文摘

过氧物酶体proliferator-activated受体-δ由基因编码PPARD,在大多数人类肺癌亚型,但其在肿瘤进展中的作用仍然知之甚少。我们的表达分析PPARD在肺腺癌(LA)和鳞状细胞癌(LSCC)数据集。的潜在作用PPARD在洛杉矶的病态发展和LSCC探索通过以路径分析和通路富集分析。在所有的数据集( )和七9 LSCC研究的水平PPARD增加与控制组织(log-fold变化 和 分别为LA和LSCC)。平均的表达水平PPARD在洛杉矶是高于LSCC ( )。路径分析表明,PPARD的过度表达可能发挥正面和负面作用在洛杉矶和LSCC的发展。具体地说,PPARD抑制七LSCC推动者和七拉推动者和激活一个LSCC抑制剂,另一个拉抑制剂。然而,PPARD也激活6和洛杉矶和LSCC推动者之一,分别,这将促进LA / LSCC的发展。我们的研究结果提出了一个混合的角色PPARD在LA / LSCC中,这可能会增加新的见解PPARD-lung癌症的关系的理解。

1。介绍

肺癌(LC)是全世界癌症死亡的主要原因1]。肺癌,每年造成近180万人死亡,超过乳腺癌、前列腺癌、胰腺癌、直肠癌合并(2]。肺癌分为两个主要组织学类型,也就是说,小细胞肺癌(SCLC)和非小细胞肺癌(NSCLC) (3]。后者是进一步细分为肺腺癌(LA),由约40%的信用证(1),肺鳞状细胞癌(LSCC),约占30%的肺癌(1,4]。

几个以前的研究提出了一个强有力的表达水平之间的联系过氧物酶体proliferator-activatedß受体/ d - (PPARD)编码基因和人类肺癌(5- - - - - -8]。多数研究发现PPARD是在肺癌5,8,9协会)最近的一项研究指出该基因的高表达水平与预后差(10]。然而,PPARD扮演的角色在肺癌的病理生理学还远未清楚。即使一些研究明确指向PPARD作为肺促进基因(8),其他建议ligand-driven激活PPARD可能抑制肺癌的生长6)通过抑制炎症(7]。

促进我们理解PPARD-encoding基因在肺癌中的作用,我们研究了其活动的PPARD表达数据集分析肺癌的主要亚型,即拉和LSCC,增加的影响PPARD表情的病理生理学和LSCC。我们证实,在大多数情况下拉和LSCC PPARD的表达增加,而其功能可以增强或抑制肺癌的扩散取决于组织上下文。

2。方法

本研究的工作流包含两个重要的部分。首先,我们收集公开的基因表达数据集探索和比较PPARD在洛杉矶的表达变化或LSCC。然后,我们进行了大规模的文献数据挖掘建立通路连接PPARD拉或LSCC,暴露的潜在作用PPARD在洛杉矶和LSCC的病态发展。

2.1。二十表达数据集的集合

探索的表达活动PPARD表达式在洛杉矶和LSCC,我们收集所有可用的表达式在基因表达数据集综合(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/geo/)。关键词“肺腺癌”和“肺鳞状细胞癌”是用于数据集的搜索。数据选择标准如下:(1)生物智人;(2)数组的数据类型是RNA表达;(3)研究与健康对照比较;(4)数据及其格式文件公开;(5)数据集和其相应的公开可用的格式文件。从每个数据集,为健康对照组表达数据和LA / LSCC患者提取并重新分析。

2.2。PPARD表达分析

探索PPARD表达式在每个独立的研究,而不是估计所有研究的平均表达价值,我们计算和比较PPARD表达式log-fold变化(利物浦)为每个数据集的LA / LSCC与健康对照组相比。多重线性回归分析进行了探讨多个潜在影响因素的影响在PPARD LA / LSCC中,包括样本人口的地区(国家),样本量和样本资料收集日期。此外,方差分析被用来比较的差异表达模式之间的PPARD LA和LSCC病例。

2.3。PPARD-Driven通路调节LA / LSCC

探索的潜在影响PPARD LA / LSCC和提高我们理解底层机制,我们进行了一项大规模的文献数据挖掘,在此基础上我们建立了分子通路连接PPARD和LA / LSCC。具体来说,我们由通路由拉/ LSCC影响PPARD和通路的表达和活动由洛杉矶和LSCC PPARD影响病理发展。文献进行了数据挖掘在通路工作室(http://www.pathwaystudio.com)环境,这房子超过2400万PubMed摘要和超过350万爱思唯尔和第三方全文论文。我们最初确定的基因和功能类上游下游PPARD的目标和监管机构的LA / LSCC手动审查相关的引用和句子每个关系确定的质量控制。无极性的关系或间接相关的活动PPARD或人类LA / LSCC被移除。剩下的关系被用来构建网络描述可能的分子途径由PPARD LA / LSCC病理发展的影响。

