数据报告的文章

前面。Urol。,20.March 2023
秒。泌尿道的肿瘤
卷3 - 2023 | https://doi.org/10.3389/fruro.2023.984967

突变基因在膀胱癌样本编码先天免疫分子识别潜在的生物标记与BCG免疫疗法和受体激动剂

尼娜Mari Gual Pimenta德奎罗斯 ¹,

法比奥Mambelli ¹,

布鲁诺品牌席尔瓦²和

塞尔吉奥·科斯塔奥利维拉 ^{1、3 *}

¹Departamento de Bioquimica e Imunologia研究院Ciencias Biologicas,大学联邦德·米纳斯吉拉斯,贝洛奥里藏特,米纳斯吉拉斯,巴西
²Centro de laboratorio Multiusuarios (CELAM),学院Ciencias Biologicas,大学联邦德·米纳斯吉拉斯,贝洛奥里藏特,米纳斯吉拉斯,巴西
³Departamento de Imunologia研究院Ciencias基于,圣保罗,巴西圣保罗

卡介苗(BCG)免疫疗法治疗膀胱癌(BC)取决于细菌的识别细胞外toll样受体(通常)或分枝杆菌DNA的检测endosomal通常或cGAS-STING通路。受体激动剂与这些先天免疫通路已经开发作为佐剂加强免疫治疗的影响。在先天免疫途径对BCG和其它受体激动剂的作用很重要提出了BC疗法,我们决定研究突变的存在这些通路的主要受体。癌症基因组图谱(TCGA)数据库筛选识别BC-related突变(除了致癌基因),目标,特别是,通常,适配器分子MyD88, cGAS-STING(循环GMP-AMP synthase-stimulator干扰素基因)免疫途径。在公元前1724年条目,80年103突变被发现病例组的影响。TLR9识别和TLR10排名中最常见的突变基因在受影响的情况下在我们的搜索(13每个突变)。通过分析数据,寻找MYD88基因恢复只有1突变输入到数据库中。突变刺痛和注册会计师基因被发现在一个和4例,分别。我们也评估临床数据,包括公元前的病理阶段,从103年条目突变和基因表达。本文试图突出突变基因编码的相关性先天免疫分子BC样本作为潜在生物标志物来预测个体疾病的结果,特别是帮助找到合适的治疗在未来每一个人。

介绍

膀胱移行细胞癌(BC)是一个异构与潜在的恶性肿瘤侵犯膀胱壁的不同层。公元前占所有癌症新发病例的3%,在2020年,它是更频繁地诊断男性比女性(440864新病例)(139756例)(1)。美国癌症联合委员会(与)TNM系统经常被用来描述公元前的阶段根据体检结果,活组织检查,影像检查。BC可以简单地描述为侵入性或non-muscle浸润性膀胱癌(NMIBC)。T(即病理阶段。,T1 to T4b) describes how far the primary tumor has spread through the bladder wall and whether or not it has invaded adjacent tissues (2)。医学干预取决于疾病的病理阶段。浸润性膀胱肿瘤通常被根治。中间或高危患者NMIBC表示的经尿道膀胱肿瘤(TURBT)其次是膀胱内的灌注物卡介苗(BCG)和/或化疗为了防止癌症恶化或复发的风险,根据国际准则(3- - - - - -5)。BCG的众多substrains具有遗传和表型的差异,导致不同的抗肿瘤作用和临床结果的变量。BCG的non-standardization制造和临床协议的变化使不同substrains比较困难。几项研究比较总体存活率和recurrence-free治疗后的生存率与不同substrains在小鼠和人类还没有确凿BCG substrain定义最好的。然而,有一个和谐响应可持续发展维持治疗的重要性和成功控制BC (6- - - - - -9)。

BCG免疫疗法的使用仍然是最有利的干预减少NMIBC复发和进展。然而,相当数量的患者(≈20% - -30%)没有回复最佳治疗,随后和其他人对卡介苗或复发。BCG-unresponsive患者也据报道,预后差(10,11)。BCG的行动取决于正常移行细胞的免疫反应细胞和肿瘤细胞,他们最初的作用在BCG的识别和处理的进一步激活肿瘤微环境中的免疫反应和随后的调制(时差),导致细胞毒性对癌症细胞(12,13)。BCG的识别时间取决于细胞外toll样受体(通常)或分枝杆菌DNA的检测endosomal通常或cGAS-STING(循环GMP-AMP synthase-stimulator干扰素基因)通路(14- - - - - -16)。为了提高治疗,这些先天免疫通路相关受体激动剂和其他途径开发作为佐剂(17- - - - - -19)。将讨论,广泛的先天免疫途径对BC基于BCG治疗很重要和其他受体激动剂提出的新疗法。

