Badanie to zostało przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską. Zgoda została wydana przez Komisję Etyczną Uniwersytetu Medycznego w Mongolii Wewnętrznej w dniu 21 października 2021 r. Od wszystkich uczestników włączonych do badania uzyskano pisemną świadomą zgodę.
Pobieranie próbek klinicznych
Pobrano pary tkanek z CRC oraz sąsiednich tkanek niezwyrodniałych od 45 pacjentów, którzy zostali poddani radykalnej resekcji między grudniem 2017 r. a lutym 2020 r. Żaden z pacjentów nie otrzymał przedoperacyjnej radioterapii ani chemioterapii, a pacjenci z innymi nowotworami złośliwymi zostali wykluczeni. Sąsiednią tkankę niezwyrodniałą pobrano w odległości co najmniej 5 cm od marginesu guza. Próbki zamrożono niezwłocznie po usunięciu chirurgicznym i przechowywano w ciekłym azocie do czasu ekstrakcji RNA. Kohorta obejmowała 27 mężczyzn i 18 kobiet; 13 pacjentów było w wieku poniżej 60 lat, a 32 w wieku 60 lat lub starszych. Zmienne kliniczno-patologiczne obejmowały średnicę guza, stopień TNM, stopień zróżnicowania, zakrzepicę naczyń w obrębie guza, przerzuty do węzłów chłonnych oraz przedoperacyjny poziom CEA.
Pozyskiwanie i wstępne przetwarzanie danych publicznych
Ogólnodostępne dane miRNA-seq, RNA-seq oraz dane kliniczne dla TCGA-COAD i TCGA-READ zostały pobrane z portalu Genomic Data Commons. Próbki guzów pierwotnych i prawidłowej tkanki litej zidentyfikowano zgodnie z typem próbki w GDC. Próbki guzów przerzutowych i nawrotowych wykluczono z analizy różnicowej ekspresji między guzem a tkanką prawidłową. W przypadku plików miRNA-seq z TCGA, wpis na poziomie bazy danych wykryty w tej analizie to hsa-mir-192; wartości ekspresji analizowano jako log2(RPM + 1), gdzie RPM oznacza liczbę odczytów na milion zmapowanych odczytów miRNA. W przypadku dostępności dopasowanych próbek przeprowadzono analizy guz-tkanka prawidłowa zarówno w wariancie nieparzystym, jak i parzystym. Do przesiewowego wyboru potencjalnych genów docelowych wykorzystano zbiory danych GEO GSE89076 oraz GSE156355. Geny o różnej ekspresji z GEO wyłoniono przy zastosowaniu skorygowanego p < 0,05 oraz bezwzględnej wartości log2 fold-change ≥ 2. Nazwy zbiorów danych sprawdzono pod kątem spójności w całym tekście pracy.
Analizy diagnostyczne, kliniczno-patologiczne oraz analizy przeżywalności
Do oceny wstępnej separacji tkanek nowotworowych i prawidłowych w zbiorach TCGA-COAD, TCGA-READ oraz połączonej kohorcie COADREAD wykorzystano analizę charakterystyki operacyjnej odbiornika (ROC). Ze względu na niewielką liczbę próbek prawidłowych przeprowadzono dodatkowe analizy wrażliwości, w tym zrównoważone ponowne próbkowanie tkanek nowotworowych i prawidłowych z 5000 iteracjami oraz analizę z wykluczeniem jednej próbki prawidłowej (leave-one-normal-out). W analizach powiązań kliniczno-patologicznych próbki guza pierwotnego podzielono na grupy o wysokim i niskim poziomie ekspresji, przyjmując za granicę medianę poziomu ekspresji miR-192 w TCGA. Analizy powtórzono dla połączonej kohorty COADREAD oraz oddzielnie dla COAD i READ, o ile wielkość próby na to pozwalała. Przeżywalność całkowitą oceniano za pomocą analizy Kaplana-Meiera z testem log-rank oraz jednowymiarowej regresji Coxa. Wyniki analiz diagnostycznych, kliniczno-patologicznych i przeżywalności raportowano oddzielnie, aby uniknąć nadinterpretacji wniosków prognostycznych.
