Analisis bersepadu profil variasi nombor salinan dan pengekspresan gen global pesakit kanser kolorektal

Abstract

Insiden kanser kolorektal (CRC) meningkat di negara-negara Asia sebanyak dua hingga empat kali ganda di sepanjang dekad yang lalu. Di Malaysia, CRC disenaraikan sebagai kanser kedua paling kerap dengan anggaran 13.2% kes baru daripada keseluruhan kes kanser yang direkodkan setiap tahun. Perubahan struktur dan bilangan dalam kromosom telah dilaporkan secara mantap dalam CRC. Penyimpangan daripada bilangan normal diploid dalam kromosom dikenali sebagai variasi nombor salinan (CNV) telah dikenalpasti dalam CRC yang membawa kepada hiper, hipo atau aneuploidi. Variasi struktur ini boleh mempengaruhi pengekspresan gen yang berkaitan dengan kanser. Tujuan kajian ini adalah untuk menentukan profil CNV keseluruhan genom dan profil pengekspresan gen global dalam CRC serta membangunkan tapak laluan biologi molekul melalui integrasi kedua-dua set data tersebut. Pemprofilan CNV dijalankan ke atas 64 tisu kanser CRC dan tisu normal bersebelahan menggunakan mikroatur Illumina HumanOmni1-Quad yang mengandungi kira-kira 1 juta penanda SNP. Pengesahan data CNV dilakukan menggunakan asai amplifikasi prob ligasi multiplek (MLPA) pada 150 tisu CRC. Pemprofilan pengekspresan gen dijalankan menggunakan mikroatur Affymetrix Human Gene 1.0 ST yang meliputi 36,079 transkrip. Gen-gen signifikan daripada kedua-dua data mikroatur dianalisis secara berasingan dan data-data ini seterusnya ditindihkan. Untuk mengenalpasti tapak laluan biologi molekul, gen-gen dipetakan kepada pangkalan data KEGG. Analisis CNV menunjukan penambahan pada 2212 segmen yang melibatkan 1638 gen pada kromosom 20, 8q dan 13q. Penambahan paling ketara dengan kekerapan 45.13% dapat dilihat pada kedudukan 20q12 di kromosom 20. Contoh gen berkaitan di posisi ini adalah PTPRT, EMILIN3 dan CDH6. MLPA juga mengesahkan penambahan nombor salinan pada 26 gen yang terletak di lengan q kromosom 20 berbanding sampel rujukan. Pengurangan nombor salinan yang signifikan didapati pada 1512 segmen dengan penglibatan 36 gen pada kromosom 8p, 3p dan 17p. Bilangan pengurangan yang paling tinggi dikesan pada kedudukan 8p23.2 di kromosom 8 iaitu sebanyak 17.19% daripada keseluruhan sampel tumor. Di antara gen-gen yang ditemui pada kedudukan ini adalah CSMD1 dan DLC1. Pemprofilan pengekspresan gen global menunjukkan 709 gen beregulasi menaik dan 699 gen beregulasi menurun pada sampel kanser berbanding sampel bebas kanser. Integrasi kedua-dua set data mendapati 56 gen yang bertindih yang terletak pada kromosom 8, 13 dan 20. Majoriti gen (87.5%) menunjukkan hubungan positif di antara CNV dan pengekspresan gen. Pangkalan data KEGG mengenalpasti laluan kitaran sel sebagai tapak laluan biologi molekul yang paling signifikan (p<0.05). Penambahan dan pengurangan bilangan salinan pada segmen secara setempat yang dikesan di dalam kajian ini merangkumi onkogen dan gen penindas tumor yang terlibat di dalam laluan kanser yang telah diketahui. Penambahan yang tinggi pada lengan kromosom 20q yang terdiri daripada pelbagai gen berkaitan kanser, mencadangkan peranan penting lokus ini dalam tumorogenesis CRC. Analisis integrasi kedua-dua set data menunjukkan kesan langsung dos gen dengan tahap pengekspresan gen. Kesimpulannya, data kajian ini menunjukkan bahawa regulasi pengekspresan gen adalah sepadan dengan perubahan dalam CNV. Tafsiran data CNV dalam konteks transkriptom melalui analisis bersepadu boleh meningkatkan pengetahuan mengenai landskap genomik CRC.