膵臓がん患者における血清マーカーの質量分析に基づくiTRAQ分析

Mass spectrometry-based iTRAQ analysis of serum markers in patients with pancreatic cancer.

• Kai Jia
• Xia Zhao
• Xueyi Dang

抄録

患者の転帰を改善するためには、膵臓がん（PC）の早期発見のためのバイオマーカーが必要である。本研究では、プロテオミクスを用いて膵臓がん診断のための血清バイオマーカーを同定し、基礎となる病理メカニズムを明らかにし、膵臓がんの早期診断のための信頼性の高いデータを提供することを目的としています。PC患者と健常者の血清サンプルを比較するために、相対定量および絶対定量のためのアイソバリックタグと二次元液体クロマトグラフィー-タンデム質量分析法を用いた。生データ処理にはMascotとScaffoldを、遺伝子オントロジー（GO）解析にはPantherを使用した。Igenuity Pathway Analysis (IPA) を用いて、標準的な経路とタンパク質-タンパク質相互作用を評価しました。合計76個の異なる発現を持つタンパク質が同定された。候補タンパク質である DNA 修復タンパク質 50 (RAD50) は、PC 患者では健常者と比較して上昇していた。また、PCではトランスフォーミング成長因子-β1（TGF-β1）とアポトーシスプロテアーゼ活性化因子1（APAF-1）の発現が低下していた。GO解析の結果、PCでは細胞外マトリックスが増加し、受容体の機能や酵素制御が増加し、さらに核酸結合転写因子活性が低下していることが明らかになりました。IPA解析では、肝X受容体/レチノイドX受容体（RXR）活性化、マクロファージにおける一酸化窒素と活性酸素種の産生、凝固系、急性期応答シグナル伝達、リポ多糖/インターロイキン-1によるRXR機能の阻害がカノニック経路として有意に変化していることが明らかになった。結論として、RAD50、TGF-β1、APAF1は早期PCの診断のためのバイオマーカー候補である。本研究の結果は、PCの将来的な治療薬の同定に役立つ可能性がある。

Early biomarkers for pancreatic cancer (PC) detection are required in order to improve patient outcomes. The present study aimed to identify serum biomarkers for PC diagnosis using proteomics, unveil the underlying pathological mechanisms and provide reliable data for the early diagnosis of PC. Isobaric tags for relative and absolute quantification and two-dimensional-liquid chromatography-tandem mass spectometry were used to compare serum samples from patients with PC and healthy individuals. Mascot and Scaffold were used for raw data processing, and Panther for gene ontology (GO) analysis. Igenuity Pathway Analysis (IPA) was utilized to assess canonical pathways and protein-protein interactions. In total, 76 differentially expressed proteins were identified. The candidate protein DNA repair protein 50 (RAD50) was elevated in patients with PC compared with healthy individuals. In addition, transforming growth factor-β1 (TGF-β1) and apoptotic protease activating factor 1 (APAF-1) were downregulated in PC. GO analysis revealed that the extracellular matrix was increased in PC, as well as receptor function and enzyme regulation; additionally, reduced nucleic acid binding transcription factor activity was observed. IPA analysis demonstrated that the significantly altered canonic pathways were liver X receptor/retinoid X receptor (RXR) activation, the production of nitric oxide and reactive oxygen species in macrophages, the coagulation system, acute phase response signaling and lipopolysaccharide/interleukin-1 mediated inhibition of RXR function. To conclude, RAD50, TGF-β1 and APAF1 are candidate biomarkers for the diagnosis of early PC. The results from the present study could help identify future therapeutic drugs for PC.

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