尽管努力为危险分层定义一组分子生物标志物和治疗个性化、当前管理仍然依赖于病理分期(公元前20.)。生物标志物可以启用的组合方法的使用,包括组织病理学、膀胱镜检查,尿液细胞学和分子尿测试,提高BC诊断的敏感性(21,22)。癌症基因组图谱(TCGA)数据一直在探索作为一种重要的策略来找到合适的生物标志物(公元前23- - - - - -25)。TCGA我们旨在分析数据库,专注于突变基因编码的先天免疫分子(即。MyD88,通常1 - 10、注册会计师和刺痛)在公元前1724年的条目。我们也评估临床资料包括公元前的病理阶段和基因表达。研究只涉及生物信息学数据分析从人类患者,这可能意味着其他调查了解先天免疫分子和突变有助于确定预后和预测疾病治疗的结果。

方法

公元前TCGA数据库是筛选条目。搜索感兴趣的(即有针对性的免疫基因。,those coding for the adaptor molecule MyD88 and TLRs 1–10, and the刺痛/注册会计师基因突变)。BC案件中,没有一个选择基因突变展示收集的控制分析。数据收集使用数据传输工具API 2022年4月的第一周在表的特点进行进一步的评估。两个独立的研究人员收集和分析数据,以避免偏见。每个案例特点是根据以下变量:ID,突变类型(即。、同义和非同义),(即突变,竞赛。亚洲,黑色,白色,没有报告),(即至关重要的地位。活着的时候,死亡),性别(即。,male, female), AJCC pathological stage (i.e., 1–4b), and gene expression level. Synonymous and non-synonymous mutations (affected cases) were analyzed separately. Manifest files were generated from the filters, and files prefixed with “augmented_star_gene_counts.tsv” were used for gene expression analyses. Columns “tpm_unstranded” were used for extraction of expression values and “gene_name” were used for gene selection. Extracted data were treated using Python 3 libraries, Pandas, Seaborn, and GraphPad Prism. Refined data were plotted as grids, bars, heatmaps, and boxplot graphs for better visualization when fit.

结果

突变在公元前先天免疫分子从人类病例筛选TCGA的数据库

公元前TCGA数据库是筛选条目在2022年4月的第一周。本研究之日起,TCGA包含公开数据集从公元前1724年的病例。最常见的突变基因在这个队列TTN(肌)和TP53(肿瘤蛋白质p53)代码在横纹肌和蛋白质丰富的肿瘤抑制蛋白,分别。尽管这些高度突变基因的相关性,我们的搜索是专门针对突变基因编码的先天免疫分子,这些都是重要的免疫防御的前线,也与一些公元前治疗有关。公元前1724年我们筛选条目通常1 - 10和MyD88基因突变编码,和注册会计师和刺痛基因。公元前案件中,没有一个选择基因突变被用作控制。病例特点和筛查ID、变异类型和数量,种族,至关重要的地位,性别,与病理状态(1-4b)和基因表达水平。从80年的103突变被发现病人在分析人群中,61例的影响包括非同义突变(错义和stop-gain突变)。绝大多数的61例(50/61,82%)影响群体是男性。的重要地位,74%的病人还活着,26%的人都死了。最常见的突变基因的人群TLR9识别和TLR1013,体细胞突变,紧随其后TLR3,TLR5,TLR7,TLR8,11突变,TLR4,10个突变。寻找突变在其他重要的先天免疫分子发现只有一个突变有关MyD88相关基因和一个和4个刺痛和注册会计师基因,分别为(图1)。

图1

图1先天免疫相关基因的改变景观在公元前。公元前TCGA数据库是筛选条目,和103年的先天免疫基因的体细胞突变筛选80例的兴趣。受影响的情况下占了61个人,每一列的网格代表一个案例。横线代表基因,突变基因的数量表示为注册在广场。颜色用来区分错义突变和stop-gained突变。体细胞突变数量由酒吧旁边的网格。“狗#总情况下”代表的总数确定每个基因变异,而“傻瓜#在受影响的情况下”代表了精制每个基因的突变数量,只包括非同义突变。临床数据报告以上每种情况下的电网使用配色方案,和种族,至关重要的地位,和性别进行描述。

我们也评估的临床资料,包括病理阶段的公元前103突变和基因表达。为了分析的分布与病理阶段T疾病的情况下,我们比较分析基因突变情况下,TCGA BC条目没有突变的全部。在分析每个阶段的比例的情况下使用的热图,我们观察到一些总数的情况下(没有突变)被描述为在阶段1或4,和大多数阶段2和3之间均匀分布。然而,当我们评估突变的情况不同TLR(1、2、3、4、6、8和9)基因,我们注意到一个趋势的百分比的增加第三阶段(即。阶段3,3,3 b)。的MyD88和刺痛基因都突变只在一个情况下,分别称为阶段2 b和3 b。最后,在四个病例与突变注册会计师3 b基因,两人描述为阶段,一个阶段3和其他阶段2 b (图2一个)。比较总non-mutated例之间的基因表达和基因突变的兴趣显示了下降趋势的表现TLR2,TLR4,TLR6突变基因的表达增加TLR3突变基因(图2 b)。

