Pengenalpastian penanda bio berpotensi pada kanser kolorektum melalui analisis integrasi data epigenomik dan genomik

Abstract

Kanser kolorektum (CRC) adalah kanser kedua tertinggi di Malaysia. Karsinogenesis CRC melibatkan pelbagai perubahan faktor epigenetik dan mutasi genetik. Hipermetilasi pada kawasan promoter tanpa membawa perubahan kepada jujukan DNA sering menyebabkan penyenyapan transkripsi gen-gen penindas tumor. Tujuan kajian ini adalah untuk menentukan profil metilasi DNA dan ekspresi keseluruhan genom antara tisu CRC dan tisu normal yang berpasangan, serta mengkaji peta laluan molekul bagi gen-gen signifikan yang diperolehi daripada analisis integrasi. Profil metilasi dijalankan ke atas 55 pasangan tisu tumor dan normal menggunakan mikroatur Illumina InfiniumHumanMethylation27 BeadChip yang meliputi lebih daripada 27,000 lokus CpG. Sejumlah 15 daripada 55 sampel berpasangan dipilih dalam profil ekspresi gen dengan menggunakan mikroatur Affymetrix Human Gene 1.0 ST yang mengandungi 36,079 transkrip. Pengesahan data metilasi dilakukan ke atas 150 tisu kolorektum menggunakan asai amplifikasi prob ligasi multiplek spesifik untuk metilasi (MS-MLPA) dan tindak balas berantai polimerase masa nyata spesifik untuk metilasi (MS-qPCR). Ujian analisis komponen prinsipal (PCA) dan gugusan hieraki berselia bagi kedua-dua data mikroatur menunjukkan kumpulan sampel tumor dan normal terpisah di antara satu sama lain. Gen-gen signifikan daripada kedua-dua data mikroatur dianalisis dan ditentukan berdasarkan perubahan ganda pada nilai 2 dan nilai p dengan false discovery rate (FDR) < 0.05. Sejumlah 1081 lokus hipermetilasi (804 gen-gen) dan 36 lokus hipometilasi (36 gen-gen) dikenal pasti dalam profil metilasi. Profil ekspresi gen pula menunjukkan 709 gen beregulasi menaik dan 699 gen beregulasi menurun pada sampel CRC berbanding dengan normal. Integrasi kedua-dua set data mendapati 32 gen yang bertindih termasuk 27 gen hipermetilasi beregulasi menurun, empat gen hipermetilasi beregulasi menaik dan satu gen hipometilasi beregulasi menaik. Analisis daripada data KEGG mengenal pasti bahawa laluan yang paling signifikan adalah molekul pelekatan sel (CAM) yang meliputi empat gen bertindih termasuk JAM2, NCAM1, ITGA8 dan CNTN1. Laluan CAM ini memainkan peranan penting dalam memudahkan proses pelekatan antara sel dan menggalakkan invasi, motiliti serta migrasi sel. Hubungan songsang antara hipermetilasi dengan beregulasi menurun pada gen JAM2 dari laluan CAM pernah dilaporkan dalam kajian terdahulu membuktikan kesahihan data mikroatur kajian ini. Kesimpulannya, kajian ini berjaya mengenal pastisekumpulan gen daripada dalam satu set tisu kolorektum yang mempunyai kedua-dua perubahan pada metilasi dan ekspresi gen. Analisis integrasi ini boleh meningkatkan pengetahuan dalam regulasi gen yang berkaitan dengan CRC dan mekanisme yang menyumbang kepada karsinogenesis CRC.