上咽頭癌患者のDNAメチル化に基づく診断と予後のバイオマーカー

DNA methylation-based diagnostic and prognostic biomarkers of nasopharyngeal carcinoma patients.

• Zeng-Hong Wu
• Tao Zhou
• Hai-Ying Sun

抄録

上咽頭癌（NPC）は最も一般的な悪性腫瘍であり、中国南部、東南アジア、中東・北アフリカなどの人種的・地理的分布が顕著である。DNAメチル化は重要なエピジェネティック修飾の現れであり、数十年にわたって研究されてきたが、癌関連遺伝子の発現を調節・制御することにより、DNAメチル化異常は様々なヒト悪性腫瘍に影響を及ぼす可能性がある。遺伝子発現データセット(GSE64634, GSE62336)と遺伝子メチル化プロファイリングデータセット(GSE62336)をGEOからダウンロードし、オンラインツールGEO2Rを用いて解析し、MDEGを同定した。遺伝子オントロジー（GO）機能解析、KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）パスウェイエンリッチメント解析を行い、メチル化が異なる遺伝子の解析を行った。また、MDEGの相互作用を評価するためにSTRINGデータベースを用い、Cytoscapeソフトウェアを用いて蛋白質-蛋白質相互作用（PPI）ネットワークを構築した。ハブ遺伝子はcBioPortalデータベースを用いて検証した。3つのデータセット間のオーバーラップには、NPCサンプルと非NPCサンプル間で135個のハイパーメチル化遺伝子と541個のハイパーメチル化遺伝子が含まれていた。3つのデータセットのオーバーラップには、NPCサンプルと非NPCサンプルの間で135のハイパーメチル化遺伝子と541のハイパーメチル化遺伝子が含まれており、Hyper-LGsでは4つの遺伝子（TROAP、PCOLCE2、HOXA4、C1QB）、Hypo-HGsでは14の遺伝子（DYNC1H1、LNX1、RAB37、ALDH3A1、SLC24A4、CP、CEP250、ANK2、DNAI2、MUC13、ACACB、GABRP、STX7、TTC9）がハブ遺伝子として同定されていた。今回のDNAメチル化と遺伝子発現の研究は、上咽頭癌の複雑な病態の解明に向けて、MDEGsの新たな包括的な情報を提供するとともに、強力な支持を与えるものである。しかし、今後、これらの遺伝子の生物学的機能を解明するためには、さらなる研究が必要である。

Nasopharyngeal carcinoma (NPC) is the most common malignant tumor with a remarkable racial and geographical distribution including people in southern China, South East Asia, and the Middle East/North Africa. DNA methylation is an important manifestation of epigenetic modification, has been studied over several decades, and by regulating and controlling the expression of cancer-related genesits, abnormal DNA methylation can influence in a variety of human malignancy tumors.Until now, there is no analysis focus on differentially methylated, differential expressed genes (MDEGs) study, so we make a joint analysis for both gene methylation profiling microarray and gene expression profiling microarray in NPC. Two gene expression datasets (GSE64634 and GSE12452) and gene methylation profiling data set (GSE62336) were downloaded from GEO and analyzed using the online tool GEO2R to identify MDEGs. Gene ontology (GO) functional analysis and Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG) pathway enrichment analysis of the differentially methylated genes were performed. The STRING database was used to evaluate the interactions of MDEGs and to construct a protein-protein interaction (PPI) network using Cytoscape software. Hub genes were validated with the cBioPortal database.The overlap among the 3 datasets contained 135 hypermethylation genes and 541 hypomethylation genes between NPC and non-NPC samples. A total of 4 genes (TROAP, PCOLCE2, HOXA4, and C1QB) in Hyper-LGs and 14 genes (DYNC1H1, LNX1, RAB37, ALDH3A1, SLC24A4, CP, CEP250, ANK2, DNAI2, MUC13, ACACB, GABRP, STX7, and TTC9) in Hypo-HGs were identified as hub genes.The study of DNA methylation and gene expression provides us a strong support as well as new comprehensive information of MDEGs to the revelation of nasopharyngeal carcinoma's complex pathogenesis. However, further studies are needed to elucidate the biological function of these genes in NPC in the future.