ヒ素関連膀胱癌におけるハブ遺伝子のスクリーニングと薬物の予測：インシリコ研究

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J Trace Elem Med Biol.2020 Jul;62:126609. S0946-672X(20)30174-7. doi: 10.1016/j.jtemb.2020.126609.Epub 2020-07-03.

ヒ素関連膀胱癌におけるハブ遺伝子のスクリーニングと薬物の予測：インシリコ研究

Screening of hub genes and prediction of putative drugs in arsenic-related bladder carcinoma: An in silico study.

Liang Zhang
Yan Zhou
Jingfang Zhang
Aoshuang Chang
Xianlu Zhuo

PMID: 32663744 DOI: 10.1016/j.jtemb.2020.126609.

抄録

背景:

無機ヒ素（iAs）は、複雑なメカニズムで細胞の悪性化を誘発することが明らかになっている。そこで、我々は、バイオインフォマティクスの手法を用いて、無機ヒ素誘発性膀胱癌（BC）の可能性のある分子、経路、治療薬を検討することを目的とした。

BACKGROUND: Evidence showed that inorganic arsenic (iAs) can trigger malignant transformation in cells with complex mechanisms. Thus, we aimed to investigate the possible molecules, pathways and therapeutic drugs for iAs-induced bladder cancer (BC) by using bioinformatics approaches.

方法:

マイクロアレイを用いたデータを解析し、iAs関連BC細胞と対照細胞の間で発現が異なる遺伝子(DEG)をスクリーニングした。次に、DEGの役割をアノテーションし、タンパク質-タンパク質相互作用ネットワークを用いてハブ遺伝子をスクリーニングした。さらに、ハブ遺伝子の中から予後予測値を評価することで、重要な遺伝子を選択した。その後、CMAP解析を用いて潜在的な薬剤を予測した。

METHODS: Microarray-based data were analyzed to screen the differentially expressed genes (DEGs) between iAs-related BC cells and controls. Then, the roles of DEGs were annotated and the hub genes were screened out by protein-protein interaction network. The key genes were further selected from the hub genes through an assessment of the prognostic values. Afterward, potential drugs were predicted by using CMAP analysis.

結果:

データセット（GSE90023）を解析したところ、アップレギュレーションされた21個のDEGとダウンレギュレーションされた47個のDEGが生成され、これらのDEGは様々なシグナル伝達経路に富むものであった。これらのDEGのうち、WNT7B、SFRP1、DNAJB2、ATF3を含む4つのハブ遺伝子は、BC患者の予後不良を予測する可能性があることから、重要な遺伝子として同定された。最後に、カンタリジンはiAsによる尿路上皮細胞の悪性化を逆転させる可能性があると予測された。

RESULTS: Analysis of a dataset (GSE90023) generated 21 upregulated and 47 downregulated DEGs, which were enriched in various signaling pathways. Among the DEGs, four hub genes including WNT7B, SFRP1, DNAJB2, and ATF3, were identified as the key genes because they might predict poor prognosis in BC patients. Lastly, Cantharidin was predicted to be a potential drug reversing iAs-induced malignant transformation in urinary epithelium cells.

結論:

本研究では、無機ヒ素が尿上皮細胞の悪性化に関与するいくつかのハブ遺伝子を発見し、無機ヒ素の毒性の予防や治療のためのいくつかの小さな薬剤を予測した。

CONCLUSION: The present study found several hub genes involved in iAs-induced malignant transformation in urinary epithelium cells, and predicted several small agents for iAs toxicity prevention or therapy.