統合バイオインフォマティクス解析による膀胱癌の主要予後遺伝子としてのGSNとLAMC2の同定

Identification of GSN and LAMC2 as Key Prognostic Genes of Bladder Cancer by Integrated Bioinformatics Analysis.

• Jia-Lian Yang
• Charles C N Wang
• Jia-Hua Cai
• Che-Yi Chou
• Yu-Chao Lin
• Chin-Chuan Hung

抄録

膀胱癌は、その病態と進行のメカニズムを持つ一般的な悪性腫瘍である。本研究では、膀胱癌の特定のサブタイプにおいて、進行・増殖を制御する中心的なモジュレーターである予後ハブ遺伝子を同定することを目的とした。ハブ候補遺伝子の同定は、重み付け遺伝子共発現ネットワーク解析を行い、自由スケールの遺伝子共発現ネットワークを構築した。遺伝子発現オムニバスデータベースのGSE97768の遺伝子発現プロファイルを用いた。予後とハブ遺伝子との関連は、The Cancer Genome Atlasデータベースを用いて評価した。膀胱癌疾患と有意に関連する遺伝子発現モジュールは、赤色モジュール（ヒト腺癌リンパ節転移）、ダークトゥルキオイスモジュール（悪性度2の癌）、ライトグリーンモジュール（悪性度3の癌）、ロイヤルブルーモジュール（移行期細胞癌リンパ節転移）の4つであった。グレード2がんではラミニンサブユニットγ-2（LAMC2）、グレード3がんではゲルゾリン（GSN）、移行期細胞がんリンパ節転移ではホメオドメイン相互作用型プロテインキナーゼ2（HIPK2）が同定された。その後、Human Protein Atlas（HPA）データベースを用いて、腫瘍組織内のLAMC2およびGSNのタンパク質レベルをそれぞれダウンレギュレーションおよびアップレギュレーションしました。これらの結果から、LAMC2とGSNは、この疾患の特定のサブタイプにおける情報伝達の中心的なモジュレーターであることが示唆された。

Bladder cancer is a common malignancy with mechanisms of pathogenesis and progression. This study aimed to identify the prognostic hub genes, which are the central modulators to regulate the progression and proliferation in the specific subtype of bladder cancer. The identification of the candidate hub gene was performed by weighted gene co-expression network analysis to construct a free-scale gene co-expression network. The gene expression profile of GSE97768 from the Gene Expression Omnibus database was used. The association between prognosis and hub gene was evaluated by The Cancer Genome Atlas database. Four gene-expression modules were significantly related to bladder cancer disease: the red module (human adenocarcinoma lymph node metastasis), the darkturquioise module (grade 2 carcinoma), the lightgreen module (grade 3 carcinoma), and the royalblue module (transitional cell carcinoma lymphatic metastasis). Based on betweenness centrality and survival analysis, we identified laminin subunit gamma-2 (LAMC2) in the grade 2 carcinoma, gelsolin (GSN) in the grade 3 carcinoma, and homeodomain-interacting protein kinase 2 (HIPK2) in the transitional cell carcinoma lymphatic metastasis. Subsequently, the protein levels of LAMC2 and GSN were respectively down-regulated and up-regulated in tumor tissue with the Human Protein Atlas (HPA) database. Our results suggested that LAMC2 and GSN are the central modulators to transfer information in the specific subtype of the disease.