Karaciğer kanserinin klinik prognozu ve anahtar patojenik genlerin taranmasına dayalı geleneksel Çin tıbbı ile hedefe yönelik tedavi üzerine biyoinformatik çalışma
Primer karaciğer kanseri dünya çapında kansere bağlı ölümlerin üçüncü önde gelen nedenidir ve hepatosellüler karsinom (HCC) primer karaciğer kanserinin en yaygın türüdür. Risk faktörleri arasında başlıca hepatit B virüsü (HBV)/hepatit C virüsü (HCV) enfeksiyonu, uzun süreli aşırı alkol tüketimi, Aspergillus flavus ile kontamine olmuş gıda tüketimi, çeşitli nedenlerden kaynaklanan karaciğer sirozu ve ailede hepatoselüler karsinom öyküsü yer almaktadır. Hepatoselüler karsinomun erken teşhisi genellikle klinik uygulamada yaygın olarak kullanılan biyobelirteçlere dayanır. Biyobelirteçler çoğunlukla serum, plazma, dokulardaki mikroRNA'lar, mutasyona uğramış genler, proteinler vb. kaynaklıdır. Karaciğer kanseri teşhisi konulan birçok hasta genellikle geç rezeke edilemeyen evrededir. Palyatif tedaviden sonra, medyan sağkalım süresi sadece 6-12 aydır ve 5 yıllık sağkalım oranı sadece 10%'dir. Bu nedenle, karaciğer kanserinin temel patojenik genlerinin taranması, karaciğer kanserli hastalarda erken tanı ve karaciğer kanseri prognozunun analizi için önemli klinik öneme sahiptir.

Yüksek verimli dizileme teknolojisinin hızlı gelişimi, biyomedikal biliminin araştırma modunu değiştirmiştir. Gen dizilimi, tümörlerin patogenezi gibi tümör biyolojisi konularında yeni bir anlayış sağlar ve tümörlerin teşhisi, prognozu ve tedavi seçimi için önemli referans değerine sahiptir. Biyoinformatik algoritmalar, yüksek verimli omik verilerin işlenmesi için çok önemlidir. Bu çalışma, yüksek verimli gen çipi veri madenciliğini başlangıç noktası olarak almakta, biyoinformatik algoritma bilgisini tanıtmakta, GEO veri tabanından karaciğer kanseri ile ilgili veri kümelerini elde etmekte ve karaciğer kanseri dokusu ile normal karaciğer dokusu arasında diferansiyel olarak ifade edilen genleri analiz etmektedir. Diferansiyel olarak ifade edilen genlerden karaciğer kanserinin anahtar patojenik genlerini daha fazla taramak, anahtar genlerin biyolojik işlevlerini ve sinyal yolaklarına, mutasyonlara, immün infiltrasyona katılımlarını ve klinik prognoz üzerindeki etkilerini araştırmak ve karaciğer kanserinin tedavisi için potansiyel geleneksel Çin ilaçlarını daha fazla taramak, karaciğer kanserinin klinik teşhisi, tedavisi ve prognoz kararı için teorik referans ve bilimsel temel sağlamayı amaçlamaktadır.

 