图2

图2表型的影响分析先天immune-mutated公元前基因在人类病例。(一)的病理阶段的总影响的情况下被筛选与评估临床病理阶段T数据。(黑色)所示颜色尺度范围从0%至100%(亮黄色所示),说明规范化的突变数量的百分比根据1-4b病理阶段。比较的目的,“总”列表示TCGA公元前的全部条目没有基因突变分析,并为每一个病理阶段数量比例是描述。(B)箱线图显示基因表达分布利用TPM的价值观。在紫色表示情况下,没有选择基因突变;用黄色表示例TLR1 - 10,注册会计师基因突变。为更好地适应和可视化异常值被移除。

先天免疫分子的突变与潜在作为公元前的生物标志物

BCG免疫疗法已被推荐在NMIBC情况下近50年,被宣告至少六个连续灌注物BCG TURBT之后。一项研究分析了免疫反应后六BCG膀胱内的政府。研究表明,最高的肿瘤坏死因子α(TNF-α)检测外周血单核细胞的患者是在第四BCG管理局(26)。激活免疫反应的BCG膀胱是进步的,这表明可能存在免疫记忆的感应(27)。在这项研究中,所有相关的突变病例入侵阶段,和改变这些先天免疫基因表达,突出了研究它们的可行性作为疾病进展的生物标志物。也测试了我们目前的理解,他们将承受多少的影响在公元前muscle-invasive BCG免疫治疗的障碍。我们的主要目标是调查可能的突变分子对BCG干扰反应,还可以与其他受体激动剂提出了癌症免疫疗法。事实上,我们并没有发现突变阶段T1疾病患者样本,BCG治疗建议,可能是一个成功的良好指标卡介苗在这些情况下。然而,与疾病的病例数在最初的阶段,也就是说,舞台T1,或更严重的疾病,也就是说,舞台T4,非常小;相比之下,大多数情况下来自中间阶段疾病患者,T2和T3阶段。因此,不同的样本数量不允许我们得出最后的结论。

不同的先天免疫通路正常上皮细胞和癌细胞BCG识别至关重要,处理,和随后的诱导抗肿瘤反应(12,13)。分枝杆菌脂蛋白和DNA被TLR2和TLR9识别,分别为(28- - - - - -31日);TLR4是需要激活一个鲁棒自适应响应(28,32)。通常作为一个重要的天然免疫与适应性免疫之间的接口。BCG-specific反应影响细胞渗透在时间等具体招聘效应细胞CD8 +细胞毒性T细胞(ctl)和炎症巨噬细胞(13,33- - - - - -35)。所有通常通过MyD88信号通路,除了TLR3,新兵TRIF, TLR4,取决于MyD88和TRIF。MyD88通路激活MAPKs和NF-κB,而TRIF诱发IRF3,因此,I型干扰素生产(15)。cGAS-STING通路包括其他重要的先天免疫途径也由胞质DNA导致I型干扰素释放(16,36)。

我们组曾调查了几个先天免疫的相关性分子皮下鼠标(MB49)治疗卡介苗膀胱肿瘤模型。我们使用不同的基因敲除小鼠(TLR2^{- / -},TLR3^{- / -}TLR4^{- / -},TLR7^{- / -},TLR9识别^{- / -},MyD88^{- / -}、刺^{- / -},注册会计师^{- / -},IFNAR^{- / -},IL-1R^{- / -}半胱天冬酶1/11^{- / -},gasdermin D^{- / -});我们发现只有MyD88必不可少的肿瘤回归和重要的诱导细胞渗透和炎症轮廓调制的时间针对BCG瘤内治疗。MB49癌细胞BCG的内在反应并不相关,但我们假设BCG免疫疗法激活了外在的先天免疫反应的免疫细胞存在于时间,诱导炎症巨噬细胞,导致随后的特定的适应性反应(35)。因此,除了考虑突变在癌症细胞的重要性,也必须评估他们的影响其他免疫细胞存在于时间的函数。同样重要的是要考虑,尽管一些基因等MyD88,刺痛,注册会计师提出了在这个筛选突变比通常少,我们没有评估可能的表观遗传变化。注册会计师和刺痛人类细胞系和组织样本中分析了不同类型的癌症,没有重要的基因突变,但有趣的是,cGAS-STING途径往往是抑制多种癌症表观遗传机制涉及DNA甲基化(37- - - - - -39)。

