Pparg下咽鳞状细胞癌可以提高化疗敏感性吗

摘要

过氧化物酶体增殖激活受体的上调(PPARG）已被证明能增加几个人类癌症的化疗敏感性。这项研究的目的是，如果学习PPARG在化疗治疗和解剖观察效应的可能机制时，使下咽鳞状细胞癌(HSCC)敏化。我们整合了大规模的文献数据和HSCC基因表达数据，以确定相关的调控通路PPARGHSCC的化学敏感性。表达水平的分子内PPARG比较21例原发性肝癌化疗患者的调节通路，包括12例化疗敏感患者(CSP)和9例化疗不敏感患者(CNSP)。在CPS组中，表达水平为PPARG均高于CNSP组( )。结构化文本挖掘鉴定驱动的双敏感性相关的调控途径PPARG。CSP组7个化学敏感性促进基因表达水平升高，13个化学敏感性抑制基因表达水平降低。我们的结果支持的化学敏感性促进作用PPARG在HSCC肿瘤细胞中，最可能通过影响细胞增殖和细胞运动途径。

1.介绍

作为最常见的头颈部肿瘤之一，下咽鳞状细胞癌(HSCC)每年新增病例16万余例，死亡8.3万人[1]。在欧洲和美国，人类恶性肿瘤已被列为最常见的人类恶性肿瘤之一[2]。宫颈淋巴结转移风险高，临床症状不明显，给HSCC的诊断和治疗带来了挑战[3.]。对于HSCC新的疗法是必要的。

PPARG基因编码过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）亚家族核受体的一个成员。一些以前的研究表明，上调PPARG可能会诱发人类癌症化疗敏感性[4- - - - - -6]。特别是，在人非小细胞肺癌细胞，PPAR的活化γ能够克服NRF2依赖性化学抗性[的4]。在基底样乳腺癌，PPARG活化显著降低了MnSOD的表达，提高了化学敏感性[5]。反过来，沉默PPARG降低胰腺癌细胞在体外的化学敏感性[6]。到目前为止，PPARG的参与进行了探讨在一些但在头部或颈部，重点位置没有其他鳞状细胞癌的口腔癌正在取得进展。例如，在口腔癌来源的细胞系中，用合成的视黄治疗，4-羟苯基显示出导致增加HSCC化学敏感性的[7]。PPARG已被建议作为头颈部癌症预防的化学预防靶点，这是基于对人类肿瘤细胞系研究、流行病学分析和动物致癌模型的调查得出的一致证据[8]。PPARG也被认为是口腔鳞状细胞癌潜在的治疗靶基因[9]，而PPARG的激活被证明下调了人类上气消化道肿瘤的几个肿瘤表型特征[10]。

在本研究中，我们假设PPARG可能通过影响肿瘤细胞的化学敏感性在HSCC化疗中发挥作用。为了验证这一假设，我们收集了接受化疗的原发性HSCC患者的表达谱，并检测化疗敏感患者(CSP)和化疗不敏感患者(CNSP)之间的PPARG表达变化。然后，我们使用大规模的文献数据挖掘来识别PPARG驱动的影响HSCC患者化疗活动的分子通路。我们的结果表明，PPARG表达的增加可能通过多种分子途径促进HSCC细胞的化学敏感性。

2。材料和方法

2.1。病人招募和标本选择

北京同仁医院头颈外科收治21例HSCC患者，其中化疗敏感患者(CSP) 12例，化疗非敏感患者(CNSP) 9例。所有患者均接受TPF诱导的双周期化疗(紫杉烷/顺铂/5-FU)。在手术中，每个病人的组织标本都被切除。每个样品立即在液氮中快速冷冻，并在-80°C保存。本研究已获得北京同仁医院伦理委员会批准，并得到每位参与者的书面同意。

2.2。RNA提取，cDNA合成和体外转录

mRNA的使用TRIzol（Invitrogen公司）从组织样品中提取，然后，通过变性凝胶电泳，结果发现代表28S和18S核糖体RNA的至少两个不同的条带，这表明无DNA污染或RNA降解检查RNA量。首先，反转录来合成第一链cDNA，和第二链cDNA合成是用来单链cDNA转化成与PrimeScript™双链cDNA合成试剂盒（TAKARA）的双链DNA。其次，通过除去RNA，引物，酶，等纯化后，双链DNA被用作生物素化的cRNA的体外转录的模板。最后，将生物素化的cRNA进行纯化并用于杂交用一备微阵列制备。

