PLoS ONE: Zic1 ipermetilazione del promotore nel plasma DNA è un biomarker potenziale per il cancro gastrico e intraepiteliale Neoplasia

Estratto

cancro gastrico (GC) rimane uno dei tumori digestivi più comuni in tutto il mondo; tuttavia, la maggior parte dei pazienti presentano in fase avanzata al momento della diagnosi iniziale. Zic1
è un gene soppressore del tumore candidato romanzo che è epigeneticamente tacere in GC. In questo studio, abbiamo studiato Zic1
promotore metilazione del DNA nel plasma come marker molecolari per la diagnosi precoce e il monitoraggio dei GC. saggio metilazione-specifica reazione a catena della polimerasi (MSP) è stata eseguita per rilevare Zic1
metilazione del promotore nel DNA nel plasma da 20 soggetti sani, 50 pazienti neoplasia intraepiteliale gastrici, e 104 pazienti GC. Il Zic1
tasso di metilazione promotore nei campioni di plasma del gruppo di controllo sano era di 0%, ma ha raggiunto 54,0% nel gruppo di neoplasia intraepiteliale e 60,6% nel gruppo GC. Questi ultimi due valori erano significativamente superiore a quello riscontrato nel gruppo di controllo (p < 0,05), con una specificità del 100% per neoplasia intraepiteliale e diagnosi GC. Il valore predittivo positivo del plasma Zic1
metilazione promotore per la diagnosi di neoplasia intraepiteliale e GC è stata del 100%. stato di metilazione nel gruppo GC non era significativamente associata con le dimensioni del tumore, differenziazione del tumore, metastasi linfonodali, stadiazione TNM, o l'invasione del tumore (p > 0,05). La valutazione del significato di rilevazione dell'antigene carcino-embrionale (CEA) di livello e Zic1
tasso di metilazione promotore per la diagnosi GC ha rivelato che la sensibilità di Zic1
metilazione del promotore è stata significativamente superiore a quello dei il livello CEA come marcatore e che la misurazione combinata di questi due indici (test parallelo) miglioramento della sensibilità. Nel loro insieme, i nostri risultati suggeriscono che il Zic1
tasso di metilazione del promotore nel DNA derivati ​​dal plasma è di grande importanza per l'inizio proiezione di GC e il monitoraggio dei tumori. Zic1
metilazione del promotore può servire come biomarcatore non invasivo al plasma romanzo per la diagnosi precoce del GC e per la valutazione del rischio in popolazioni ad alto rischio. La misura combinata del Zic1
tasso di metilazione del promotore e il livello di CEA (test parallelo) possono migliorare le attuali linee guida per la diagnosi precoce del GC

Visto:. Chen X, Z Lin, Xue M , Si J, Chen S (2015) Zic1
ipermetilazione del promotore nel plasma DNA è un biomarker potenziale per il cancro gastrico e neoplasia intraepiteliale. PLoS ONE 10 (7): e0133906. doi: 10.1371 /journal.pone.0133906

Editor: Hiromu Suzuki, Sapporo Medical University, GIAPPONE

Ricevuto: 10 Aprile 2015; Accettato: 2 luglio 2015; Pubblicato: 24 Luglio 2015

Copyright: © 2015 Chen et al. Questo è un articolo ad accesso libero distribuito sotto i termini della Creative Commons Attribution License, che permette l'uso senza restrizioni, la distribuzione e la riproduzione con qualsiasi mezzo, a condizione che l'autore originale e la fonte sono accreditati

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Finanziamento:. Questo lavoro è stato finanziato dalla National Science Foundation naturale della Cina (81.302.070, 81.372.623) (http://www.nsfc.gov.cn), Zhejiang Provinciale medica e il piano di salute generale di ricerca (2014KYB121) (http://www.zjwst.gov.cn/), Zhejiang Dipartimento Provinciale della Pubblica Istruzione piano di ricerca (Y201327398) (http://www.zjedu.gov.cn), e chiave provincia di Zhejiang team scientifico e l'innovazione tecnologica (2013TD13) (http://www.zjkjt.gov.cn/). Il finanziatore Shujie Chen concepito e progettato gli esperimenti di questo manoscritto

Conflitto di interessi:.. Gli autori hanno dichiarato che non esistono interessi in competizione

