バイオインフォマティクス解析を用いた膀胱癌における細胞分裂周期20のバイオマーカー候補および治療標的候補としての同定

Identification of Cell Division Cycle 20 as a Candidate Biomarker and Potential Therapeutic Target in Bladder Cancer Using Bioinformatics Analysis.

• Peilin Shen
• Xuejun He
• Lin Lan
• Yingkai Hong
• Mingen Lin

抄録

目的:

膀胱がん（BC）は遺伝子レベルでは非常に不均質で複雑であるため、バイオマーカーや治療ターゲットとなる遺伝子を探索することが現実的である。

PURPOSE: As Bladder Cancer (BC) is very heterogeneous and complicated in the genetic level, exploring genes to serve as biomarkers and therapeutic targets is practical.

材料と方法:

Gene Expression Omnibus (GEO)を検索し、対象となるマイクロアレイデータをダウンロードした。その結果、重複する DEG を同定し、Gene Ontology (GO)、Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG)、Protein-Protein-Protein Interaction (PPI)、ハブ遺伝子の同定などの解析を行った。また、ハブ遺伝子は、OncomineとGene Expression Profiling Interactive AnalysisデータベースでのmRNA発現比較、The Human Protein Atlasでのプロテオミクスに基づく検証、GEOとOncolncデータベースでの生存解析を行った。

MATERIALS AND METHODS: We searched Gene Expression Omnibus (GEO) and downloaded the eligible microarray datasets. After intersection analysis for identified differentially expressed genes (DEGs) of included datasets, overlapped DEGs were identified and subsequently analyzed with Gene Ontology (GO), Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes (KEGG), Protein-Protein Interaction (PPI) and hub genes identification. Hub genes were further analyzed with mRNA expression comparation in Oncomine and Gene Expression Profiling Interactive Analysis database, proteomics-based validation in The Human Protein Atlas and survival analysis in GEO and Oncolnc database.

結果:

5つのGEOデータセットを解析し、GO解析とKEGG解析の結果、細胞周期経路や関連用語に富む76個のオーバーラップDEGを459個のエッジでPPIネットワークにマッピングして同定した。その結果、サイクリン依存性キナーゼ1（CDK1）、ユビキチン結合酵素E2C（UBE2C）、細胞分裂サイクル20（CDC20）、微小管核形成因子（TPX2）、細胞分裂サイクル関連8（CDCA8）の5つのハブ遺伝子のうち、CDC20とCDCA8はmRNAの発現比較とプロテオミクスに基づく検証で有意であることが確認された。しかし、GEOおよびOncolncデータベースではCDC20のみが予後的に有意であると考えられた。

RESULTS: We analyzed 5 eligible GEO datasets and identified 76 overlapped DEGs mapped into PPI network with 459 edges which were mainly enriched in cell cycle pathway and related terms in GO and KEGG analysis. Among 5 identified hub genes, which are Cyclin-Dependent Kinase 1 (CDK1), Ubiquitin-Conjugating Enzyme E2 C (UBE2C), Cell Division Cycle 20 (CDC20), Microtubule Nucleation Factor (TPX2) and Cell Division Cycle Associated 8 (CDCA8); CDC20 and CDCA8 were confirmed as significant in mRNA expression comparation and proteomics-based validation. However, only CDC20 was considered prognostically significant in both GEO and Oncolnc database.

結論:

今回の研究では、CDC20とCDCA8がBCの診断バイオマーカー候補として同定されたが、CDC20のみが予後的に有用であることが確認されており、予後バイオマーカー候補および治療標的としての可能性がある。しかし、今後の検証研究が不可欠である。

CONCLUSIONS: CDC20 and CDCA8 were identified as candidate diagnostic biomarkers for BC in the presented study; however, only CDC20 was validated as prognostically valuable and may possibly serve as a candidate prognostic biomarker and potential therapeutic target. Still, further validation studies are essential and indispensable.

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