En tre-gen signatur som potentiella prediktiva biomarkör för irinotekan känslighet i magcancer

En tre-gen signatur som potentiella prediktiva biomarkör för irinotekan känslighet i magcancer Bild Sammanfattning
mål
Personlig kemoterapi baserad på molekylära biomarkörer kan maximera cancer effektivitet. Vi strävar efter att undersöka prediktiva biomarkörer som kan förutsäga svar på irinotekan-baserad behandling i magcancer.
Metoder
Vi undersökte genuttrycket av aptX, BRCA1, ERCC1, ISG15, Topo1 och metylering av SULF2 i formalinfixerade paraffin- inbäddade magcancer vävnader från 175 patienter och utvärderas sambandet mellan genuttryck nivåer eller metylering status och in vitro
känslighet för irinotekan. Vi använde multipel linjär regressionsanalys för att utveckla en gen uttryck modell för att förutsäga irinotekan känslighet i magcancer och validerat denna modell in vitro Mössor och in vivo
.
Resultat
genuttryck nivåer av aptX, BRCA1 och ERCC1 var betydligt lägre i irinotekan-känsliga magcancer prover än de irinotekan resistenta prov (P Hotel < 0,001 för alla gener), medan ISG15 (P
= 0,047) och Topo1 (P
= 0,002) var påtagligt högre. På grundval av dessa gener, var en tre-gen signatur etablerad, vilket beräknades enligt följande: Index = 0,488-0,020 × expressionsnivån av aptX + 0,015 × expressionsnivån av Topo1 - 0,011 × expressionsnivån av BRCA1. De tre-genen signatur var signifikant associerad med irinotekan känslighet (rho = 0,71, P Hotel < 0,001). Känsligheten och specificiteten för förutsägelse av irinotekan känslighet baserad på tre-genen signatur nådde 73% och 86%, respektive. I en annan oberoende test set, irinotekan hämningshastigheter i gastric prover med känslig-signatur var mycket högre än de med resistenta signaturer (65% jämfört med 22%, P Hotel < 0,001). Irinotekanbehandling med 20 mg /kg per vecka till immundefekta möss som bär xenotransplantat med känslig-signatur greps dramatiskt tillväxten av tumörer (P Hotel < 0,001), men hade ingen effekt på möss som bär xenotransplantat med resistent signaturer
. slutsatser
tre-genen signatur etablerade här är en potentiell prediktiv biomarkör för irinotekan känslighet i magcancer.
Nyckelord
Personlig kemoterapi Irinotecan magcancer HDRA immundefekta möss Introduktion
gastric cancer förblir en av de främsta orsakerna av cancerdöd worldwide [1, 2]. Det finns ingen "gold standard" kemoterapi för avancerad magsäckscancer fram till nu. Under de senaste åren, nya generationens kemoterapeutiska medel, såsom docetaxel, oxaliplatin, irinotekan, capecitabin och S-1 har studerats i fas III-studier [3]. Förblev dock medianöverlevnad under ett år [2], och svarsfrekvensen var endast ca 30% -50% [4]. Irinotekan (CPT-11) är ett semisyntetiskt derivat av kamptotecin (CPT) som interfererar med DNA-replikering och celldelning genom dess potenta interaktion med enzymet topoisomeras I (Topo1). Både irinotekan och CPT tillhör Topo1 inhibitorer. Irinotekan används främst i kolorektal cancer och även ofta används vid behandling av magcancer, som visar svarsfrekvensen varierar från 14% till 23% som monoterapi och cirka 50% i kombination [5].
Ett antal molekylära biomarkörer kan för att förutsäga sannolikheten för svar på kemoterapeutiska medel har undersökts under de senaste årtiondena [6]. Våra tidigare studier har identifierat bröstcancer känslighet gen 1 (BRCA1) som potentiella prediktiv biomarkör för cisplatin och docetaxel känslighet [7, 8], tymidylatsyntas (TS) för 5-FU och raltitrexed [9, 10], och excision reparation tvär kompletterar en (ERCC1) för platina [11]. Det har emellertid varit begränsade framsteg i identifieringen av biomarkörer som kan förutsäga svar på irinotekan-baserad behandling i magcancer. Topo1 reglerar DNA supercoiling under replikation genom det sätt att orsaka enkelsträngsbrott och återligering [12]. Irinotekan och dess aktiva metabolit SN-38 inducerar DNA-skador genom att stabilisera en transient kovalent komplex mellan DNA och Topo1, som sedan resulterar i DNA-strängbrott, replikationsstillestånd och apoptos [13]. Höga tumörnivåer Topo1 protein har nyligen rapporterats att identifiera en undergrupp av patienter med metastaserad kolorektalcancer med god respons på irinotekan [14]. Reparation av irinotekan associerade och Topo1-medierad DNA-skada kräver avlägsnande av den avstannade Topo1 och upplösning av tillhörande DNA paus. Under denna process är en mångfald av reparationsproteiner, inklusive aprataxin (aptX), BRCA1 och ERCC1, inblandade, av vilka några kan ha klinisk potential som prediktiva biomarkörer [15].
