Identifiering av serum proteom underskrifter lokalt avancerad och magsäckscancer: en pilotstudie

Identifiering av serum proteom underskrifter lokalt avancerad och magsäckscancer: en pilotstudie Bild Sammanfattning
Bakgrund
magcancer är en av de vanligaste och dödlig cancer i hela världen. Den initiala asymtomatisk utveckling och ytterligare ospecifika symptom resulterar i diagnos vid framskridet stadium med dålig prognos. Men ingen kliniskt användbara biomarkörer finns för malignitet och invasiva gastrointestinal endoskopi är fortfarande den enda tillförlitliga alternativet för tillfället. Därmed finns det ett behov av upptäckten av kliniskt användbara noninvasive diagnostiska och /eller prognostisk verktyg som ett alternativ (eller komplement) för aktuella diagnostiska verktyg. Här har vi som mål att söka efter serumproteiner karakteristiska för lokala och invasiv magcancer
metoder
Pre-behandling blodprov samlades in från patienter med diagnostiserad adenocarcinom i ventrikeln vid olika stadium av sjukdomen. 35 patienter med lokalt avancerad cancer och 18 patienter med metastaserande cancer; 50 friska donatorer också inkluderas som en kontrollgrupp. Den låg molekylviktsfraktion av serum proteomet (dvs endogena peptidome) till profilerade av MALDI-ToF masspektrometri, och hela proteom komponenterna identifierades och kvantifierades genom LC-MS /MS hagelgevär strategi.
Resultat
multikomponent peptidome signaturer avslöjades som tillät god diskriminering mellan friska kontroller och cancerpatienter samt mellan patienter med lokalt framskriden och metastaserande cancer. Dessutom visade en LC-MS /MS metod 49 serumproteiner med olika förekomster mellan friska donatorer och cancerpatienter (främst proteiner i samband med inflammation och akutfassvar). Dessutom var 19 serumproteiner med olika förekomster mellan patienter med lokalt framskriden och metastaserande cancer identifierats (inklusive proteiner associerade med cytokin /kemokin svar och metabolism av nukleinsyror). Men närmar varken peptidome profilering eller hagelgevär proteomik tillåtet att detektera serumkomponenter diskriminerande mellan två undergrupper av patienter med lokal sjukdom som antingen utvecklade eller inte utvecklade metastaser under uppföljning.
Slutsatser sälja The molekylära skillnader mellan lokalt framskriden och metastaserande magcancer, liksom mer uppenbara skillnader mellan friska individer och cancerpatienter, har markerat reflektion på nivån av serum proteom. Men vi har inga bevis för att egenskaperna hos förbehandlings serum proteomet kunde förutse en risk för spridning av cancer hos patienter som behandlats på grund av lokal sjukdom. Ändå presenterade data bekräftade potentiella användbarheten av en serum proteom signaturbaserad biomarkör i diagnostik av magcancer.
Nyckelord
Magcancer Tidig diagnos Tumörer Proteomics biologiska markörer Bakgrund
Gastric cancer är den fjärde vanligaste cancerformen och näst vanligaste orsaken till cancerrelaterad död i världen. Denna cancer särskilt drabbar populationer av östra Asien, Östeuropa och delar av Central- och Sydamerika, och sjuklighet är dubbelt högre för män än för kvinnor [1]. Malignitet är förknippad med ospecifika symptom eller ens asymtomatiska utveckling i ett tidigt skede, vilket ofta resulterar i diagnos vid avancerade stadier. Stadium av magcancer korrelerar starkt med dålig prognos. Enligt National Cancer Data Base rapport, 5-års överlevnad för steg IA var 78% och det föll kraftigt vid varje steg till ca 7% för patienter som diagnostiserats med stadium IIIB eller stadium IV sjukdom [2]. Således kan tidig diagnos av magcancer radikalt öka effekten av behandlingen och förbättra prognosen för denna dödliga sjukdom. För närvarande är den mest effektiva diagnostiska verktyg för detektering av gastrisk cancer förblir en gastrointestinal endoskopi, men detta invasiv teknik är inte lämplig för storskalig screening. Tyvärr finns det inga alternativa icke-invasiva biomarkörer tillgängliga, eftersom de vanligaste gastrointestinala tumörmarkörer som CEA, CA 19-9 eller CA 72-4 är otillräckliga för tidig diagnos av denna cancer på grund av deras låga sensitivitet och specificitet (20-30 %) [3-5]. Majoriteten av mag cancerfall (över 90%) klassificeras som adenokarcinom. På senare tid har fyra molekylära subtyper av magcancer präglades baserat på iska profilerings levererade tack vare Cancer Genome Atlas-projektet [6]. Men kunskapen om molekylär heterogenitet och biologi denna cancer, inklusive dess utveckling och mekanismer för progression fortfarande ganska begränsad ännu. Därför, ett brådskande behov av identifiering av kliniskt relevanta biomarkörer avser inte bara tidig diagnos utan också prognos och prediktion av behandlingsresultat.