Karaciğer kanseri dünya çapında en yaygın kanserlerden biridir ve her yıl yaklaşık 840000 kişi bu hastalığa yakalanmakta ve en az 780000 kişi bu nedenle hayatını kaybetmektedir. Çin, hepatitin yaygın olduğu büyük bir ülkedir. Hepatit görülme oranındaki artış karaciğer kanseri hastalarının sayısını da artırmıştır. Dünyadaki karaciğer kanseri hastalarının yaklaşık 50%'si Çin'den gelmektedir. Şu anda, erken karaciğer kanserinin tedavisi esas olarak cerrahi rezeksiyon, radyofrekans ablasyonu ve karaciğer naklini içermektedir. Orta evrede genellikle cerrahi, radyofrekans ablasyonu, hedefe yönelik tedavi, immünoterapi ve kemoterapi gibi çeşitli yöntemlerin bir kombinasyonu kullanılır; geç evrede ise çoğunlukla destekleyici tedavi benimsenir. Karaciğer kanseri, nüks oranı çok yüksek olan kötü huylu bir tümördür. Cerrahi rezeksiyon gibi radikal tedavi yöntemleri ile 5 yıl içinde nüks oranı hala 77% kadar yüksektir. Bu nedenle, geleneksel Çin ve Batı tıbbı ve geleneksel Çin tıbbı kombinasyonu ile klinik tedavi düşünülebilir. Geleneksel Çin tıbbının karaciğer kanseri için özel bir terimi yoktur. Belirtilerine dayanarak, genellikle "sendrom farklılaşması", "karaciğer birikimi", "sarılık" ve "şişme" gibi bir hastalık kategorisi olarak sınıflandırılır. Karaciğer kanserinin geleneksel Çin tıbbı ile tedavisi, geleneksel Çin tıbbı bileşiğinin tedavisini, birim Çin tıbbı / geleneksel Çin patentli ilaçların ve basit preparatların tedavisinin yanı sıra akupunktur ve yakı ve akupunktur noktası uygulaması gibi harici tedaviyi içerir; Geleneksel Çin tıbbı ve Batı tıbbının kombinasyonu, komplikasyonları azaltmak, yan etkileri hafifletmek ve tümör nüksünü ve metastazı geciktirmek için esas olarak cerrahi tedavi ile birlikte geleneksel Çin tıbbını, radyofrekans ablasyonu ile birlikte geleneksel Çin tıbbını, hedefe yönelik tedavi ile birlikte geleneksel Çin tıbbını ve kemoterapi ile birlikte geleneksel Çin tıbbını içerir. Bu makale, biyoinformatikle ilgili bilgileri kullanarak, patojenik anahtar genlerini çıkararak ve karaciğer kanseri prognozunda anahtar genlerin önemini analiz ederek moleküler mekanizma seviyesinden karaciğer kanseri çip veri setini analiz etmektedir. Ayrıca, karaciğer kanserini tedavi etmek için potansiyel geleneksel Çin ilaçları anahtar gen taraması yoluyla taranmaktadır. Bu çalışma, karaciğer kanserinin ayırıcı tanısı, prognozu ve tedavisi için bilimsel temel ve referans sağlamayı amaçlamaktadır.

GO fonksiyonel ve KEGG yol zenginleştirme analizi, farklı şekilde ifade edilen genlerin esas olarak p53, mTOR, ErbB vb. sinyal yollarını içeren bağışıklık tepkisi, enflamatuar tepki ve hücre yapışması gibi biyolojik süreçlerde yer aldığını ortaya koymuştur. Araştırmalar, tümör testis antijeni ve Sal benzeri protein 4 ile spesifik T hücreleri arasındaki reaksiyonun erken karaciğer kanserinin kontrolünde önemli bir rol oynayabileceğini göstermiştir; Karaciğerde nükleotid de bağlayıcı oligomerizasyon alanı 2'nin silinmesi, iltihaplanma, DNA hasarı ve genomik kararsızlık yoluyla karaciğer kanserinin oluşumunu indükleyebilir; NK hücrelerinden türetilen interferon - γ, HBV transgenik farelerde epitelyal hücre yapışma molekülü epitelyal mezenkimal geçiş süreci yoluyla karaciğer kanserinin oluşumunu teşvik edebilir; Ek olarak, çalışmalar miR-621'in p53 sinyal yolunu aktive ederek karaciğer kanseri hücrelerinin radyosensitivitesini artırabileceğini göstermiştir; Yüksek oranda ifade edilen proteozom aktivite alt birimi 4, mTOR sinyal yolu aracılığıyla karaciğer kanseri hücrelerinin çoğalmasını teşvik edebilir; Epitelyal V benzeri antijen 1, ErbB3-PI3K sinyal yolunu yukarı doğru düzenleyebilir, böylece karaciğer kanserinin ilerlemesini ve metastazını teşvik edebilir.