2.4。通路富集分析LA / LSCC监管机构由PPARD驱动的

探索的功能概要PPARD-driven LA / LSCC监管机构,我们进行了通路富集分析(豌豆)使用途径工作室。输入是洛杉矶的监管基因/ LSCC PPARD驱动。后台路径数据库通路工作室和基因本体论(去)。这些通路/去满足假侦探比率分析 也证明不低于5%的标准的重叠。

3所示。结果

3.1。的表达PPARD在洛杉矶/ LSCC数据集

总共20肺癌数据集合格入选标准(表1)。如图1我们的结果证实PPARD在肺癌表达增加,其水平升高中发现所有11拉数据集和7 9 LSCC例log-fold变化 和 分别为LA和LSCC。我们的研究结果与之前报道的一致。详细的结果PPARD表达式的分析,请参考补充数据(表达分析)(可用在这里)。

表1
20 LA / LSCC RNA表达的关键描述符数据集选择在这项研究中。
(一)
(一)
(b)
(b)
图1
的表达PPARD在11日洛杉矶数据集和九LSCC数据集:(a)条的情节表达log-fold PPARD变化;(b)箱线图的单向方差分析结果。

在洛杉矶样本,PPARD表达的平均水平高于观察到在洛杉矶( ),图1 (b)。PPARD重大异常值的表达式是来自数据集GSE32036和GSE6706显示相反的趋势,这是由多个异常值。

由于缺乏相关临床信息,我们无法确定具体的差别的原因对这些PPARD表达式在这两个数据集。然而,我们注意到数据集的样本来源GSE32036 NSCLC / SCLC细胞系使用Illumina公司HumanWG-6 V3和V4 HumanHT-12。在数据集GSE67061 PPARD表达谱比较LSCC肺组织和正常的气道上皮细胞之间。相比之下,大多数的其他数据集比较表达谱获得了来自同一来源(例如,疾病/正常的肺支气管的人类)。因此,我们怀疑样本来源可能是一个可能的原因影响的表达PPARD LSCC中需要进一步研究。

3.2。洛杉矶/ LSCC-Driven通路调节PPARD

更好地理解的影响/ LSCC PPARD的表达,我们进行了一个以路径分析,如图2。这些途径表明LSCC演示了压倒性的促销效果的表达PPARD通过10的11 PPARD上游的监管监管者(用红色突出显示的图2 (b)。相比之下,对PPARD拉提出了一个更复杂的影响。具体来说,洛杉矶可以发挥积极影响PPARD通过38 49 PPARD上游的监管机构,而拉也可能抑制PPARD分子通过11的规定。

(一)
(一)
(b)
(b)
图2
通路由拉/ LSCC影响PPARD的表达和活动:(一)LA-driven通路;(b) LSCC-driven途径。
3.3。高的结果

图1礼物PPARD变量在不同的表达研究。高的人口地区(国家)结果表明,样品可能是一个重要的影响因素。相比之下,样本大小或示例配置文件收集的日期没有显著的影响(表2)。

表2
多元线性回归分析的三个潜在因素在洛杉矶/ LSCC PPARD表达式。
3.4。影响拉/ LSCC PPARD-Driven通路

如图3洛杉矶,PPARD调节多个监管机构和LSCC施加影响的病因和发展和LSCC。具体来说,PPARD抑制七LSCC发起人(MAPK8 THBS1 NOS2,肿瘤坏死因子,ANG, MAPK9,和TGFBR家庭)和7 LA发起人(MYC IL1B、肿瘤坏死因子、KDR MMP9, MMP2, CDK1)。此外,PPARD激活一个LSCC抑制剂(YAP1)和一个洛杉矶抑制剂(TP53)。PPARD驱使这些分子抑制病理LA / LSCC发展和恶化。这些实体在绿色突出显示在图3。


图3
通路由PPARD影响的病理发展LA和LSCC: (a)通路连接PPARD拉;(b)通路连接PPARD LSCC。

几个LA / LSCC PPARD可以激活启动子的识别,包括SIRT1, SOD1, LPCAT1, TWIST1, TGFB1, SOD2 BCL2L1 LSCC。激活这些启动子可能造成不利影响,PPARD能够对LA / LSCC。这些分子以红色突出显示在图3。边注,PPARD开车不同组的监管机构来影响LA LSCC,只有一个联合发起人(TNF)。