Kliniska proteomik är en viktig metod för upptäckt av biomarkörer för magcancer [7]. Det är allmänt accepterat att blod proteomet är en lovande källa av nya biomarkörer för denna cancer, inklusive särskilt värdefulla markörer för tidig upptäckt av sjukdomen och övervakning av svar på behandlingen [8]. Masspektrometri-baserad profilering av låg molekylvikt fraktionen av serum proteom, så kallade endogena peptidome visade multi-peptid signaturer med potentiell användbarhet klassificering och diagnostik av olika cancertyper [9-13]. Några verk har publicerats som utforskade MALDI /SELDI baserad profilering av serum /plasma petidome för diagnos av magcancer, som föreslog peptid signaturer som tillåts diskriminera friska givare och patienter med magcancer, eller signaturer i samband med en kurs av en sjukdom [ ,,,0],14-22]. Flera komponenter av sådana signaturer rades vidare identifieras som fragment av KNG1 [18], APOC1 och APOA2 [19], SAA [20], TBB5 och TYB4 [22] eller FIBA ​​[23, 24]. På senare tid har en panel av biomarkörer som består av serumproteiner förvalda baserat på preklinisk musmodell (afamin, Clusterin, VDBP och haptoglobin) har validerats för att skilja mellan gastric cancerpatienter och patienter med godartade magsjukdomar [25]. Ändå har ingen av de föreslagna serum proteomet underskrifter magcancer blivit allmänt accepterad och används i klinisk praxis ännu.
Här syftar till att karakterisera Proteome funktioner i förbehandlings serum förknippad med risk för metastaser av magcancer. Två typer av proteomik analyser utfördes: (1) Den låga molekylviktsfraktionen av serum proteome ades profilerade av MALDI-ToF masspektrometri, (2) hela proteom komponenterna identifierades och kvantifierades med LC-MS /MS efter uppslutning med trypsin (ett "shotgun proteomik" -metoden). Grupper av tidigare obehandlade patienter med lokalt avancerad magcancer och metastaserande sjukdom rekryterades till denna studie (en matchad grupp friska individer analyserades som en referens); sådan omfattande proteomic analys utfördes i en grupp av kaukasier patienter med magcancer för första gången. Serum proteom signatur som skiljer mellan patienter med lokalt avancerad cancer och metastatisk cancer upptäcktes i denna pilotstudie, men har specifikt för patienter med lokalt avancerad sjukdom vid tidpunkten för diagnos som så småningom utvecklade metastaser inte observerades vid denna nivå.