Introduzione

cancro gastrico (GC) è uno dei tumori digestivi più comuni e la terza causa di decessi correlati al cancro in tutto il mondo [1]. La maggior parte dei pazienti GC presenti in fase avanzata al momento della diagnosi iniziale. A livello globale, rappresenta GC per quasi 952.000 nuovi casi ogni anno in base al Globocan 2012 [2]. In Giappone, il tasso di sopravvivenza a 5 anni per l'inizio del GC (EGC) è 86% rispetto al 32% per GC avanzate, come riportato dal programma SEER Stati Uniti [3].

aberrante metilazione del DNA è un epigenetico importante il cambiamento e un evento precoce nella carcinogenesi [4]. Recentemente, diversi geni oncosoppressori (STG), tra cui FAM5C
, MYLK
, p16
e E-caderina
, sono stati segnalati per essere metilato nel siero /plasma di pazienti CG [5-7]. Inoltre, hypermethylation di STG tende ad essere migliorato con la progressione delle lesioni pre-cancerose [8-9]. Pertanto, la rilevazione di DNA metilato nel siero /plasma può essere una promettente approccio per la diagnosi precoce di GC. La neoplasia intraepiteliale (IN) è una lesione potenzialmente precancerosa che conferisce un elevato rischio di GC; in tal modo, lo screening dei pazienti in è di fondamentale importanza per la diagnosi e la previsione di GC. Poche segnalazioni di DNA hypermethylated analisi di campioni di sangue da neoplasia intraepiteliale gastrico (GIN) pazienti sono ad oggi disponibili.

Una crescente evidenza indica che Zic1
( Zic
membro della famiglia 1 , dispari-accoppiato Drosophila omologo) partecipa alla progressione di diversi tumori [10-13]. Abbiamo già scoperto che Zic1
, un romanzo STG, viene tacitato tramite ipermetilazione del promotore in entrambe le cellule GC e tessuti [14]. Abbiamo inoltre dimostrato che Zic1
è coinvolto nella inibizione della sopravvivenza delle cellule GC e compromissione della migrazione delle cellule [15].

Nel presente studio, abbiamo determinato le potenzialità diagnostiche e predittive precoce di Zic1
hypermethylation nel plasma dei pazienti GC. Abbiamo misurato lo stato di metilazione del promotore Zic1
nel plasma di pazienti con soggetti di controllo normale (NC) GC o gin e. L'associazione di Zic1
metilazione promotore con i parametri clinico-patologici è stata anche valutata. Inoltre, abbiamo classificato ad alto grado di IN e T1 GC come EGC e messo i pazienti GC e gin in un GC plus in gruppo (GPI). Poi, abbiamo analizzato il Zic1
tassi hypermethylation in entrambi i EGC e gruppi GPI. Inoltre, la valutazione combinata dell'antigene carcino-embrionale (CEA) di livello e Zic1
metilazione promotore per la diagnosi GC è stata valutata usando il plasma dai pazienti GC e gin.

Materiali e Metodi

campioni clinici

i campioni di plasma sono stati ottenuti prima dell'intervento a Sir Run Run Shaw Hospital, Hangzhou, in Cina, dal novembre 2012 al aprile 2015. Tutti i pazienti inclusi nel nostro studio sono stati sottoposti gastroendoscopy e sono stati raggruppati in base alla diagnosi istopatologia. I campioni di plasma sono stati raccolti da pazienti GC e gin che erano naïve a trattamenti curativi, come la chemioterapia, la radioterapia, e la resezione chirurgica. I criteri di esclusione inclusi malattie gastrointestinali con altre cause e malattie in altri organi. I pazienti con metastasi gastriche da altri tumori sono stati anche esclusi.

annoverati i campioni secondo l'ordine in cui sono stati raccolti e poi eseguite la reazione a catena della polimerasi metilazione-specifica (MSP) per valutare i campioni in ordine numerico. I campioni sono stati ulteriormente raggruppati in base ai risultati di patologia. I campioni di plasma sono stati raccolti da 104 pazienti GC con un'età media di 59,8 anni, che sono stati diagnosticati secondo i criteri dell'Organizzazione Mondiale della Sanità [16]. Cinquanta pazienti gin, con un'età media di 58.0 anni sono stati diagnosticati da gastroscopia. I campioni di sangue sono stati raccolti anche da 20 volontari sani nel gruppo CN, con un'età media di 38,5 anni.

