-expressie van N6-methyladenosine (m6A)-gerelateerde genen bij borstkanker. Rood duidt op upregulatie; Blauw duidt downregulatie aan, zwart geeft geen expressieverschil aan, en wit geeft geen genexpressiegegevens aan. Kleurcodering weerspiegelt statistische significantie. De Dunnett-Tukey-Kramer-test werd gebruikt voor paargewijze vergelijkingen. Opmerking: "Normaal" omvat de vergelijking tussen tumoren en NATs in TCGA, evenals de vergelijking tussen tumoren en gezonde weefsels in GTEx. Afkortingen: NATs = normale aangrenzende weefsels; TCGA = De Cancer Genome Atlas; GTEx = Genotype-weefselexpressie. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 2. Associatie tussen afwijkende mRNA-expressie van de m6A-"schrijvers" RBM15B en METTL16 en de algehele overleving bij borstkankerpatiënten. (A) Een lage expressie van RBM15B was geassocieerd met een kortere algehele overleving (log-rank test, P = 0,008, <0,01); (B) Hoge expressie van METTL16 was geassocieerd met een slechte prognose (log-rank test, P = 0,013, <0,05). Patiënten werden gedichotomiseerd in groepen met hoge en lage expressie volgens de optimale cut-off waarde. n = 947 (TCGA-BRCA cohort). De blauwe en groene krommen vertegenwoordigen respectievelijk de laag- en hoog-expressiegroepen. De eenheid van mRNA-expressie was fragmenten per kilobase van transcript per miljoen gemapte reads. Afkorting: TCGA-BRCA = The Cancer Genome Atlas Breast Invasive Carcinoma; m6A = N6-methyladenosine. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 3. Correlatie tussen abnormale mRNA-expressie van de m6A-"lezers" HNRNPC, YTHDF1, YTHDF3 en IGF2BP1 met de algehele overleving bij borstkankerpatiënten. (A) Hoge HDRNPC mRNA-expressie was geassocieerd met een verminderde algehele overleving (log-rank test, P = 0,01, <0,05). (B-D) Hoge expressie van YTHDF1, YTHDF3 en IGF2BP1 was significant geassocieerd met een slechtere prognose (log-rank test, respectievelijk P = 0,002, P = 0,014 en P < 0,001). Patiënten werden gedichotomiseerd in groepen met hoge en lage expressie volgens de optimale cut-off waarde. n = 947 (TCGA-BRCA cohort). De blauwe en groene krommen vertegenwoordigen respectievelijk de laag- en hoog-expressiegroepen. De eenheid van gen-mRNA-expressie was fragmenten per kilobase van transcript per miljoen gemapte reads. Afkortingen: TCGA-BRCA = De Cancer Genome Atlas Breast Invasive Carcinoma; m6A = N6-methyladenosine. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Figuur 4. Het potentiële moleculaire regulatienetwerk van YTHDF3. (A) Eiwitinteractienetwerk geconstrueerd door de STRING-database te bevragen met YTHDF3 als lokaas (betrouwbaarheidsscore ≥ 0,4, maximale interactors = 50). Randwijdtes geven de sterkte van ondersteunend bewijs aan. (B) Metascape-analyse identificeerde 13 significante functionele clusters (P < 0,01, minimumaantal = 3, verrijkingsfactor > 1,5). Ontologiebronnen omvatten de Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes-routes en Gene Ontology Biological Processes. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.
| Parameters | HR | 95% BI | p-waarde |
| YTHDF3 | 1.024 | 1.003-1.046 | 0.024 |
| Leeftijd | 1.036 | 1.023-1.050 | <0,001 |
| Race | 1.275 | 0.892-1.821 | 0.182 |
| Podium | 2.263 | 1.796-2.851 | <0,001 |
Tabel 1: Multivariate Cox survival regressie-analyse resultaten van m6A-gerelateerd gen YTHDF3. Afkortingen: HR = hazard ratio; 95% BI = betrouwbaarheidsinterval.
