Анализ экспрессии в общедоступных наборах данных и парных клинических образцах тканей
Паттерн экспрессии miR-192 был повторно проанализирован с использованием данных miRNA-seq из баз TCGA-COAD и TCGA-READ, полученных через GDC (Рисунок 1). В этих файлах запись на уровне базы данных была аннотирована как hsa-mir-192, а не непосредственно как зрелая форма hsa-miR-192-5p; следовательно, этот результат из общедоступной базы данных интерпретировался как сигнал TCGA для miR-192. В комбинированной когорте COADREAD были проанализированы 616 первичных опухолей и 11 образцов нормальной ткани. Опухолевые образцы продемонстрировали более высокую экспрессию miR-192 по сравнению с нормальными образцами (медиана 16,05 против 13,46 log2[RPM + 1], критерий Манна — Уитни p = 9,96 x 10-8). Та же тенденция к повышению экспрессии в опухолях наблюдалась отдельно в COAD (455 опухолей и 8 нормальных образцов, p = 9,89 x 10-8) и отдельно в READ (161 опухоль и 3 нормальных образца, p = 1,94 x 10-5). Парный анализ TCGA также показал более высокую экспрессию в опухолях в 11 соответствующих парах (медиана разности опухоль-норма = 3,13 log2[RPM + 1], критерий Вилкоксона p = 0,0029). Эти результаты оставались противоречивыми по сравнению с локальным результатом парной qRT-PCR, который подтвердил снижение экспрессии зрелой miR-192-5p в тканях CRC (Рисунок 2).
Диагностическая эффективность и клинико-патологические связи
ROC-анализ на основе данных TCGA был повторен с использованием описанного выше определения дискриминации между опухолевыми и нормальными образцами (Рисунок 3). AUC составила 0,968 для комбинированной когорты COADREAD, 0,947 только для COAD и 0,994 только для READ. Дополнительный сбалансированный ресемплинг дал медианные значения AUC 0,983 для COADREAD, 0,984 для COAD и 1,000 для READ; однако 95% доверительные интервалы были широкими для COADREAD (0,868–1,000) и COAD (0,781–1,000), а группа READ включала только три нормальных образца. Анализ исключения одного образца (leave-one-out) для нормальных тканей также показал, что оценка ROC была чувствительна к малому размеру группы контроля. Следовательно, результат ROC был сохранен только в качестве предварительного доказательства разделения опухоли и нормы, а не как достаточное основание для использования в качестве клинического диагностического биомаркера. Анализ клинико-патологических ассоциаций на основе медианной экспрессии miR-192 в TCGA выявил значимые связи с N-стадией (p = 0,019) и возрастом (p = 0,004), в то время как T-стадия (p = 0,110) и M-стадия (p = 0,932) не были значимыми (Таблица 1).
Анализ выживаемости
Анализ общей выживаемости не подтвердил наличие значимой прогностической связи для экспрессии miR-192 в данных TCGA при колоректальном раке (КРР) (Рисунок 3). В объединенной когорте COADREAD сравнение по методу Каплана-Мейера с использованием медианного разрыва не было значимым (log-rank p = 0.857), и одномерная регрессия Кокса также не показала значимой связи (HR = 0.934 на единицу экспрессии log2, p = 0.374). Аналогичный вывод был сделан для COAD (log-rank p = 0.889; Cox p = 0.493) и READ (log-rank p = 0.807; Cox p = 0.716). Таким образом, полученные данные не подтверждают статус miR-192 как сильного прогностического биомаркера при КРР.
Гены-кандидаты в качестве мишеней и функциональное обогащение
Анализ потенциальных генов-мишеней проводили путем интеграции данных прогнозирования miRWalk с дифференциально экспрессируемыми генами из наборов данных GEO GSE89076 и GSE156355. В ходе этого скрининга было выявлено 93 гена-кандидата для последующего сетевого анализа и анализа обогащения (Рисунок 4). Анализ белок-белковых взаимодействий позволил выделить KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1, CDK1, PLP1, NRXN1, GRIK3 и KIF5C в качестве исследуемых центральных генов (hub genes) (Рисунок 5). Анализ чувствительности данных RNA-seq из TCGA показал, что экспрессия KIF20A, TPX2, CDCA5, CCNB1 и CDK1 была выше в опухолевой ткани, чем в нормальной, тогда как экспрессия PLP1, NRXN1, GRIK3 и KIF5C в опухолевой ткани была ниже. Корреляционный анализ с экспрессией miR-192 из TCGA дал неоднозначные результаты: CDCA5, CCNB1 и CDK1 продемонстрировали положительную корреляцию, в то время как PLP1, NRXN1 и KIF5C — отрицательную. Анализ обогащения выявил репрезентативные термины, связанные с метаболизмом лекарственных средств цитохромом P450, метаболизмом ксенобиотиков цитохромом P450, метаболизмом ретинола, а также термины, относящиеся к глутаматергическим синапсам и организации пресинапса (Рисунок 6). Эти результаты подтверждают биологическую значимость сети центральных генов, однако не устанавливают прямое воздействие miR-192-5p на мишени.