Metoder
Kännetecken för patientgrupper
Femtio-tre patienter med tidigare obehandlat biopsibekräftad magcancer var kvalificerade i denna studie: 35 patienter med lokalt framskriden cancer, inklusive 16 patienter med metastaser utvecklades under behandling eller uppföljning och 19 patienter med ingen upptäckt metastaser vid uppföljning, och 18 patienter med metastaserande cancer. Den sistnämnda gruppen bestod av fyra patienter med avlägsen spridning till enda organ och 14 patienter med spridning till flera organ; inblandade organ ingår bukhinnan (13 fall), lever (åtta fall), lunga (tre fall), andra platser (åtta fall). I allmänhet inklusionskriterier inblandade: Eastern Cooperative Oncology Group (ECOG) performance status 0-2, ålder 20-85 år, serumkreatinin nivå < 1,5 mg /dl, serumbilirubin nivå < 2,0 mg /dl, en granulocyter > 1500 celler /l och ett trombocytantal > 100.000 celler /il, medan uteslutningskriterier inblandade: tidigare malignitet, tidigare kirurgi, strålbehandling eller kemoterapi. Förbehandlings iscensättning bygger på fysisk undersökning, esophagogastroscopy med biopsier, CT av buken och bröstkorgen granskning av röntgen eller CT. Femtio sex- och åldersmatchade sjukdomsfria donatorer inkluderades som en kontrollgrupp. Alla deltagarna i studien var vita (~ 65% män) med ålder intervallet 34-74 år. Tabell 1 visar mer detaljerad information om analyserade grupper. Studien godkändes av lämplig etikkommittén, och alla personer som deltog i denna studie gav informerat samtycke som indikerar deras medvetna och frivilliga participation.Table 1 Kännetecken för donatorgrupper ingick i studien
Group /parameter

friska kontroll
Cancerpatienter (alla fall)
patienter med lokalt framskriden cancer
patienter med metastaserande cancer
Ingen spridning

Sprid
antal (n)
50
53
19
16
18
Kön (M /F) katalog 30/20
37/16
12/7
13/3
12/6
Ålder (år) katalog 28-60 (median 50) Review 34-74 (median 59)
36-70 (median 59) Review 34-73 (median 58) Review 35-74 (median 60) katalog tumörlokalisation
övre tredjedelen -
15 (28%)
3 (16%) Review 6 (37%) Review 6 (33%) Review USA tredje -
31 (59%) Review 13 (68%)
9 (57%) katalog 9 (50%) Review Lägre tredje -
7 (13%) Review 3 (16%) Review 1 (6%)
3 (17%) Review Histologisk grad
G1-G2 -
16 (30%) Review 10 (53%) Review 3 (19%) Review 3 ( 17%) katalog G3 -
29 (55%) Review 8 (42%) Review 11 (69%) Review 10 (56%) katalog Ej specificerad
-
8 (15%) katalog 1 (5%) Review 2 (12%) Review 5 (27%) Review primärtumör
CT1-T3 Omdömen -
50 (94%) Review 19 (100%) Review 16 (100%) Review 15 (83%) katalog CT4 -
3 (6%) Review 0 (0%) Review 0 (0%) Review 3 (17%) Review Lymfkörtel
cN0 -
20 (38%) Review 13 (68%)
5 (31%) katalog 2 (11%) Review CN1-N3 -
33 (62%) Review 6 (32%) Review 11 (69%)
16 (89%) Review Metastas (initial) katalog cm0 -
35 (66%) Review 19 (100%) Review 16 (100%) Review 0 (0%) katalog cM1 -
18 (34%) Review 0 (0%) Review 0 (0%) Review 18 (100%) Review gruppen patienter med lokalt framskriden cancer vid tidpunkten för diagnos var ytterligare uppdelning i undergrupp där antingen ingen spridning (kontroll) eller i rad cancerspridning /spridning (fjärrmetastaser) upptäcktes
Beredning av serumprover
Förbehandling blod samlades in en 5 ml Vacutainer Tube (Becton-Dickinson), inkuberades under 30 min vid rumstemperatur för att tillåta koagulering och centrifugerades sedan vid 1000 g
under 10 min för avlägsnande av koagel. Serumet alikvoter och lagrades vid -70 ° C tills Profilering av den med låg molekylviktsfraktion av serum proteom
användning
före analys Prover späddes 1:. 5 med buffert innehållande 20% acetonitril (ACN) och 25 mM ammoniumbikarbonat, och sedan filtreras genom centrifugering genom Amicon Ultra enheter (50 kDa cut-off) för att ta bort den rikliga hög molekylvikt proteiner, särskilt albumin. Omedelbart före analysprover avsaltades och koncentrerades genom lastning på ZipTip C18 mikrokolonner (EMD Millipore), och eluerades sedan med 1

• Trender och resulterar i behandling av magsäckscancer under senaste två decennierna på enda östeuropeiskt centrum: en kohort study
• Primär gastric lymfom i en soldat yttrar sig som akut gastrointestinal bleeding