Rekonstrukce a analýza sítě circRNA-miRNA-mRNA v patologii karcinomu plic

Download PDF English version

Authors: N. Hashemi ¹; A. Jamshidian ^2,3; S. Babaei ^2,4; A. Khazraei-Monfared ^2,4; A. Sayadi ^2,5
Authors‘ workplace: Department of Biology, Faculty of Biological Sciences, East Tehran Branch (Ghiamdasht), Islamic Azad University, Tehran, Iran ¹; Biology Department, Kowsar poly-clinic, Tehran, Iran ²; Tehran Medical Genetics Laboratory, Tehran, Iran ³; Department of Cellular and Molecular Biology, Faculty of Biological Sciences, Islamic Azad University-Tehran North Branch, Tehran, Iran ⁴; Department of Cellular and Molecular Biology, Faculty of Biological Sciences, Islamic Azad University-Central Tehran Branch, Tehran, Iran ⁵
Published in: Klin Onkol 2022; 35(6): 461-472
Category: Original Articles
doi: https://doi.org/10.48095/ccko2022461

Overview

Východiska: Cílem předkládané studie je získat vhled do patogenéze karcinomu plic (lung cancer – LC) a poskytnout nové biomarkery pro LC, a to vytvořením sítě regulačních cirkulárních (circ) RNA‑micro (mi) RNA‑mRNA. Materiál a metody: Pomocí R programovacího jazyku Limma byla prověřena data o vysokokapacitním (high-throughput) sekvenování circRNAs, miRNAs a mRNAs souvisejících s LC, která byla vzata z databáze Gene Expression Omnibus (GEO) a data o rozdílné expresi circRNAs, miRNAs a mRNAs. K vybudování sítě ceRNA byly použity páry circRNA-miRNA a miRNA-mRNA. Funkce rozdílné exprese circRNAs byly objasněny tak, že byla provedena analýza funkčního obohacení genů pomocí databází GO a KEGG. Vybrané prognostické geny pro LC byly navíc ověřeny v tkáňových čipech a pomocí imunohistochemie (IHC). Výsledky: V LC bylo celkem identifikováno 20 downregulovaných circRNAs, 55 upregulovaných miRNAs a 243 downregulovaných mRNA. Nakonec byla vytvořena síť circRNA-miRNA-mRNA ceRNA, která se skládala ze dvou circRNAs, dvou miRNAs a dvou mRNAs. Jak vyplynulo z analýzy založené na veřejných databázích a IHC, různé geny (tj. FXYD1 a SEMA5A) v této síti fungovaly jako prognostické faktory při LC. Provedením IHC a analýzami přežití bylo potvrzeno, že exprese FXYD1 a SEMA5A při LC byla downregulována a tato exprese odrážela vztah k celkovému přežití pacientů s LC. Závěry: Tato studie představuje nové vhledy do role circRNAs při rozvoji LC skrze mechanizmus ceRNA. Identifikace genů FXYD1 a SEMA5A by mohla fungovat jako nový a nezbytný prognostický ukazatel LC.

Klíčová slova:

karcinom plic – prognóza – cirkulární RNA – síť ceRNA

Sources

1. Barta JA, Powell CA, Wisnivesky JP. Global epidemiology of lung cancer. Ann Glob Health 2019; 85 (1): 8. doi: 10.5334/aogh.2419.

2. Torre LA, Siegel RL, Jemal A. Lung cancer statistics. Adv Exp Med Biol 2016; 893: 1–19. doi: 10.1007/978-3-319-24223-1_1.

3. Blandin Knight S, Crosbie PA, Balata H et al. Progress and prospects of early detection in lung cancer. Open Biol 2017; 7 (9): 170070. doi: 10.1098/rsob.170070.

4. Li J, He J, Zhang Y et al. Survival in lung cancer among female never-smokers in rural Xuanwei and Fuyuan counties in Eastern Yunnan province, China. Zhongguo Fei Ai Za Zhi 2019; 22 (8): 477–487. doi: 10.3779/j.issn.1009- -3419.2019.08.01.