3.5。豌豆结果LA / LSCC监管机构由PPARD驱动的

探索的功能概要PPARD-driven分子影响LA / LSCC,我们执行三个豌豆和结果呈现在图4。详细信息的豌豆结果提供补充数据:PEA4LA_Good PEA4LA_Bad,分别和PEA4LSCC_Good(可用在这里)。

(一)
(一)
(b)
(b)
(c)
(c)
图4
通路富集分析结果:豌豆结果八PPARD-driven分子抑制拉;(b)豌豆结果六PPARD-driven分子促进拉;(c)的豌豆结果PPARD-driven LSCC监管机构抑制LSCC。

在图4(一),我们提出了路径/去丰富的分子由PPARD(图3())来抑制。有趣的是,除了神经胶质细胞增殖途径,我们还发现了多种维生素D生物合成的过程和监管calcidiol 1-monooxygenase相关的活动路径。先前的研究表明,神经胶质细胞增殖可能促进肿瘤细胞生长的11]。此外,维生素D补充剂被建议作为一种方法来预防肺癌进展(12]。监管这些通路可能的机制的一部分PPARD可能有助于抑制LA的进步。在图4 (b),我们提出了路径/去丰富的分子由PPARD(图3(一)能够促进拉。有趣的是,大部分的这些条款与过氧化物,这是与肿瘤进展和迁移AFG1-induced拉(13,14]。在图4 (c),我们提出路径/去PPARD-modulated分子抑制LSCC丰富的条款。顶部两个豌豆结果相关podosome大会,这已经被证明可以减少拉细胞的入侵和迁移能力(15]。接下来的两大方面去相关转录因子分解过程,已被证明在人类的发展中起到至关重要的作用和LSCC16,17]。

4所示。讨论

先前的研究表明,基因PPARD证明增加表达在肺癌患者5,8,9]。然而,缺乏讨论解释PPARD超表达的肺癌的病因和发展。在这项研究中,我们第一次的表达水平进行了探讨PPARD在洛杉矶和LSCC,占大约70%的肺癌病例(1];然后,我们采用以路径分析探讨在洛杉矶PPARD / LSCC的潜在作用。我们的结果证实了超表达PPARD大多数LA和LSCC病例。然而,路径分析表明,超表达PPARD可能发挥混合作用的病理发展和进步LA / LSCC。

表达数据分析表明,PPARD证明18的表达增加20 LA / LSCC独立数据集(图1),它支持了之前的发现,PPARD是过表达在大多数肺癌(5]。这两个数据集都LSCC研究PPARD表达降低,可能与特定的药物的患者。具体来说,基因表达谱在GSE32036收集从细胞系而不是病人组织。GSE67061病人,PPARD表达谱之间相比LSCC肺组织和正常的气道上皮细胞18]。然而,由于缺乏相关信息,其他因素影响的表达PPARD在LA / LSCC应该研究。洛杉矶的影响的复杂性和LSCC PPARD还演示了通过数据的途径2(一个)和2 (b),分别。上游监管者PPARD可以促进或抑制的LA LSCC,通过这两个正面和负面影响的表达PPARD可能发生,这可能部分解释PPARD的between-dataset表达变化。

高的人口地区(国家)结果表明,样品可能是一个重要的影响因子( 值= 0.015;见表2)。样本大小或示例配置文件收集的日期显示显著的影响了PPARD 20 LA / LSCC中表达数据集。此外,方差分析结果表明,PPARD比在LSCC(图中也是在洛杉矶1 (b))。即使没有两个离群值(GSE32036和GSE67061)的影响,总体PPARD表达LSCC仍低于在洛杉矶( 分别和0.370.20 LSCC和洛杉矶)。这可能表明一个更突出LSCC PPARD对拉比的影响。

如图3洛杉矶,PPARD调节多个监管机构和LSCC施加影响的病因和发展和LSCC。具体来说,PPARD抑制七LSCC发起人(MAPK8 THBS1 NOS2,肿瘤坏死因子,ANG, MAPK9,和TGFBR家庭)和7 LA发起人(MYC IL1B、肿瘤坏死因子、KDR MMP9, MMP2, CDK1)。例如,THBS1 LSCC发现促进肿瘤发生和战19),而巨噬细胞诱导一氧化氮合酶(NOS2)促进LSCC的起始20.]。同时,肿瘤坏死因子可以刺激拉和LSCC细胞在小鼠模型21]。我们提出其他LA / LSCC推动者的详细信息补充数据:LSCC_PPARD通路和LA_PPARD通路(可用在这里)。通过抑制这些LA / LSCC发起人(22- - - - - -24],PPARD的过度表达可以抑制肺癌肿瘤细胞的起始和进展。