Aanvullende figuur S1. De eiwit- en mRNA-niveaus van YTHDF3 in verschillende subtypen borstkanker en normale weefsels uit de CPTAC- en TCGA-datasets. De eiwitexpressie van YTHDF3 in (A) primaire tumoren en normale weefsels en (B) subtypen borstinvasieve carcinoom. Z-waarden geven het aantal standaardafwijkingen van de mediane waarde aan tussen de steekproeven voor het bijbehorende kankertype. De CPTAC log2 spectrale tellingverhoudingswaarden werden eerst genormaliseerd binnen elk steekproefprofiel en daarna over de steekproeven. (C) De mRNA-expressie (RNA-seq, fragmenten per kilobase van transcript per miljoen gemapte leestjes) van YTHDF3 in verschillende subtypen van borstinvasieve carcinoom. Afkortingen: CPTAC = het Clinical Proteomic Tumor Analysis Consortium; TCGA = De Cancer Genome Atlas. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur S2. Promotormethylatiestatus van m6A-gerelateerde genen opgehaald uit de MethHC-database. (A) Promotormethylatie van m6A-"schrijvers" bij borstkanker en normale controles. (B) Promotormethylering van m6A "gummen" bij borstkanker en normale controles. (C) Promotormethylering van m6A-"lezers" bij borstkanker en normale controles. Rood, borstkanker; groen, normale controle. *P < 0,05, **P < 0,005. Afkorting: m6A = N6-methyladenosine. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur S3. Genmutaties en veranderingen in het kopienummer geanalyseerd door cBioPortal voor m6A-"schrijvers" en "gummen" (TCGA, Provisional, n = 1.108). (A) Wijzigingen in m6A "schrijvers." (B) Wijzigingen in m6A "gummen." Balkgrafieken geven de frequentie van elk type alteratie aan: missense-mutaties, amplificaties, diepe deleties en meerdere alteraties. Alleen genen met een alteratiefrequentie ≥ 1% worden getoond. De totale alteratiefrequentie per gen wordt rechts weergegeven. Afkortingen: TCGA = The Cancer Genome Atlas; m6A = N6-methyladenosine. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur S4. Genmutatie en kopienummerveranderingen geanalyseerd door cBioPortal voor m6A "lezers" (TCGA, Provisional, n = 1.108). Balkgrafieken geven de frequentie van elk type alteratie aan: missense-mutaties, amplificaties, diepe deleties en meerdere alteraties. Alleen genen met een alteratiefrequentie ≥ 1% worden getoond. De totale alteratiefrequentie per gen wordt rechts weergegeven. Afkortingen: TCGA = The Cancer Genome Atlas; m6A = N6-methyladenosine. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur S5. Correlatie van YTHDF3 met de overleving van borstkankerpatiënten in KMplotter. (A) Hoge expressie van YTHDF3 mRNA was geassocieerd met een verminderde algehele overleving (P = 0,011, <0,05). (B-D) Hoge expressie van YTHDF3 was significant geassocieerd met een slechtere terugkeervrije overleving, een overleving zonder metastasen op afstand en overleving na progressie (P = 1,9e-09, P = 0,06 en P = 0,029, respectievelijk). Alle P-waarden werden berekend met de log-rank test. Het aantal risicopatiënten wordt onder elke grafiek weergegeven. De optimale afkap werd bepaald door de auto-selecterende beste afkapfunctie van het gereedschap. Afkorting: KMplotter = Kaplan-Meier Plotter. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur S6. Correlatie van YTHDF3-expressie met immuuninfiltratie bij borstkanker. YTHDF3-expressie correleerde positief met infiltratieniveaus van B-cellen, CD4+ T-cellen, CD8+ T-cellen, macrofagen, neutrofielen en DC's in de TIMER-dataset. Tumorzuiverheid werd gebruikt als covariaat in de partiële Spearman-correlatieanalyse. Afkortingen: DC's = dendritische cellen; TIMER = Tumor Immune Estimation Resource. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende figuur S7. Kwantitatieve reverse transcription polymerasekettingreactievalidatie van YTHDF3 mRNA-expressie in 20 gepaarde borstkankerweefsels en aangrenzende normale weefsels. De niveaus van YTHDF3 mRNA werden genormaliseerd tot β-actine. Gegevens worden gepresenteerd als 2⁻ΔΔCt-waarden . Statistische vergelijking werd uitgevoerd met behulp van een tweezijdige gekoppelde Student's t-test op ΔCt-waarden (P = 0,001). Afkortingen: NC = aangrenzend normale borstweefsel; BrCa = borstkankerweefsels. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende Tabel S1. Samengevat van multivariate overlevingsanalyse in m6A-gerelateerde genen. Afkortingen : HR = hazard ratio; 95% BI = betrouwbaarheidsinterval. Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende Tabel S2. De annotatie en verrijking resulteren van 13 YTHDF3-gerelateerde genen gebaseerd op Metascape.Klik hier om dit bestand te downloaden.
Aanvullende Tabel S3. Klinische informatie van 20 gepaarde borstkankermonsters.Klik hier om dit bestand te downloaden.