5. Zhou X, Zhang Z, Liang X. Regulatory network analysis to reveal important miRNAs and genes in non-small cell lung cancer. Cell J 2020; 21 (4): 459–466. doi: 10.22074/cellj.2020.6281.

6. Su T, He C, Li X et al. Association between early informed diagnosis and survival time in patients with lung cancer. Psychooncology 2020; 29 (5): 878–885. doi: 10.1002/pon.5360.

7. Meng S, Zhou H, Feng Z et al. CircRNA: functions and properties of a novel potential biomarker for cancer. Mol Cancer 2017; 16 (1): 94. doi: 10.1186/s12943-017-0663-2.

8. Zhang HD, Jiang LH, Sun DW et al. CircRNA: a novel type of biomarker for cancer. Breast Cancer 2018; 25 (1): 1–7. doi: 10.1007/s12282-017-0793-9.

9. Suzuki H, Tsukahara T. A view of pre-mRNA splicing from RNase R resistant RNAs. Int J Mol Sci 2014; 15 (6): 9331–9342. doi: 10.3390/ijms15069331.

10. Chen LL, Yang L. Regulation of circRNA biogenesis. RNA Biol 2015; 12 (4): 381–388. doi: 10.1080/15476286.2015.1020271.

11. Rong D, Sun H, Li Z et al. An emerging function of circRNA-miRNAs-mRNA axis in human diseases. Oncotarget 2017; 8 (42): 73271–73281. doi: 10.18632/oncotarget.19154.

12. Liang ZZ, Guo C, Zou MM et al. CircRNA-miRNA-mRNA regulatory network in human lung cancer: an update. Cancer Cell Int 2020; 20: 173. doi: 10.1186/s12935-020-01245-4.

13. Tian Y, Xing Y, Zhang Z et al. Bioinformatics analysis of key genes and circRNA-miRNA-mRNA regulatory network in gastric cancer. Biomed Res Int 2020; 2020: 2862701. doi: 10.1155/2020/2862701.

14. Pareek CS, Smoczynski R, Tretyn A. Sequencing technologies and genome sequencing. J Appl Genet 2011; 52 (4): 413–435. doi: 10.1007/s13353-011-0057-x.

15. Cui Z, Li Y, Gao Y et al. Cancer-testis antigen lactate dehydrogenase C4 in hepatocellular carcinoma: a promising biomarker for early diagnosis, efficacy evaluation and prognosis prediction, Aging (Albany NY) 2020; 12 (19): 19455–19467. doi: 10.18632/aging.103879.

16. Qi X, Zhang DH, Wu N et al. CeRNA in cancer: possible functions and clinical implications. J Med Genet 2015; 52 (10): 710–718. doi: 10.1136/jmedgenet-2015-103334.

17. Ergun S, Oztuzcu S. Oncocers: ceRNA-mediated cross-talk by sponging miRNAs in oncogenic pathways. Tumour Biol 2015: 36 (5): 3129–3136. doi: 10.1007/s13277-015-3346-x.

18. Chan JJ, Tay Y. Noncoding RNA: RNA regulatory networks in cancer. Int J Mol Sci 2018; 19 (5): 1310. doi: 10.3390/ijms19051310.

19. Zhang J, Liu X, Yu G et al. UBE2C is a potential biomarker of intestinal-type gastric cancer with chromosomal instability. Front Pharmacol 2018; 9: 847. doi: 10.3389/fphar.2018.00847.

20. Ko PH, Lenka G, Chen YA et al. Semaphorin 5A suppresses the proliferation and migration of lung adenocarcinoma cells. Int J Oncol 2020; 56 (1): 165–177. doi: 10.3892/ijo.2019.4932.

21. Lu TP, Tsai MH, Lee JM et al. Identification of a novel biomarker, SEMA5A, for non-small cell lung carcinoma in nonsmoking women. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev 2010; 19 (10): 2590–2597. doi: 10.1158/1055-9965.EPI-10--0332.

22. Chen WC, Wang CY, Hung YH et al. Systematic analysis of gene expression alterations and clinical outcomes for long-chain acyl-coenzyme A synthetase family in cancer. PLoS One 2016; 11 (5): e0155660. doi: 10.1371/journal.pone.0155660.