2.3。HSCC的mRNA表达谱的获得

对于HSCC的微阵列的mRNA表达谱，Illumina的人HT-12珠芯片施加用于与标记的cRNA杂交。有六种类型的内部参数的并且在该微阵列的所有样品的质量控制887点的探针。简单地说，的cRNA样品用Illumina的人HT-12珠芯片在室温下孵并经受高温洗涤，乙醇洗涤，并在室温下洗涤三次。干燥后，图像用Illumina的珠芯片阅读器软件收集。Illumina基因组工作室基因表达软件用来过滤背景噪音，并在原始数据丢失的价值效应。用于归一化的位数的方法。利用Illumina定制软件获得的基因表达谱。

2.4。以路径分析

进行基于文献的大型功能性途径的分析研究PPARG和敏感性，构建PPARG调控途径之间的潜在生物关联。我们首先确定PPARG与极性下游分子的目标;然后，我们研究了化学敏感性上游正和负调节剂。每个关系（PPARG基因和敏感性基因关系）具有至少一个参考，其通过通路工作室（覆盖https://www.pathwaystudio.com)。我们提供了关于在PPARG_HSCC→Regulatory_Pathway每个关系的详细信息1和Regulatory_Pathway2，包括类型的关联，底层支撑的引用的数目，并且其中这些协会已经确定和描述的句子。

然后，我们利用HSCC的表达数据，检测通路中涉及的分子的表达变化，使其与HSCC发生关联。比较CSP组和CNSP组PPARG及参与PPARG-chemosensitivity调节通路的20个基因的表达变化。

2.5。基因组富集分析（GSEA）

为了测试已识别的PPARG驱动触发器在HSCC中调节化学敏感性的分子功能，对每个PPARG-chemosensitivity调节通路进行GSEA;结果进行报告和比较。

3.结果

3.1。PPARG在CSP组的表达

我们将12例化疗敏感的HDCC患者的PPARG表达情况如图所示1。总的来说，PPARG在CSP组中平均增加了40% ( )。与CNSP组相比，12例患者中有9例表达水平升高。然而，在CSP组的个体之间有显著的差异( ）其中三种表现出来，导致无显著性值= 0.25。这些结果表明，PPARG可能不是唯一的因素是影响HDCC患者的化疗敏感性。

3.2。PPARG刺激化学敏感性促进剂

如图所示1根据文献数据挖掘鉴定已通过促进PPARG 7药敏推动者。这些分子，包括PPARG的表达，所述组CSP，它支持从文献知识数据库中标识的路径中被上调。对于54次的引用支撑在图中给出的途径1,请参阅PPARG_HSCC⟶Regulatory_Pathway1。图中8个分子的表达水平1,请参阅PPARG_HSCC⟶Expression_LFC。

探讨图中所示的化学增敏途径中所含分子的功能1， GSEA已被用于对抗基因本体(GO)。丰富的前10个围棋术语列于表中1。12个富集的GO术语的更详细的信息传递假发现率（FDR）分析（ )在PPARG_HSCC⟶GSEA1提出。从表1中，可以看出，基因主要涉及细胞增殖和细胞凋亡，这表明PPARG可以通过细胞增殖相关的途径的调节促进化学敏感性。要注意，PPARG直接播放中有6个，这些GO方面的10个角色。

3.3。PPARG抑制化学敏感性抑制剂

如图所示1，基于文献的数据挖掘发现了14种被PPARG抑制的化学敏感性抑制剂。在CSP组中，这些分子的表达下调，支持了从文献知识库中识别的通路。参考图中给出的172篇支持这一途径的文献2请参考PPARG_HSCC⟶Regulatory_Pathway2。图中8个分子的表达水平2,请参阅PPARG_HSCC⟶Expression_LFC。

