Повна стаття Відмінності експресії генів у жировій тканині, пов’язані з пухлиною грудей

Науково-дослідна робота

Повна стаття
Цифри та дані
Список літератури
Додаткові
Цитати
Метрики
Ліцензування
Передруки та дозволи
PDF

Анотація

Вступ

Дослідження за останнє десятиліття покращили наше розуміння того, як мікросередовище пухлини впливає на розвиток пухлини. Строма молочної залози, яка складає 80% нормальної грудної залози, охоплює фібробласти, ендотеліальні, гладком'язові, запальні та нервові клітини, адипоцити та макромолекули позаклітинного матриксу (ЕКМ) і виконує підтримуючу роль для епітеліальних клітин. 1 Строма зазнає низки фенотипових та функціональних змін, щоб активуватися, забезпечуючи дозвільне середовище для просування клітин епітелію пухлини. 2 Кожен тип клітини строми по-різному сприяє пухлинному розвитку: асоційовані з раком фібробласти виробляють фактори росту, що стимулюють ангіогенез і ріст клітин, підвищена жорсткість ECM полегшує інвазію, а пов'язані з пухлиною макрофаги полегшують міграцію пухлинних клітин, ангіогенез та ремоделювання ECM. 3 Аналіз експресії генів епітеліальних, міоепітеліальних та ендотеліальних клітин, лейкоцитів, міофібробластів та фібробластів із нормальної, протокової карциноми in situ та інвазивних тканин молочної залози виявив диференціальні закономірності експресії генів між нормальною та раковою грудьми в кожному типі клітин. 4

Незважаючи на цей прогрес у розумінні того, як строма сприяє етіології пухлини молочної залози, можлива роль жирової тканини, яка довгий час вважалася функціонувати лише як депо для зберігання інертної енергії, в пухлинному процесі в основному ігнорується. 5 Жирова тканина складається з різноманітного набору типів клітин, включаючи адипоцити, похідні жирових клітин, преадипоцити, лімфоцити, макрофаги, фібробласти та ендотеліальні клітини судин. Дослідження, проведені протягом останнього десятиліття, продемонстрували, що жировий клітин насправді є активним ендокринним органом, що виділяє адипокіни, прозапальні молекули, хемокіни, гормони та фактори росту. 6 В експериментах на спільних культурах та моделях на тваринах було показано, що жирова тканина сприяє розвитку та прогресуванню пухлин молочної залози. 7

Жирова тканина включає

50% грудей людини 8, отже, повного розуміння того, як мікросередовище молочної залози сприяє пухлинному розвитку, неможливо досягти без кращого розуміння того, як жирова тканина може сприяти розвитку та прогресуванню пухлини. Клінічно частота ожиріння зростає в США, збереження грудей залишає позаду потенційно пухлинову жирову тканину, а аутологічний перенос жиру може стимулювати ріст залишкових клітин пухлини, що все призводить до збільшення рецидивів та поганих результатів у хворих на рак молочної залози. З цією метою ми провели аналіз експресії генів на сусідній з пухлиною та віддаленій жировій тканині від інвазивних молочних залоз та на жировій тканині від незлоякісних молочних залоз у жінок у постменопаузі, щоб (1) порівняти експресію генів з жирової тканини від інвазивної та неінвазивної таким чином ідентифікуючи гени, пов'язані з підвищеним ризиком, і (2) порівнювати молекулярні сигнатури жирової тканини, що прилягають до інвазивних пухлин та віддаляються від них, щоб ідентифікувати гени, що активно підтримують розвиток та прогресування пухлини.

Результати

Зразки пацієнтів

Для отримання даних мікрочипів з використанням РНК, виділеної після лазерної мікродисекції, потрібно було отримати мінімальний вихід 1,8 нг та RIN ≥6,0. Кожен із зразків, сусідніх та віддалених, із 30 послідовних пацієнтів у постменопаузі, яким проводили мастектомію з метою інвазивного раку молочної залози, виробляв РНК достатньої кількості та якості для досліджень експресії генів. На відміну від 46 жінок у постменопаузі з незлоякісними діагнозами, 14 зразків генерували РНК недостатнього врожаю і один низької якості, що призвело до 31 придатної для зразка РНК. Більшість пацієнтів з обох груп були самоописані як білі, тоді як більшість не злоякісних пацієнтів були в хірургічному періоді в менопаузі (31%), а менше страждали ожирінням (25%) порівняно з інвазивними пацієнтами (3% та 33% відповідно).

