Meme kanserinin histolojik ve patolojik alt tiplerinin meta-analiz yöntemine dayalı miRNA imzaları ile sınıflandırılması

Abstract

mikroRNA'lar (miRNA) gen ifadesini transkripsiyon sırasında ya da transkripsiyon sonrası düzenleyen küçük RNA molekülleridir. mikroRNA'lar, gelişim, hücre bölünmesi, hücre başkalaşması ve programlı hücre ölümü gibi biyolojik işlerde önemli roller üstlenmektedir. Bu doğrultuda değişen miRNA ifadesinin kanser gibi hastalıkların oluşumuna katkısı olması muhtemeldir ve yapılan çalışmalar miRNA'ların sadece kanser oluşumunda değil kanser gelişiminde de etkili olduklarını göstermektedir. Yoğunlaşmakta olan miRNA çalışmaları, miRNA klonlaması, kantitatif PZR ve mikrodizin gibi teknikleri kullanarak miRNA ifade profillerinin araştırılmasına olanak sağlamış ve bu araştırmaların sonucunda meme kanserinin de dahil olduğu pek çok kanser türünde anormal miRNA ifade profillerinin varlığı gösterilmiş ve onaylanmıştır. Bu çalışma meme kanserinde miRNA mikrodizin verilerini bir araya getiren ilk meta-analiz çalışmasıdır. Meme kanseri ile ilgili şimdiye kadar yapılmış, verilerine ve klinik bilgilerine ulaşılabilen miRNA mikrodizin çalışmaları, geliştirilen ANOVA temelli ve sıralama tabanlı meta-analiz yöntemi uygulanarak bir araya getirilmiş ve meme kanserinin alt tipleri için belirteç adayı miRNA'lar ortaya çıkartılmıştır (meta-miRNA). Elde edilen miRNA'ların hedef genlerinin belirlenmesi ve yolak analizlerinin yapılması, miRNA'ların meme kanseri oluşumu ve gelişimindeki rollerine açıklık getirmektedir. Ayrıca geliştirilen meta-analiz yöntemi meme kanserinde yapılmış olan ifade mikrodizin verilerine de uygulanmış ve yine meme kanseri alt tiplerinde ifade farklılıkları gösteren transkriptler (genler) ortaya çıkartılmıştır (meta-gen). Meta-miRNA'ların hedef genlerini meta-gen'ler ile kıyaslama imkanı da sağlayan bu çalışma ile meme kanserinde miRNA imzalarının bulunmasının yanı sıra miRNA-mRNA ilişkisi de açıklanmaya çalışılmıştır. Meta-miRNA'lar ve meta-mRNA'lar için doğrulama çalışmaları meme dokularında eş-zamanlı PZR yöntemi ile gerçekleştirilmiştir. Meta-analiz sonucu ortaya çıkan ve hepsi let-7 ailesine ait miRNA'ların, bağımsız tümörler ile yapılan eş-zamanlı PZR çalışması ile meme kanseri tümör dereceleri için belirteç adayı olduğu onaylanmıştır. Ayrıca meta-miRNA'ların hedeflerinin meta-analiz sonucu elde edilen meta-mRNA listeleri ile büyük ölçüde ortaklık gösterdiği bulunmuştur. Yolak analizleri sonucunda ortak hedeflerin istatistiksel olarak anlamlı şekilde hücre döngüsü, MAPK, Jak-STAT ve TGF-beta sinyal yolakları gibi kanserde önemi bilinen yolaklarda rol aldığı gösterilmiştir. Hedef genler ile gerçekleştirilen eş-zamanlı PZR sonuçları ve biyoinformatik analizler de meta-analiz sonuçlarını doğrular niteliktedir.

MicroRNAs (miRNAs) are small RNA molecules that regulate gene expression post-transcriptionally. MicroRNAs play a key role in diverse biological processes, including development, cell proliferation, differentiation, and apoptosis. Accordingly, altered miRNA expression is likely to contribute to human disease, cancer formation and also progression. Intensifying research in miRNA studies, using a range of techniques including miRNA cloning, quantitative PCR and microarrays has resulted in the identification and confirmation of abnormal miRNA expression in a number of human malignancies including breast cancer This is the first meta-analysis study that combines miRNA microarray studies conducted in breast cancer. In this study, the breast cancer miRNA microarray studies were collected according to the availability of their raw data and combined by an ANOVA dependent ranking-based meta-analysis to find out candidate miRNA biomarkers (meta-miRNAs) that classify breast cancer into subtypes. The targets of meta-miRNAs were found and pathway analysis was performed with these target genes, which explained the roles of miRNAs in the development and progression of breast cancer. Furthermore the same meta-analysis approach was applied to the mRNA microarray studies in breast cancer and meta-genes that could classify breast cancer tumors into subtypes were demonstrated. With this study in addition to the identification of miRNA signatures the relation between miRNAs and mRNAs was also explained. The validation studies both for meta-miRNAs and meta-mRNAs were performed by qRT-PCR analysis. The qRT-PCR studies performed with independent breast tumors confirmed the potential biomarker role of let-7 family members in grade classification in breast cancer. Additionally the targets of meta-miRNAs were found to be highly correlated with the meta-mRNAs. The pathway analysis results showed that most of the common genes between miRNA targets and mRNAs were taking part in cancer related pathways like cell cycle, MAPK, Jak-STAT and TGF-beta. The qRT-PCR studies together with bioinformatic analyses confirmed the results of meta-analysis study