Analizy genów docelowych i genów węzłowych (hub-genes)
Kandydackie geny docelowe zidentyfikowano poprzez integrację predykcji miRWalk z genami o różnym poziomie ekspresji z zestawów GSE89076 oraz GSE156355. Część wspólna tych trzech źródeł została zachowana do dalszych analiz eksploracyjnych. Sieć oddziaływań białko-białko skonstruowano przy użyciu STRING, a geny centralne (hub genes) wybrano na podstawie stopnia węzła i łączności modułów, wykorzystując analizy cytoHubba oraz MCODE w programie Cytoscape. Wybrane geny centralne (KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 oraz KIF5C) poddano dalszej ocenie z wykorzystaniem danych RNA-seq z TCGA. Różnice w ekspresji między tkanką nowotworową a prawidłową, korelacje Spearmana z ekspresją miR-192 w TCGA oraz powiązania z całkowitym przeżyciem podsumowano jako uzupełniające analizy eksploracyjne. Geny te uznano jedynie za potencjalne cele; na podstawie danych bioinformatycznych nie wywnioskowano bezpośredniego wiązania, efektu ratowania (rescue effect) ani regulacji na poziomie białka w szlakach downstream.
Analiza wzbogacenia GO i KEGG
Analizy wzbogacenia Gene Ontology (GO) oraz Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) przeprowadzono dla zestawu genów kandydackich i istotnych modułów sieci. Terminy GO podzielono na kategorie: proces biologiczny, komponent komórkowy oraz funkcja molekularna. Wyniki wzbogacenia z p < 0.05 uznano za istotne statystycznie i zinterpretowano jako sygnały ścieżek służące do generowania hipotez, a nie jako mechanizmy potwierdzone eksperymentalnie.
Izolacja RNA i analiza qRT-PCR
Całkowity RNA wyekstrahowano z 45 par próbek tkanek CRC oraz sąsiadujących tkanek nieznowotworowych przy użyciu odczynnika TRIzol zgodnie z protokołem producenta. Czystość i stężenie RNA oceniono spektrofotometrycznie; do odwrotnej transkrypcji wykorzystano próbki o wartościach A260/A280 w zakresie od 1,8 do 2,1. qRT-PCR przeprowadzono z wykorzystaniem systemu odwrotnej transkrypcji miRNA oraz odczynników do qPCR miRNA opartych na SYBR Green firmy TransGen Biotech. Odwrotną transkrypcję oraz amplifikację qPCR przeprowadzono zgodnie z instrukcjami producenta odczynników. Każdą reakcję qRT-PCR wykonano w trzech powtórzeniach technicznych. Jako wewnętrzną referencję wykorzystano RNU6B. Primery dla miR-192-5p to 5'-GGGGCTGACCTATGAATTGA-3' (forward) oraz 5'-CAGTGCAGGGTCCGAGGT-3' (reverse). Primery dla RNU6B to 5'-ATTGGAACGATACAGAGAAGATT-3' (forward) oraz 5'-GGAACGCTTCACGAATTTG-3' (reverse). W przypadku wsparcia przez platformę qPCR, do oceny specyficzności amplifikacji wykorzystano analizę krzywych topnienia. Ekspresję względną obliczono metodą 2-ΔΔCt. Wyniki dla par guza i sąsiadującej tkanki analizowano jako sparowane pomiary kliniczne.
Hodowla komórek i transfekcja
Ludzka linia komórkowa CRC HT29 została pobrana z zasobów laboratoryjnych autorów; została ona uwierzytelniona i potwierdzono brak zanieczyszczenia mycoplasma. Komórki HT29 hodowano w pożywce McCoy's 5A uzupełnionej o 10% płodowej surowicy bydlęcej, 100 U/mL penicyliny i 100 µg/mL streptomycyny w temperaturze 37 oC w atmosferze 5% CO2. Pasażowanie komórek przeprowadzano po osiągnięciu przez nie konfluencji na poziomie około 80%. Mimetyki miR-192-5p oraz oligonukleotyd kontrolny negatywny con238 zakupiono w firmie Sangon Biotech (Szanghaj, Chiny) i wykorzystano do transfekcji przejściowej. Komórki HT29 wysiano na płytki 6-dołkowe i poddano transfekcji, gdy gęstość komórek osiągnęła około 20–30%, stosując końcowe stężenie oligonukleotydów 50 nM oraz protokół transfekcji oparty na lipidach, przeprowadzony zgodnie z instrukcjami producenta odczynników. Dokładny stosunek odczynnika do oligonukleotydu oraz ilość odczynnika były zgodne z protokołem zalecanym przez producenta, użytym w dokumentacji laboratoryjnej autorów. Komórki inkubowano z kompleksami transfekcyjnymi w standardowych warunkach hodowli, a obrazowanie po transfekcji oraz testy gojenia ran przeprowadzono zgodnie z harmonogramem eksperymentalnym. W niniejszym badaniu uwzględniono dane wyłącznie dla linii komórkowej HT29.