此外,PPARD激活一个LSCC抑制剂(YAP1)和一个洛杉矶抑制剂(TP53的),这可能是另一个机制PPARD如何抑制LA / LSCC的病态发展。PPARD也被证明与YAP1促进胃肿瘤发生[25],YAP1提出的抑制器LSCC通过活化氧物种的积累26]。此外,PPARD-induced P53激活(27)已被证明人类LA发挥保护作用[28,29日]。

此外,PPARD也可能负面影响的病理发展LA / LSCC通过upregulation LA / LSCC的推动者。如图3(a), PPARD可以激活六LA推动者的发生和发展,从而促进。例如,PPARD受体激动剂被证明能增加SIRT1的蛋白质含量(30.),这是一个肿瘤启动子在洛杉矶(31日]。激活PPARD也伴随着SOD1和SOD2[表达的增加32,33),它们与肿瘤进展和迁移AFG1-induced拉(34]。此外,威登等人的研究表明,有必要抑制BCL2L1和MCL1 [34在洛杉矶)诱导肿瘤回归FGFR抑制敏感。然而,PPARD已经被证明可以有效的表达BCL2L1 [8),暗示PPARD-LSCC-promoting机制。PPARD更多这些恶性的角色可以在洛杉矶/ LSCC,请参见补充数据:Ref4_LA_PPARD_Pathway和Ref4_LSCC_PPARD_Pathway(可用在这里)。

要注意,PPARD开车不同组的监管机构来影响LA LSCC,只有一个共同发起人(TNF)。这一发现表明,PPARD可以在洛杉矶和施加影响LSCC通过不同的机制。豌豆结果表明,一方面,LA可能发挥保护作用对LA进展通过维生素D生物合成过程的监管和胶质细胞增殖(11,12]。另一方面,PPARD可能调节氧自由基和过氧化物反应促进拉(的发展13,14]。此外,豌豆结果还暗示LSCC PPARD影响的机制可能与podosome组装和转录因子分解过程(15- - - - - -17]。我们提供通路的细节图4和辅助数据:PEA4LA_Good PEA4LA_Bad和PEA4LSCC_Good(可用在这里)。

我们的研究保证几个未来的工作。首先,在这项研究中,我们只使用表达式数组数据来研究在洛杉矶PPARD / LSCC的表达。其他形式的数据,包括RNA序列数据,应该用于验证本研究的结果。第二,除了样本人口的地区,样本大小和样本资料收集日期,更影响因素PPARD表达式(例如,年龄和性别)时应该测试数据是可用的。

5。结论

我们的结果证实了基因表达的增加PPARD LA / LSCC在大多数情况下。然而,我们的路径分析表明混合效果的过度PPARD病理发展和洛杉矶和LSCC进展。PPARD-driven途径确认在我们的研究可能提供新的见解的角色的理解PPARD在肺癌。

数据可用性

的数据在我们的研究可从相应的作者在合理的请求。

的利益冲突

作者宣称没有利益冲突。

作者的贡献

勇朱、Yedong Mi和中华秦贡献同样这项工作。

确认

本研究部分支持的吴Jieping医学基础临床研究专项基金(项目ID: 320.6750.2020.10.45),肺癌的开放项目Sub-Bank江苏省重大疾病生物资源样本银行(项目ID: SBK202004006);项目ID: P202102),江苏省卫生委员会的科研项目(项目ID: M2020076)、无锡“双百”中青年医疗卫生一流的人才(项目ID: 147),和江苏大学重点实验室开放项目(项目ID: ky2019 - 037)。

补充材料

补充数据是multiworksheet Excel文件,其中包含额外的结果描述如下:(1)表达分析:详细结果11 LA PPARD表达分析的数据集和9 LSCC数据集符合入选标准;(2)Ref4_LSCC_PPARD路径:信息LSCC_PPARD途径,提出了包括关系的类型,支持引用,和相关的句子从引用已被确认的关系;(3)Ref4_LA_PPARD_Pathway:信息LA_PPARD途径,提出了包括关系的类型,支持引用,和相关的句子从引用已被确认的关系;(4)PEA4LA_Good:详细信息的豌豆结果可能抑制LA的进展;(5)PEA4LA_Bad:详细信息的豌豆结果可能促进LA的进步;(6)PEA4LSCC_Good:详细信息的豌豆结果可以抑制LSCC的进步。网络可以在excel文件http://www.gousinfo.com/database/Data_Genetic/PPARD_LungCancer.xlsx。(补充材料)