GSEA结果显示，这15个基因(包括PPARG)富集的GO项主要与细胞运动和运动的调控有关(见表)2)。丰富的前10个围棋术语列于表中2。65个显著富集的GO术语的更详细的信息（ )提出了在PPARG_HSCC⟶GSEA2。这些结果提示PPARG对化学敏感性的促进也可能是通过调节细胞动力相关通路实现的。

4.讨论

PPARG已被证明可以增加几种人类癌症的化学敏感性，包括非小细胞肺癌、乳腺癌和胰腺癌[4- - - - - -6]。在此，我们将基于文献的途径分析和表达数据分析相结合，检测了PPARG表达增加在HSCC化学敏感性中的潜在作用。我们的研究结果表明，PPARG在化学敏感性抑制和促进途径中均有作用，通过对细胞增殖相关途径的正向调控和对细胞母细胞基序相关途径的负向调控，可以提高化学敏感性。

基于文献的途径分析鉴定第一可能通过增加的PPARG表达被刺激7化学敏感性启动子，如图1。每个图中标识的关系2至少有一份科学报告支持例如，Takeda等人发现PPARG的激活增加了BMP6和BMP7的表达[11]，而BMP6的表达与乳腺癌的化学敏感性呈正相关[12]。Chuang等研究发现PPARG可以直接增加NME1的表达[13]， NME1增加了多个鳞状细胞的化学敏感性[14,15]。关于图的途径更多信息2在PPARG_HSCC发现：Regulatory_Pathway1。表达分析表明，这些PPARG驱动敏感性启动子均上调HSCC CSP组与组CSNP，它提供支持用于基于文献的途径比较。此外，GSEA结果表明，这些PPARG驱动敏感性启动子主要丰富了细胞增殖相关途径中（表1)，表明PPARG可能通过调控癌相关细胞增殖途径影响化学敏感性。

另一方面，基于文献的pathway分析也发现了13种通过激活PPARG而被抑制的化学敏感性抑制剂(Figure)2)。例如，TERT与肝癌、膀胱癌和头颈部癌的化学敏感性呈负相关[16- - - - - -18]。小川等人。表明，PPARG通过TERT启动子的受体依赖性抑制配体抑制TERT表达[19]。因此，PPARG表达的增加可能通过抑制其抑制剂而间接激活化学敏感性。在PPARG_HSCC→Regulatory_Pathway2中可以找到更多的通路。图中显示了这些pparg抑制的分子的表达3.展示了HSCC CSP基团，其支持用于HSCC的化学敏感性的基于文献的途径中下调的表达式。GSEA结果表明，这些分子在图3.主要在细胞运动和运动相关通路中发挥作用(表)2），表明PPARG也可以通过细胞动机相关途径的调节激活的化学敏感性。细胞动机和细胞增殖已经与病因学得到了很好的连接，并且HSCC [预后的20.]。然而，到目前为止，关于细胞增殖和动机如何与化学敏感性相关的知识还很少。我们构建的通路和GSEA揭示的通路表明，调控细胞增殖和动机的基因也可能在化学敏感性调控中发挥作用。

表达分析显示，PPARG在CSP组( )。然而，由于有限的样品大小，PPARG之间的表达水平的差异没有达到统计学显着性（值= 0.25）。使用较大的数据集进一步研究应当进行测试PPARG表达和化学敏感性在HSCC之间的关系。

五，结论

我们的研究结果确定了PPARG在HSCC细胞中促进化学敏感性的可能途径，这可能是通过调控细胞增殖和动机相关的途径。利用大数据集进一步研究PPARG-chemosensitivity在HSCC中的关系是有保证的。

数据可用性

我们的研究数据可根据合理要求向通信作者提供。

的利益冲突

作者声明，这篇论文的发表没有利益冲突。

致谢

这部分工作由北京市医院管理局孵化项目(PX2018009),北京中医药管理局(QN2018-32),北京市科技委员会(Z141107002514003),特殊的资本健康研究和发展(2018-2-205)和北京市医院管理局的提升计划,代码(DFL20180202)。

补充材料

PPARG_HSCC: PPARG与HSCC关系研究的通路分析和巨型分析的详细结果。(补充材料)

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