一.研究背景
三陰性乳腺癌(TNBC)臨床預(yù)后差，而且臨床上缺少有效的特異性生物標(biāo)志物。此外，三陰性乳腺癌具有雌激素受體(ER)、黃體酮受體(PR)和表皮生長(zhǎng)因子受體2 (HER2)缺失的特點(diǎn)，這三種受體是基于激素的有效治療的靶點(diǎn)。TNBC常發(fā)生于青年患者，它的侵襲性強(qiáng)，易復(fù)發(fā)、轉(zhuǎn)移，預(yù)后差，具有基因易感性，如BRCA1的生殖系突變，被認(rèn)為識(shí)TNBC的促進(jìn)因素。臨床上TNBC治療進(jìn)展緩慢，這正是由于缺乏有效的TNBC特異性生物標(biāo)志物造成的。作者認(rèn)為TNBC必定有其特定的特征，因?yàn)樗狈θ齻€(gè)關(guān)鍵的受體，有別于其他類型的乳腺癌。
今天小編為大家?guī)磉@篇文章作者在本篇研究中將甲基化偶聯(lián)和基因表達(dá)作為一個(gè)特異性的特征，來幫助三陰性乳腺癌的診斷和治療。
【Coupled Genome-Wide DNA Methylation and Transcription Analysis Identified Rich Biomarkers and Drug Targets in Triple-Negative Breast Cancer】。 雜志：Cancers ? ?IF：6.162 ? 發(fā)表日期：2019.11.04
二.方法和材料
(1) 數(shù)據(jù)集：來自TCGA的116例TNBC樣本以及100例TPBC樣本的甲基化以及表達(dá)數(shù)據(jù)。同時(shí)也使用了來自GEO的數(shù)據(jù)集：GSE78758，GSE78751，GSE78754包括乳腺癌的甲基化數(shù)據(jù)等。
(2) 甲基化數(shù)據(jù)的分析：使用R對(duì)原始甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，接著對(duì)PCG進(jìn)行比較。
(3) 基因表達(dá)數(shù)據(jù)分析：對(duì)樣本進(jìn)行差異表達(dá)分析，得到差異表達(dá)基因。
(4) 分析差異甲基化與差異表達(dá)，計(jì)算了差異甲基化與差異表達(dá)基因的交集（DMEGs），并將它們分為四類： HypoUp, HypoDown, HyperUp, HyperDown。
(5) 功能富集分析，對(duì)差異基因和差異甲基化進(jìn)行GO功能富集分析,研究這些基因所參與的功能以及調(diào)控的通路。
(6) 對(duì)表達(dá)和甲基化得到的生物標(biāo)志物進(jìn)行評(píng)估，主要包括留一法等評(píng)估方法。
(7) 藥物靶點(diǎn)的預(yù)測(cè)：使用DrugBank數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行藥物靶點(diǎn)的預(yù)測(cè)。
三.結(jié)果展示
1 TNBC中的差異甲基化基因(DMGs)
為了識(shí)別TNBC中的DMRs，作者對(duì)TNBC和TPBC的差異甲基化數(shù)據(jù)進(jìn)行了比較分析。作者主要研究三個(gè)基因組區(qū)域的甲基化數(shù)據(jù)（圖1A-C）。作者將MDRs分為高甲基化與低甲基化。圖1D,F顯示了這三個(gè)區(qū)域中所包含低甲基化與高甲基化的情況。同時(shí)作者研究發(fā)現(xiàn)甲基化是區(qū)域特異的（圖1E）。最后作者對(duì)這些甲基化進(jìn)行了功能富集分析，發(fā)現(xiàn)其參與了重要的生物學(xué)過程與通路（圖1G,H）。
2 TNBC中的差異表達(dá)基因
在這一部分，作者進(jìn)行了差異表達(dá)基因分析，共得到上調(diào)基因332，下調(diào)基因378（圖2A）。可以看出三個(gè)受體編碼基因顯著下調(diào)（圖2B-D）。同時(shí)，作者也觀察到已知的TNBC相關(guān)的基因顯著上調(diào)（圖2E-G）。接著進(jìn)行了聚類分析（圖2H）,可以觀察到TNBC和TPBC之間具有顯著差異。最后，作者同樣進(jìn)行了功能富集分析，觀察到其富集到了許多與TNBC密切相關(guān)的通路。
|
3 TNBC中的差異甲基化與表達(dá)基因（DMEGs）
作者整合差異甲基化基因與差異表達(dá)基因來分析甲基化與基因表達(dá)之間的關(guān)系。在三個(gè)區(qū)域中，作者識(shí)別出了114個(gè)DMEGs（圖3A-C）。并將它們分成 HypoUp, HypoDown, HyperUp, HyperDown四類（圖3G-I）。接著作者對(duì)這四組進(jìn)行了一系列的分析，分析其與位置的關(guān)系等。
|
4 DMEGs預(yù)測(cè)DMEGs
在這一部分作者對(duì)之前得到的114個(gè)DMEGs進(jìn)行了詳細(xì)分析。分析了其在染色體上的分布（圖4A）。作者使用隨機(jī)森林分類器，并結(jié)合主成分分析以及ROC分析，圖4B,C展示了分類結(jié)果，圖4D,E展示了分類的顯著性，接著作者對(duì)其的功能等進(jìn)行了一些列的后續(xù)分析。
|
5 多個(gè)DMEGs是潛在的藥物靶點(diǎn)
作者使用7)DrugBank數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行藥物靶點(diǎn)的預(yù)測(cè)，表1顯示了這114個(gè)DMEGs的預(yù)測(cè)結(jié)果。表2展示了上調(diào)DMEGs的預(yù)測(cè)結(jié)果，以及它們能夠治療的疾病，同時(shí)也展示了一些已知的與TNBC相關(guān)的靶點(diǎn)，接下來作者對(duì)研究涉及到的化合物進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。
|
6 sapropterin結(jié)合PTGS2的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)
作者首先介紹了靶向PTGS2的111個(gè)藥物（圖5A）。作者選擇將PTGS2和sapropterin作為例子進(jìn)行研究。表3展示了識(shí)別出的11個(gè)藥物。作者對(duì)結(jié)合能進(jìn)行了分析，圖5B展示了分析結(jié)果。同時(shí)對(duì)這11個(gè)化合物作者也進(jìn)行了分析，比如蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)，位點(diǎn)，影響結(jié)果等等(圖5C-E)。
四.結(jié)論
作者通過差異表達(dá)，差異甲基化，藥物靶點(diǎn)預(yù)測(cè)功能富集等方法，強(qiáng)調(diào)了差異甲基化以及差異表達(dá)基因在TNBC發(fā)展過程中的重要角色。研究最終確定了114個(gè)DMEGs，它們能夠作為分子標(biāo)志物有助于TNBC的早期診斷。除此之外作者還識(shí)別出了一些靶向這些基因的藥物。
往期分享
16-IF4+:非腫瘤的疾病挖掘 利用WGCNA分析挖掘孕前BMI和新生兒體重的關(guān)鍵基因
17-思路清奇：純生信分析表觀基因組學(xué)和形態(tài)學(xué)ITH的比較空間分析