Test gojenia ran
Ztransfekowane komórki HT29 wysiano do płytek 6-dołkowych i hodowano do czasu utworzenia zgodnej monowarstwy. Za pomocą sterylnego końcówki do pipety 200 µL wykonano liniowe zadrapanie, a oderwane komórki usunięto poprzez przemycie PBS. Następnie pożywkę zastąpiono pożywką bezsurowiczą, aby ograniczyć efekty związane z proliferacją podczas oceny migracji. Obrazy rany wykonano w czasie 0 h, 24 h i 48 h. Test gojenia ran przeprowadzono w trzech niezależnych powtórzeniach biologicznych, a dla każdej grupy i punktu czasowego zmierzono wiele pól mikroskopowych. Szerokość rany określono na podstawie obrazów mikroskopowych przy użyciu oprogramowania do analizy obrazu; dokładna wersja oprogramowania użytego do pierwotnych pomiarów nie była dostępna w dokumentacji źródłowej. Tempo gojenia ran obliczono według wzoru [(szerokość rany w 0 h - szerokość rany w wskazanym punkcie czasowym) / szerokość rany w 0 h] x 100%. Ponieważ dostępne dane z manuskryptu nie obejmują oddzielnego eksperymentu kontrolnego dotyczącego proliferacji, wyniki gojenia ran zinterpretowano jako związane z migracją, jednak nie jako całkowite wykluczenie efektów proliferacji.
Analiza korelacji sygnatury immunologicznej
Związek między ekspresją miR-192 w TCGA a sygnaturami związanymi z odpornością został ponownie oceniony przy użyciu danych RNA-seq z guza pierwotnego. W analizie korelacji wyniku sygnatury uwzględniono łącznie 425 próbek guza z dopasowanymi danymi miRNA i RNA-seq. Ekspresja miR-192 wykazała statystycznie istotne, lecz słabe ujemne korelacje z kilkoma sygnaturami immunologicznymi po korekcie na poziom fałszywych odkryć (FDR), w tym z komórkami Tfh (rho = -0,205, FDR = 0,00049), aktywowanymi komórkami dendrytycznymi (rho = -0,186, FDR = 0,00098), komórkami Treg (rho = -0,185, FDR = 0,00098), plazmocytopodobnymi komórkami dendrytycznymi (rho = -0,169, FDR = 0,0027) oraz makrofagami (rho = -0,149, FDR = 0,0092). Korelacje dodatnie zaobserwowano głównie dla sygnatur eozynofili (rho = 0,139, FDR = 0,0155) i komórek Th17 (rho = 0,121, FDR = 0,0296). Wyniki te wskazują na heterogeniczne i ogólnie słabe powiązania immunologiczne, a nie na jednolity wzorzec dodatniej infiltracji immunologicznej.
Analiza statystyczna
Analizy statystyczne przeprowadzono przy użyciu oprogramowania GraphPad Prism 9.0, SPSS 25.0 oraz R 3.6.3. Zmienne ciągłe przedstawiono jako średnią ± odchylenie standardowe lub medianę z rozstępem międzykwartylowym, w zależności od potrzeby. Porównania tkanek sparowanych analizowano za pomocą testów dla prób zależnych w przypadkach, gdy próbki guza i tkanki sąsiedniej były dopasowane. W sytuacjach, gdy założenia o rozkładzie normalnym nie zostały spełnione, stosowano testy nieparametryczne. Do wstępnej oceny dyskryminacji diagnostycznej wykorzystano krzywe ROC, zrównoważone ponowne próbkowanie (balanced resampling) oraz analizę leave-one-normal-out; do analizy powiązań kliniczno-patologicznych dla zmiennych kategorycznych zastosowano testy chi-kwadrat; do analiz przeżywalności wykorzystano test log-rank oraz modele Coxa; natomiast do analizy genów hubowych i immunologicznych użyto korelacji Spearmana. Za statystycznie istotne uznano dwustronne p < 0,05, a dla korelacji sygnatur immunologicznych podano korektę dla stopy odkryć fałszywych (false-discovery rate).