Анализ миграции клеток
Клетки HT29 были трансфецированы мимиками miR-192 для оценки функциональных эффектов повышения экспрессии miR-192. Флуоресцентная микроскопия подтвердила успешную трансфекцию в группах с мимиком miR-192-5p и в группе отрицательного контроля (Рисунок 7). В тесте на заживление раны скорость миграции трансфецированных miR-192 клеток HT29 была ниже, чем у нетрансфецированных клеток HT29 и клеток, трансфецированных отрицательным контролем, как через 24 h, так и через 48 h (Рисунок 8). Через 24 h скорость миграции составила 9,75 +/- 2,43% в группе с трансфекцией miR-192 по сравнению с 15,69 +/- 3,47% в нетрансфецированной группе и 15,45 +/- 3,92% в группе отрицательного контроля (P = 0,010). Через 48 h скорость миграции составила 20,04 +/- 2,54% в группе с трансфекцией miR-192 по сравнению с 26,84 +/- 7,65% и 27,98 +/- 6,78% в двух контрольных группах соответственно (P = 0,021). Эти результаты свидетельствуют о том, что повышение экспрессии miR-192 подавляет миграцию клеток HT29 in vitro.
Корреляционный анализ иммунного профиля
Связь между экспрессией miR-192 в данных TCGA и иммуно-релевантными сигнатурами была переоценена с использованием данных RNA-seq первичных опухолей (Рисунок 9). Всего в анализ корреляции показателей сигнатур было включено 425 образцов опухолей с соответствующими данными miRNA и RNA-seq. Экспрессия miR-192 продемонстрировала слабые отрицательные корреляции с несколькими сигнатурами иммунных клеток, включая Tfh-клетки (rho = -0.205, p = 2.15e-05), активированные дендритные клетки (rho = -0.186, p = 0.00011), Treg-клетки (rho = -0.185, p = 0.00013), плазмоцитоидные дендритные клетки (rho = -0.169, p = 0.00046), макрофаги (rho = -0.149, p = 0.0020), Tcm-клетки (rho = -0.136, p = 0.0050), NK CD56bright-клетки (rho = -0.132, p = 0.0065) и Tem-клетки (rho = -0.129, p = 0.0078). Слабые положительные корреляции наблюдались для сигнатур эозинофилов (rho = 0.139, p = 0.0040) и Th17-клеток (rho = 0.121, p = 0.0129). Таким образом, иммунная ассоциация miR-192 при CRC представляется гетерогенной, и ее не следует описывать как единообразно положительную для всех иммунных инфильтратов.
Доступность данных
Общедоступные наборы данных, проанализированные в данном исследовании, доступны на портале GDC/TCGA и в базе данных Gene Expression Omnibus (GEO) под номерами доступа GSE89076 и GSE156355. Результаты «сухого» анализа и повторного анализа, полученные в ходе данной работы, представлены в Дополнительной таблице 1. Основные экспериментальные данные, лежащие в основе анализов методом qRT-PCR и заживления ран, включая исходные значения Ct при qRT-PCR, измерения ширины раны, оригинальные микроскопические изображения и соответствующие экспериментальные данные, представлены в Дополнительной папке 1.

Рисунок 1: Обзор экспрессии miR-192 в различных типах рака согласно данным TCGA. По оси X указаны сокращенные названия опухолей, по оси Y — относительная экспрессия miR-192. Синим цветом обозначена нормальная ткань, красным — опухолевая ткань. Статистическая значимость указана следующим образом: * = p < 0.05, ** = p < 0.01, *** = p < 0.001; NS = статистически не значимо. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 2: Экспрессия miR-192/miR-192-5p в наборах данных CRC и парных тканях. (A) Анализ miRNA-seq TCGA/GDC, демонстрирующий более высокий сигнал hsa-mir-192 на уровне базы данных в образцах опухолей CRC, чем в нормальных образцах. (B) Анализ qRT-PCR парных образцов локальных тканей, демонстрирующий более низкую экспрессию зрелой miR-192-5p в тканях CRC, чем в прилежащих нераковых тканях. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 3: Поисковый диагностический анализ и анализ выживаемости на основе экспрессии hsa-mir-192 в данных TCGA. (A–C) Кривые выживаемости Каплана-Мейера. Анализ выживаемости не выявил значимой прогностической связи. (D) ROC-кривая для дифференциации опухолевой и нормальной тканей в когорте TCGA. Значение AUC следует интерпретировать с осторожностью из-за малого количества нормальных образцов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 4: Скрининг потенциальных генов-мишеней и анализ белок-белковых взаимодействий. (A) Диаграмма Венна, показывающая пересечение между предсказанными мишенями miRNA и дифференциально экспрессируемыми генами из наборов GSE89076 и GSE156355. (B) Сеть белок-белковых взаимодействий для 93 генов-кандидатов. Узлы представляют гены, а ребра — предсказанные или курируемые ассоциации генов. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 5: Скрининг хаб-генов на основе сети потенциальных мишеней. (A,B) Сетевые модули, выявленные в результате модульного скрининга. (C) Ранжирование хаб-генов по степени связности сети. (D) Потенциальные хаб-мишени, отобранные после интеграции модульного скрининга и скрининга по степени связности. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 6: Отобранные термины обогащения GO и KEGG для генов-кандидатов и значимых сетевых модулей. На пузырьковой диаграмме обобщены репрезентативные обогащенные биологические функции и пути. Результаты обогащения носят предварительный характер и требуют экспериментальной валидации. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть этот рисунок в большем размере.

