大腸腺癌のバイオマーカーのネットワークベースの同定

Network-based identification of biomarkers for colon adenocarcinoma.

• Fuyan Hu
• Qing Wang
• Zhiyuan Yang
• Zeng Zhang
• Xiaoping Liu

抄録

背景:

世界で最も死亡率の高いがんの一つとして、大腸がんの予防と治療には大きな課題が残されています。ハイスループット技術の急速な発展に伴い、結腸がんの新しいバイオマーカー同定は新たな機会と課題に直面しています。

BACKGROUND: As one of the most common cancers with high mortality in the world, we are still facing a huge challenge in the prevention and treatment of colon cancer. With the rapid development of high throughput technologies, new biomarkers identification for colon cancer has been confronted with the new opportunities and challenges.

方法:

我々はまず、単一のサンプルの遺伝子発現プロファイルに基づいて個別のネットワークを構築できるサンプル特異的ネットワーク(SSN)法を用いて、大腸腺癌(COAD)のサンプルごとに機能ネットワークを構築した。その機能ネットワークから機能性遺伝子と相互作用をそれぞれ同定した。

METHODS: We firstly constructed functional networks for each sample of colon adenocarcinoma (COAD) by using a sample-specific network (SSN) method which can construct individual-specific networks based on gene expression profiles of a single sample. The functional genes and interactions were identified from the functional networks, respectively.

結果:

機能性遺伝子の機能と相互作用を調べるために、分類とサブタイプ化を行った。分類の結果、機能性遺伝子は診断用バイオマーカーとして利用できることが示された。また、サブタイプはそれぞれ異なるメカニズムを示しており、各サブタイプの代表的な遺伝子の機能解析と経路エンリッチメント解析によって明らかになった。また、サブタイプ特異的な臨床的特徴や突然変異の特徴など、サブタイプ特異的な分子パターンも検出された。最後に、12の機能遺伝子と13の機能的エッジはCOADの生存率と関連しており、予後バイオマーカーとしての役割を果たすことができた。

RESULTS: Classification and subtyping were used to test the function of the functional genes and interactions. The results of classification showed that the functional genes could be used as diagnostic biomarkers. The subtypes displayed different mechanisms, which were shown by the functional and pathway enrichment analysis for the representative genes of each subtype. Besides, subtype-specific molecular patterns were also detected, such as subtype-specific clinical and mutation features. Finally, 12 functional genes and 13 functional edges could serve as prognosis biomarkers since they were associated with the survival rate of COAD.

結論:

結論として、構築された機能ネットワークにおける機能遺伝子と相互作用は、COADの新しいバイオマーカーとして利用できる可能性がある。

CONCLUSIONS: In conclusion, the functional genes and interactions in the constructed functional network could be used as new biomarkers for COAD.