Etica dichiarazione

Il nostro progetto ha ricevuto l'approvazione del Comitato Etico Clinical Research dell 'Istituto di Gastroenterologia di Zhejiang University. consenso informato scritto è stato ottenuto da ciascun paziente prima raccolta del campione. Gli individui che hanno partecipato a questo studio ha dato il consenso informato scritto (come indicato nel PLOS
modulo di consenso) di pubblicare questi dettagli dei casi.

isolamento del DNA e bisolfito modifica

DNA è stato estratto dai campioni di plasma utilizzando un QIAamp DNA Sangue Mini Kit (Qiagen, Hilden, Germania). concentrazioni di DNA sono stati misurati mediante spettroscopia ad una lunghezza d'onda di 260 nm. DNA era bisolfito trattati con un kit Zymo DNA Modification (Zymo Research, Orange, CA, USA). Il DNA modificato è stato conservato a -20 ° C fino al momento dell'uso.

saggi MSP

Zic1
metilazione promotore è stato esaminato effettuando test MSP utilizzando il sopra citato bisolfito modificati gratis DNA nel plasma come modello. MSP è stata effettuata per 40 cicli con una temperatura di ricottura di 56 ° C come precedentemente descritto [14]. I primer specifici metilazione erano ZIC1-MF (5'-GGATTTTTTGTTTCGTAATC) e ZIC1-MR (5'-CCCGTTAACCACGTTAAACG), ed i primer specifici non metilato sono stati ZIC1-UF (5'-GGGATTTTTTGTTTTGTAATT) e ZIC1-UR (5'- CCCATTAACCACATTAAACA). Il protocollo PCR inclusa denaturazione iniziale a 95 ° C per 10 min, seguiti da 40 cicli di denaturazione a 95 ° C per 30 s, ricottura a 56 ° C per 40 s, estensione di primer a 72 ° C per 40 s, e estensione finale a 72 ° C per 7 minuti. I prodotti di PCR sono stati elettroforesi su gel di agarosio 1,5%, colorate con gel rosso e visualizzati tramite illuminazione UV.

Siero CEA test

I campioni di siero sono stati inviati al laboratorio clinico di Sir Run Run Shaw ospedale per il test, e una concentrazione di CEA di > 5 ng /mL è stato considerato come anormale.

Analisi statistiche

Le frequenze di metilazione e livelli di CEA nei campioni di plasma sono stati confrontati utilizzando il test esatto di Fisher. L'associazione tra le caratteristiche clinico-patologici e ipermetilazione del DNA è stato analizzato utilizzando il test chi-quadrato. Il valore diagnostico della combinazione di Zic1
metilazione promotore e il livello plasmatico CEA è stata valutata secondo l'area sotto la curva caratteristica di funzionamento del ricevitore (AUC). La sensibilità, la specificità ei valori predittivi positivi e negativi per la diagnosi patologica sono stati calcolati con il 95% intervalli di confidenza per Zic1
metilazione del promotore o Zic1
metilazione promotore combinato con il livello di CEA. rapporti di probabilità positivi e negativi sono stati anche calcolati. Per tutte le prove, un valore di cut-off di p < 0.05 è stato applicato per determinare la significatività statistica. Tutte le analisi statistiche sono state condotte utilizzando SPSS 19,0 software (SPSS Inc., Chicago, IL).

Risultati

stato di metilazione nel plasma

Per valutare le alterazioni in Zic1
metilazione promotore in GC, in primo luogo abbiamo rilevato lo stato di metilazione di questo promoter in 104 pazienti affetti da GC, 50 con il gin, 31 con EGC e 20 NC ed eseguito il confronto tra i gruppi. I tassi di metilazione del Zic1
promotore nei campioni di plasma sono stati 0% nel gruppo CN (0%), aumentando al 54,0% nel gruppo gin e al 60,6% nel gruppo GC (p < 0,001 sia per il gin e GC vs NC), con il 100% di specificità per la diagnosi GPI (20/20) (Figura 1). I valori positivi e negativi predittiva e rapporti di probabilità positivi e negativi per la diagnosi IN e GC sono stati del 100% (90/90), 23,8% (20/84), infinito e 0,42, rispettivamente. i risultati del test MSP rappresentante per Zic1
metilazione promotore sono mostrati in figura 2.