Förutom av kandidat biomarkörer nämnts ovan, nya studier föreslog att metylering av heparansulfat 6-O-endosulfatase (SULF2) promotorn associerad med känslighet för Topo1 hämmare i icke-småcellig lungcancer (NSCLC) [16]. INF-inducerbara regulator av ubikvitinering (ISG15) kunde blockera ubiquitin /26S proteasomal väg som leder till ackumulering av CPT-inducerad DNA-skada, vilket resulterade i en ökad apoptos [17]. SULF2 metylering (SULF2M) och hög ISG15 uttryckande NSCLC-cellinjer visade 134-faldig känslighet för CPT än SULF2 unmethylation (SULF2U) och låga cellinjer ISG15 uttrycker [16].
Baserat på ovanstående bevis, vi hypotesen att aptX, BRCA1 , ERCC1, ISG15, SULF2 och Topo1 eller deras kombination kan spela en viktig roll i att förutsäga irinotekan känslighet i magcancer. I den aktuella studien undersökte vi varje gen som prediktiv biomarkör av sig själv, och sedan etablerade algoritm som kombinerar dessa gener tillsammans för att mer exakt förutsäga irinotekan känslighet. Vi valideras också modellen i en annan oberoende uppsättning magcancer prover och två kohorter av immundefekta möss modeller. Syftet med denna studie var att identifiera ett kliniskt användbart klassificerings signatur som kunde förutsäga irinotekan känslighet i magcancer.
Material och metoder
Patientprover
Alla prover och relevanta kliniska data erhölls från institutionen för onkologi och allmän kirurgi, Trumtornet Hospital Anslutna Medical School of Nanjing University under perioden från augusti 2010 till juni 2012. proverna omfattar 175 färska avlägsnade gastric tumörer, som randomiserades klassificeras som antingen träningsmängden (n = 100) eller testa set (n = 75) med hjälp av datorgenererade slumptal. Varje tumör vävnad delades upp i två delar när det avlägsnas i operationen: (1) en del förvarades i 4 ° C Hanks balanserade saltlösning med 1% penicillin /streptomycin och detekteras chemosensitivity in vitro Musik av histoculture läkemedelssvar assay (HDRA); (2) resten delen var kvar i formalin och görs till formalinfixerade paraffininbäddade (FFPE) tumörblock för patologisk observation och gen detektion. Diagnos av patienter med magsäcks tumören bekräftades genom histopatologi. Kliniska och histopatologiska data, inklusive ålder, kön, histologi, tumörstället, scen, histologiska grad och lymfkörtel metastas var alla samlas. Kliniska egenskaper hos patienterna sammanfattas i tabell 1. Informerat samtycke erhölls från alla patienter och protokollen för denna studie har godkänts av den mänskliga forskningsSkydds kommitté Drum Tower Hospital Anslutna Medical School of Nanjing University. Alla djurförsök utfördes i enlighet med den kinesiska Coordinating Committe on Cancer Research föreskrifter för djurens välfärd och djurskydds Law.Table en patientkarakteristika
Karakteristisk
Training set (N = 100)
vid oberoende tester set (N = 75)
totalt (N = 175)
Ålder, y median (intervall) Review 63 (29-83) Review 63 (29-83) Review 63 (29-83) Review ≥ 63
51 (51%) Review 40 (53%) Review 91 (52%) Hotel < 63
49 (49%) Review 35 (47%) Review 84 (48%) Review Sex
Man
74 (74%) Review 57 (76%)
131 (75%) Review Kvinna
26 (26%) Review 18 (24%) Review 44 (25%) Review tumörstället
Distal mage
34 ( 34%) Review 28 (37%) Review 62 (35%) Review Proximal mage
41 (41%) Review 29 (39%) Review 70 (40%)
Hela magen
25 (25%) Review 18 (24%) Review 43 (25%) Review Stage
I
13 (13%) Review 7 (9% ) Review 20 (11%) Review II
20 (20%) Review 21 (28%) Review 41 (23%) Review III
65 (65%)
45 (60%) Review 110 (63%) Review IV
2 (2%) Review 2 (3%) Review 4 (3%) Review Histologisk klass
2 Review 20 (20%) Review 16 (21%) Review 36 (21%) Review 3
47 (47%) Review 34 (46%) katalog 81 (46%) Review Blandat 1-2
tre (3%) Review 3 (4%) Review 6 (3%) Review Blandat 2-3
30 (30%)
22 (29%) Review 52 (30%) Review Lymfkörtel metastas
nr
21 (21%) Review 19 (25%) Review 40 (23%)
Ja
79 (79%) Review 56 (75%)
135 (77%)
HDRA
HDRA förfaranden genomfördes såsom beskrivits tidigare [18]. I korthet innebar de färska tumörvävnader tvättades och hackades i små bitar till cirka 0,5 mm i diameter, som därefter placerades på beredd kollagen (Health Design, Rochester, NY) ytor i 24-brunnars mikroplattor. Det fanns 8 parallella odlingsbrunnar för irinotekan känslighetstestning och 8 parallella odlingsbrunnar för styrning. Efter inkubation under 7 dagar vid 37 ° C (i en fuktad atmosfär innehållande 95% luft -5% CO 2) i närvaro av droger lösta med RPMI 1640-medium innehållande 20% fetalt kalvserum, 100

• Mekanismerna bakom de omedelbara effekterna av Roux-en-Y gastric bypass operation på typ 2 diabetes
• Avancerad magsäckscancer visar långsiktigt fullständig remission som svar på S-1 monoterapi: två fallrapporter