Integrasi profil epigenomik dan genomik untuk pengenalpastian penanda gen dalam kanser payudara

Abstract

Metilasi DNA merupakan suatu fenomena epigenetik yang boleh menyebabkan penyenyapan transkripsi pada gen penindas tumor dan menyumbang kepada karsinogenesis. Keterbalikan mekanisme ini boleh menyebabkan pengekspresan semula gen dan membawa kepada regulasi gen yang normal. Objektif kajian ini adalah untuk menentukan profil metilasi DNA dan pengekspresan gen dalam sel-sel kanser payudara berbanding dengan tisu bukan kanser. Gen pemandu dan tapak jalan molekul yang menghubungkan gen-gen tersebut boleh dikenalpasti dalam kanser payudara dengan menggunakan pendekatan integrasi. Profil metilasi DNA telah dijalankan ke atas 76 keratan segar beku tisu tumor payudara primer dan 25 tisu payudara bersebelahan yang bebas daripada sel kanser dengan menggunakan cip Illumina Infinium® HumanMethylation27 BeadChip. Validasi profil metilasi dijalankan ke atas tujuh gen sama ada dengan menggunakan MLPA yang spesifik metilasi atau tindak balas berantai polimerase yang spesifik untuk metilasi. Profil pengekspresan gen telah dilakukan ke atas 15 tisu tumor payudara dan lima tisu payudara bersebelahan yang bebas daripada sel kanser dengan menggunakan tatasusunan Affymetrix Gene Chip Human Gene 1.0 ST. Pengkelasan hierarki berselia menunjukkan 1255 tapak CpG mengalami hipermetilasi dan 15 tapak CpG mengalami hipometilasi. Dengan menggunakan perubahan gandaan sekurang-kurangnya 1.5 dan False Discovery Rate dengan nilai p < 0.05, sebanyak 404 gen beregulasi menaik dan 463 gen beregulasi menurun telah dikenalpasti daripada analisis mikroatur bagi pengekpresan gen. Analisis berintegrasi daripada kedua-dua set data telah mengenalpasti sebanyak 64 gen pemandu. Daripada jumlah tersebut, 51 gen mengalami hipermetilasi dengan tahap ekspresi yang rendah (hubungan negatif) dan 13 gen mengalami hipermetilasi dengan tahap ekspresi yang tinggi (hubungan positif). Daripada 51 gen yang mengalami hipermetilasi dengan tahap ekspresi yang rendah, 14 gen telah dikaitkan dengan kanser payudara, termasuk DAB2IP, NDRG2, AGTR1, CXCL2, CCND2, DKK3, FGF2, KLK10, NRG1, PTN, PTPRZI, SFRP1, RELN dan KIT. Bagi 13 gen yang mengalami hipermetilasi dengan tahap ekspresi yang tinggi, empat gen iaitu COL1A2, FBNI, THBS2 dan COL4A1 telah dilaporkan dalam kanser payudara. Gen yang bertindih di antara profil metilasi DNA dan pengekspresan gen seterusnya telah dipetakan kepada pangkalan data Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) untuk mengenalpasti tapak jalan molekul yang berkaitan dengan gen tersebut. Dua tapak laluan yang diperkaya telah dikenalpasti daripada pangkalan data KEGG iaitu lekatan fokus dan interaksi reseptor ektrasel matriks. Terdapat tujuh gen (PAK7, COL4A1, CCND2, COL1A2, RELN, COLIAI dan THBS2) yang terlibat dalam lekatan fokus manakala lima gen (COL4A1, COL1A2, RELN, COLIAI dan THBS2) yang terlibat dalam interaksi reseptor ektraselular matriks. Kedua-dua tapak jalan ini penting untuk mengawal motiliti, migrasi, proliferasi dan pembezaan sel. Kesimpulannya, analisis integrasi data genomik hasil daripada profil metilasi DNA dan pengekpresan gen membolehkan kami menyenarai pendekkan senarai gen-gen yang signifikan dan tapak jalan yang penting dan berkemungkinan menyumbang kepada karsinogenesis kanser payudara. Gen-gen ini berpotensi untuk dijadikan sebagai penanda biologi dan sasaran terapi untuk kanser payudara.