Associazione di caratteristiche clinico-patologici con Zic1
metilazione del promotore nel plasma dei pazienti GC

poi correlati le caratteristiche clinico-patologiche con il Zic1
tasso di metilazione promotore nel plasma dei pazienti GC per identificare tutte le associazioni. I risultati non hanno evidenziato associazioni marcate tra il Zic1
tasso di metilazione del promotore ed i parametri clinici, tra cui le dimensioni del tumore, il grado di differenziazione, lo stato dei linfonodi, la profondità del tumore invasione e TNM fase (p > 0,05) (Tabella 1) .

determinazione combinata di Zic1
ipermetilazione e il livello di CEA

l'importanza della determinazione combinata del Zic1
tasso hypermethylation e il livello di CEA per la la diagnosi e la previsione precoce dei GC è stato analizzato. Abbiamo misurato il livello di CEA in 9 NC, 24 pazienti gin e 71 pazienti GC prima del trattamento. La sensibilità del livello di CEA nei gruppi GC, IN, e EGC erano 22,5% (16/71), 16,7% (4/24) e, il 10,5% (2/19), rispettivamente. In tutti e 3 i gruppi, la sensibilità del Zic1
metilazione del promotore è stata significativamente superiore a quello del livello di CEA (p < 0,05).

determinazione combinata di Zic1
ipermetilazione e il livello di CEA nel gruppo GC.

nel gruppo GC, la sensibilità e la specificità della determinazione combinata del em> Zic1
tasso di metilazione del promotore e il livello di CEA (test tandem) Zic1
test metilazione del promotore da solo era 0.610 (S1 Fig) e che per la valutazione combinata di Zic1
metilazione del promotore e il livello di CEA (test tandem) era 0,539 (S2 Fig) . In particolare, quando Zic1
metilazione promotore e il livello di CEA sono stati analizzati in parallelo, l'AUC è aumentato a 0,633 (Figura 3). Sulla base dei risultati di cui sopra, la determinazione combinata del Zic1
tasso metilazione del promotore e il livello CEA (test parallelo) per la diagnosi GC è risultato essere sinergico rispetto all'uso di ciascun metodo solo.

determinazione combinato di Zic1
ipermetilazione e il livello di CEA nel gruppo GPI.

nel gruppo GPI, la sensibilità e la specificità della determinazione combinata del em> Zic1
tasso Zic1
test metilazione del promotore da solo era 0.792 (S3 Fig) e che per la valutazione combinata del Zic1
tasso di metilazione del promotore e il livello di CEA (test parallelo) era 0.771 (fig 4). Pertanto, l'individuazione di Zic1
metilazione del promotore potrebbe essere un'alternativa più efficace per la diagnosi GPI.

Discussione

Recentemente, numerosi geni sono stati trovati ad essere metilato nei tessuti GC , tra cui E-caderina
, RASSF1A
, p16
, GSTP1
, SOCS1
, SFRP1
e PTEN
[17]. frequenze di metilazione riportati hanno spaziato dal 56% al 96% [17]. La metilazione del DNA è stata anche osservata in campioni di sangue di pazienti GC. Diversi STG sono stati trovati per essere metilato nei campioni di sangue di pazienti GC, tra cui p16
, E-caderina
, e RAR
, con tassi di rilevazione del 37% a 48%, rispettivamente [18-21].

Zic1
è aberrante downregulated in alcuni tipi di cancro, indicativi della sua funzione di TSG. Il nostro lavoro precedente ha rivelato che il Zic1
promotore è frequentemente metilato nei tessuti carcinoma gastrico primarie, con un'elevata percentuale di individuazione del 94,6%, ma non nei tessuti normali gastrico [14]. I nostri risultati hanno rivelato che Zic1
è un romanzo candidato TSG che è downregulated via ipermetilazione del promotore in GC. plasma Tuttavia, al meglio delle nostre conoscenze, nessuno studio ha esaminato Zic1
metilazione promotore in GC o gin.

Nel presente studio, in primo luogo abbiamo dimostrato che la metilazione aberrante del Zic1
promotore potrebbe essere rilevato nel plasma da GC e gin pazienti a frequenze di 60,6% e 54,0%, rispettivamente, che erano significativamente superiore a quella dei CN. Questi risultati sono coerenti con quelli di studi precedenti [14]. Da un punto di vista diagnostico, Zic1
metilazione del promotore esposti alta specificità per discriminare le NC dai pazienti GC e Gin (100%). I nostri risultati hanno anche dimostrato che il rilevamento del Zic1
tasso di metilazione del promotore aveva un alto valore predittivo positivo e un rapporto di verosimiglianza positivo e AUC per GC e la diagnosi GIN, suggerendo che Zic1
valutazione metilazione del promotore ha potenziale utilità per la diagnosi e la previsione precoce della GC.