Рисунок 7: Изображения трансфекции клеток HT29. (A) Репрезентативные клетки HT29. (B) Флуоресцентное изображение клеток HT29, трансфицированных миметиком miR-192-5p. (C) Флуоресцентное изображение клеток HT29, трансфицированных отрицательным контролем con238. Масштабная линейка = 100 µm. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 8: Анализ заживления ран в клетках HT29. (A) Репрезентативные изображения царапин через 0 ч, 24 ч и 48 ч в нетрансфицированных клетках HT29, клетках HT29, трансфицированных миметиком miR-192-5p, и клетках HT29, трансфицированных con238. (B) Количественная оценка скорости заживления ран через 24 ч и 48 ч, представленная в процентах. Масштабный отрезок = 100 µm. Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.

Рисунок 9: Корреляция между экспрессией miR-192 в базе данных TCGA и показателями иммунных сигнатур в образцах опухолей КРР. Анализ выявил гетерогенные иммунные связи, с несколькими слабыми отрицательными корреляциями и положительными корреляциями, главным образом для сигнатур эозинофилов и Th17-клеток. Нажмите здесь, чтобы просмотреть увеличенную версию этого рисунка.
| Характеристики | Низкая экспрессия TCGA miR-192 | Высокая экспрессия miR-192 в TCGA | значение p | Метод |
| n | 308 | 308 | | |
| Стадия T, n (%) | 0.11 | Критерий хи-квадрат (Chi-squared test) |
| T1 | 9 (1.5%) | 11 (1.8%) | | |
| T2 | 44 (7.2%) | 59 (9.6%) | | |
| T3 | 209 (34.1%) | 211 (34.4%) | | |
| Т4 | 43 (7%) | 27 (4.4%) | | |
| стадия N, n (%) | 0.019 | Критерий хи-квадрат (chi-square test) |
| N0 | 156 (25.5%) | 190 (31%) | | |
| N1 | 88 (14.4%) | 63 (10.3%) | | |
| N2 | 61 (10%) | 54 (8.8%) | | |
| Стадия M, n (%) | 0.932 | Критерий хи-квадрат |
| M0 | 214 (39.9%) | 234 (43.7%) | | |
| M1 | 41 (7.6%) | 47 (8.8%) | | |
| Возраст, медиана (МКР) | 66 (56, 75) | 69 (60, 77) | 0.004 | Уилкоксона |
Таблица 1: Связь между группами экспрессии miR-192 по данным TCGA и клинико-патологическими характеристиками при КРР. Группы высокой и низкой экспрессии были определены по медианному уровню экспрессии miR-192 в TCGA. В сводной таблице стадия N и возраст были значимыми, в то время как стадия T и стадия M не были значимыми.
Дополнительная таблица 1: Результаты повторного анализа данных (dry-lab), полученные в рамках данного исследования. Рабочая книга содержит сравнения экспрессии TCGA/GDC, сбалансированные анализы чувствительности ROC, анализы с исключением одного нормального образца (leave-one-normal-out), анализы клинико-патологических ассоциаций, анализы выживаемости, сводные данные по экспрессии и корреляции хабовых генов, а также результаты корреляции иммунного профиля.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.
Дополнительная папка 1: Необработанные экспериментальные данные, подтверждающие результаты qRT-PCR, трансфекции клеток и экспериментов по заживлению ран.Эти файлы включают исходные значения Ct для qRT-PCR, данные проточной цитометрии/трансфекции, измерения ширины раны и репрезентативные микроскопические изображения, использованные для анализов, представленных в рукописи.Пожалуйста, нажмите здесь, чтобы скачать этот файл.