生物标志物公元前治疗用卡介苗或其他先天免疫受体激动剂

除了这些先天免疫分子的重要性的潜在生物标志物疾病严重程度,我们还需要考虑这些突变为BC使用BCG治疗预后生物标记或其他先天免疫受体激动剂。治疗瘤内刺佐剂管理控制不同的肿瘤模型,可能通过直接激活刺在身上,导致免疫反应的激活由树突cell-dependent ctl (40- - - - - -42)。有很多尝试激活一种有效的抗肿瘤反应使用刺受体激动剂(43,44)。另一个策略提出了重组BCG-overexpressing刺受体激动剂(c-di-AMP),诱导一个健壮的炎性巨噬细胞轮廓和训练有素的免疫反应在公元前小鼠模型(19)。公元前toll样受体激动剂开发候选人改善治疗,像保利(我:C)激活I型干扰素通过TLR3 (45,46),Polyporus多糖(PPS)激活巨噬细胞通过TLR4 / NF-κB信号通路(47),tmx - 101和tmx - 102的行为通过TLR7 (17,48),CpG诱发TLR9识别(18)和(14,49)。TLR10是最难理解的TLR家族成员与其他通常形成二聚体。TLR10配体仍在研究,它可能有助于调节赞成和抗炎反应(50,51)。toll样受体激动剂也应该被视为潜在的活化剂BCG-induced先天免疫记忆(52)。

大多数的研究评估TLR激活标记间接通过测量尿液和血液中细胞因子,很少研究评估通常的表达在肿瘤细胞刺激与卡介苗或其他受体激动剂(53)或在患者样本。TLR4的表达水平,TGF-β1,IFN-γ,TNF-α评估样本的膀胱肿瘤和邻近组织来自50个病人的影响。结果表明,癌症细胞TLR4的表达水平降低,TGF-β1,IFN-γ,TNF-α,TLR4表达相同的低收入和高档癌症(54)。然而,另一个健壮的研究,分析了表达式通常1 - 10在24移行细胞癌样本和46 non-tumoral膀胱组织样本恰恰相反,通常2 - 7表达的增加和TLR10癌症样本。调查还发现,IL-1β、il - 6和引发从癌症患者尿液中细胞因子水平更高,但这TLR在癌症患者的尿液中表达水平的完全相反在组织样本(55)。通常作为生物标记物的使用仍然是一个挑战,需要进一步的调查在不同病理阶段,治疗。

先天免疫途径评估癌症可能会考虑新的癌症免疫疗法的发展。我们从TCGA公元前1724年评估条目,确定80年103个突变病例组的影响。TLR9识别和TLR10排名中最常见的突变基因。比较所有non-mutated病例之间的基因表达谱和基因突变的兴趣显示了下降趋势的表现TLR2,TLR4,TLR6突变基因的表达增加TLR3突变基因。虽然TLR9识别和TLR10基因突变最多的,这些受体的基因表达没有明显不同。我们研究的局限性包括事实,它只涉及到生物信息学分析的数据从人类患者TCGA可用的数据库。另一个限制是,我们不能关联,TCGA突变和BCG治疗,因为我们没有访问所有数据从这些患者BCG和我们不能假定他们接受相同的标准化协议。我们也加强的必要性相关基因突变,蛋白质表达,并为未来的研究表观遗传修饰。然而,我们的研究结果强调的重要性,未来的实验研究证实了这些突变作为生物标记在预测个体疾病结果和临床意义与BCG和其他受体激动剂提出了BC疗法作为佐剂。

数据可用性声明

公开的数据集进行分析。TCGA TCGA膀胱癌队列数据从数据库可用https://www.cancer.gov/tcga。

作者的贡献

本研究NQ、调频等概念。NQ和调频负责数据管理和形式分析。b进行了生物信息学分析。NQ、调频,所以写了草稿和最后的手稿。所有作者的文章和批准提交的版本。

资金

这项研究是由“慰问Nacional de Desenvolvimento Cientı́fico e Tecnológico”(赠款150154/2021-6和303044/2020-9),“Coordenaçao de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nı́韦尔优越”(格兰特88887.642827 / 2021 - 00),“Fundacao德帕罗尽管Estado de Sao Paulo”(赠款2017/24832-6和2023/02577-5),和“Pro-Reitoria de尽管e Inovacao”圣保罗大学。

确认

我们感谢TCGA的免费使用数据库。

的利益冲突

作者声明,这项研究是在没有进行任何商业或财务关系可能被视为一个潜在的利益冲突。

出版商的注意

本文表达的所有索赔仅代表作者,不一定代表的附属组织,或出版商、编辑和审稿人。任何产品,可以评估在这篇文章中,或声称,可能是由其制造商,不保证或认可的出版商。

引用

1。唱H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram我Jemal,等。2020年全球癌症统计数据:Globocan估计36癌症的发病率和死亡率全球185个国家。CA癌症中国(2021)71 (3):209 - 49。doi: 10.3322 / caac.21660