Диференціальна експресія генів у сусідній порівняно з віддаленою жировою тканиною

Коли порівнювали моделі експресії генів із сусідньої та віддаленої жирової тканини з тих самих грудей, 391 ген диференційовано експресувався з 20 генами, що мали ≥2,0-кратну різницю у експресії (таблиця S1). Ймовірність отримати принаймні 391 ген, значущий випадково (на рівні 0,01), якщо не було реальних відмінностей між класами, становила 0,002. Гени з найбільшою різницею кратності включали виділений фосфопротеїн 1 (SPP1), субодиниця рибонуклеотидердуктази М2 (RRM2), матриця металопротеїнази 9 (MMP9) та фосфоліпаза А2, група VII (PLA2G7), кожна з яких була виражена> у 3 рази вище у жировій тканині, що прилягає до порівняно з віддаленою від пухлини. Коли проводився аналіз шляхів, молекулярні шляхи, що залучають імунну систему, включаючи як В-, так і Т-клітинний імунітет, диференційовано регулювались між сусідньою пухлиною та віддаленою жировою тканиною (табл. 1).

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 1. Диференціально регульовані шляхи BioCarta між парними зразками сусідньої та віддаленої жирової тканини

Диференціальна експресія генів у сусідніх порівняно з незлоякісною жировою кліткою

Порівняння сусідньої з пухлиною жирової тканини та жирової тканини з незлоякісних молочних залоз виявило 928 диференційовано експресованих генів (таблиця S2), 180 з яких продемонстрували ≥2,0-кратні відмінності експресії. Ймовірність отримати принаймні 928 генів, значущих випадково (на рівні 0,01), якщо не було реальних відмінностей між класами, була в 5 разів вищим рівнем у суміжній з пухлиною жировій тканині, тоді як основний комплекс гістосумісності, клас II, DQ-α 1 (HLA-DQA1), основний комплекс гістосумісності, клас II, DQ-β 1 (HLA-DQB1), індукований пролактином білок (PIP), і claudin 8 (CLDN8) були виражені в ≥5-кратному вищому рівні в жировій тканині із злоякісних молочних залоз. Аналіз шляхів виявив, що багато елементів імунітету В і Т-клітин активні в сусідній жировій тканині (Таблиця 2).

Опубліковано в Інтернеті:

Таблиця 2. Шляхи BioCarta зі значною диференціальною експресією між сусіднім та незлоякісним жировим

Диференціальна експресія генів у віддаленому порівняно з не злоякісним жировим

З 562 генів, диференційовано експресованих між віддаленою та незлоякісною жировою тканиною (таблиця S3), 259 (46%) також диференційовано виражені між сусідньою з пухлиною та незлоякісною жировою тканиною, включаючи SPP1, RRM2, MMP9 та PLA2G7, які всі вони виражаються у> 2,0-кратному вищому рівні у віддаленій порівняно з незлоякісною жировою тканиною. Відносні рівні експресії RRM2 між трьома типами жирової тканини показані на малюнку 1. Імовірність отримати принаймні 562 гени, значущих випадково (на рівні 0,01), якщо не було реальних відмінностей між класами, була в 3 рази більшою експресією у віддалена жирова тканина і білок, що зв’язує жирні кислоти 7 (FABP7), E74-подібний фактор 5 (ELF5), міозин зв’язуючий білок С, повільного типу (MYBPC1), матриця металопротеїнази 7 (MMP7), CLDN8, HLA-DQA1, і HLA-DQB1 маючи> 3 рази вищу експресію в не злоякісній жировій тканині. Аналіз шляхів показав, що шляхи, що беруть участь у реплікації ДНК, транскрипції, імунітеті В-клітин та запальній реакції, диференційовано регулюються між жировою тканиною, віддаленою від пухлини молочної залози, та незлоякісною жировою тканиною (таблиця 3).