Molti studi precedenti si sono concentrati sulla periferica metilazione del DNA del sangue in GC, piuttosto che pazienti gin, con solo una manciata di studi incentrati sulla metilazione del DNA in GIN. Lo sviluppo delle tecniche endoscopiche ha permesso per la disponibilità di trattamenti più efficaci e meno invasive per EGC e Gin pazienti. Nel complesso, lo screening per GIN contribuisce al controllo di GC e la riduzione delle morti GC-correlati. Un aspetto interessante di questo studio è che abbiamo dimostrato aberrante Zic1
metilazione del promotore nel plasma di pazienti gin, con un tasso di rilevamento che era significativamente più alta rispetto a quella dei soggetti NC (p < 0,001). In futuro, l'individuazione di ipermetilazione del Zic1
promotore potrebbe essere utilizzato come un segnale di avvertimento precoce o per lo screening per GC nei gruppi ad alto rischio.

Abbiamo anche valutato Zic1
metilazione del promotore nel plasma di pazienti GC in associazione con vari parametri clinico-patologici. No statisticamente significative sono state osservate relazioni tra Zic1
metilazione del promotore e dei vari parametri clinici, tra cui le dimensioni del tumore, il grado di differenziazione, lo stato dei linfonodi, la profondità del tumore invasione e lo stadio TNM; Tuttavia, nel nostro precedente studio [15], Zic1
metilazione è stato trovato per essere coinvolti in GC invasività. Nel presente studio, la maggior parte dei pazienti GC sono stati diagnosticati e trattati in una fase precoce, che può aver influenzato i risultati finali. Validazione in una popolazione più ampia potrebbe fornire approfondimenti di questi risultati differenti. Se esiste una correlazione tra aberrante Zic1
metilazione promotore e caratteristiche cliniche GC richiede chiarimenti da ulteriori analisi.

CEA è un marcatore tumorale classico che viene comunemente valutata alla clinica. Questo indicatore è considerato il più frequentemente presenti nei pazienti in ritardo GC; Tuttavia, molti studi hanno indicato che la metilazione del DNA può essere rilevato a partire dai primi stadi della GC. Nel presente studio, una curva ROC è stato generato per valutare la significatività di rilevamento combinato della Zic1
tasso metilazione del promotore e il livello CEA (test parallelo) per la diagnosi di GC, rivelando che la loro individuazione combinato prodotto più risultati significativi rispetto alla rilevazione del solo uno dei due parametri. Pertanto, suggeriamo che la misura combinata della Zic1
tasso di metilazione del promotore e il livello di CEA può migliorare la diagnosi di GC.

In conclusione, i nostri risultati hanno rivelato che la misura di Zic1
metilazione del promotore nel DNA derivati ​​dal plasma è di importanza per la diagnosi precoce del GC e per la valutazione del rischio in popolazioni ad alto rischio. La misura combinata del Zic1
tasso di metilazione del promotore e il livello di CEA (test parallelo) possono migliorare le attuali linee guida per la diagnosi precoce di GC; Tuttavia, sono necessari ulteriori studi con campioni di dimensioni più grandi e validazione clinica.

Informazioni di supporto
S1 Fig. Il rilevamento di campioni di plasma Zic1
metilazione del promotore di cancro gastrico (GC).
Una curva ROC per valutare il significato del Zic1
test metilazione del promotore per la diagnosi GC.
Doi : 10.1371 /journal.pone.0133906.s001
(TIF)
S2 Fig. rilevamento combinato di campioni di plasma Zic1
metilazione del promotore e il livello di CEA (test tandem) nel carcinoma gastrico (GC).
Una curva ROC per valutare il significato della rilevazione combinata dei due parametri (test tandem .) per la diagnosi GC
doi: 10.1371 /journal.pone.0133906.s002
(TIF)
S3 Fig. Il rilevamento di campioni di plasma Zic1
metilazione del promotore nella neoplasia intraepiteliale gastrico (GPI).
Una curva ROC per valutare il significato del Zic1
promotore di test per la diagnosi metilazione GPI.
doi: 10.1371 /journal.pone.0133906.s003
(TIF)

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