Protein etkileşim analizi, karaciğer kanseri dokularında yüksek oranda ifade edilen 10 anahtar geni tanımlamıştır: CDC20 CCNB2、CCNB1、BUB1、BIRC5、AURKA、TOP2A、NCAPH、CDK1。 Bu 10 anahtar genin prognostik analizi, anahtar genlerin yüksek ifade grubunun karaciğer kanseri hastalarının genel sağkalımını önemli ölçüde azalttığını ortaya koymuştur, ve bu anahtar genler karaciğer kanserinin patolojik analiz sonuçları ile pozitif korelasyon göstermiştir. Araştırmalar, karaciğer kanseri dokularında CDC20 ekspresyonunun normal dokulardakinden daha yüksek olduğunu (P<0.05) ve CDC20 ekspresyonu yüksek olan karaciğer kanseri hastalarının daha düşük genel sağkalım oranına sahip olduğunu göstermiştir; Araştırmalar, yüksek CCNB2 seviyelerine sahip karaciğer kanseri hastalarının, düşük CCNB2 seviyelerine sahip olanlara kıyasla daha kısa 5 yıllık genel sağkalım ve hastalıksız sağkalıma sahip olduğunu göstermiştir; Diğer çalışmalar, karaciğer kanseri dokularında daha yüksek BUB1B seviyelerinin tespit edilebileceğini ve BUB1B'nin aşırı ekspresyonunun olumsuz klinik ve patolojik belirtilerle pozitif ilişkili olduğunu göstermiştir.

Daha ileri ifade doğrulaması ve 10 anahtar genin mutasyon analizi, karaciğer kanseri dokularında yüksek oranda ifade edildiklerini, CDC20, CCNB1, TOP2A ve NCAPH protein ifade seviyelerinin karaciğer kanseri dokularında değişen derecelerde arttığını ortaya koymuştur; Ayrıca, karaciğer kanseri dokularında anahtar genlerde belirli bir derecede mutasyon vardır ve bu mutasyona uğramış anahtar geni taşıyan karaciğer kanseri hastaları daha kötü bir prognoza sahiptir. Anahtar genlerin immün hücre infiltrasyon analizi, anahtar genlerin ifadesinin B hücreleri, CD8+T hücreleri, CD4+T hücreleri, makrofajlar, nötrofiller ve dendritik hücrelerin infiltrasyon derecesi ile pozitif korelasyon gösterdiğini ortaya koymuştur. Yang Gang ve arkadaşları karaciğer kanseri dokularında CDC20'nin protein ekspresyon seviyesini tespit etmek için immünohistokimya kullanmış ve sonuçlar hepatoselüler karsinom örneklerinin 59.2%'sinde CDC20'nin yüksek ekspresyonunun gözlendiğini göstermiştir. Rong Min Hua ve arkadaşları, CCNB1'in mRNA ve proteininin hepatoselüler karsinom dokularında aşırı eksprese edildiğini ve CCNB1'in DNA replikasyonunu düzenleyerek HCC'nin hücre döngüsüne katılabileceğini bulmuşlardır. Bu sonuçlar, bu makalede tahmin edilen sonuçların iyi bir güvenilirliğe ve doğruluğa sahip olduğunu göstermektedir.

Potansiyel terapötik ilaçların tarama sonuçları, CCNB1, BIRC5, CDK1 ve CDC20'nin çok sayıda geleneksel Çin ilacını taradığını ve CDK1, CCNB1, BIRC5 ve TOP2A'nın çok sayıda potansiyel doğal terapötik bileşeni bağladığını buldu. CDK1, CCNB1 ve BIRC5 ilaç tedavisi için evrensel hedefler olabilir. Artemisia annua, havlıcan ve kış otu 2-3 anahtar gen üzerinde etkili olabilir ve karaciğer kanserini tedavi etmek için potansiyel geleneksel Çin ilaçlarıdır. Araştırmalar, artemisinin, EGFR gibi çeşitli yolaklar aracılığıyla karaciğer kanseri hücrelerinin çoğalmasını, apoptozunu ve anjiyogenezini düzenleyebilen Artemisia annua'daki aktif bileşen olduğunu göstermiştir; Havlıcanın etkili bileşeni, endoplazmik retikulum stresi ve mitokondriyal bağımlı apoptoz yoluyla hepatoselüler karsinomu önleyebilen galangindir; Kış otu, AKT yolunu hedefleyerek karaciğer kanserinin sorafenib antikanser etkilerine duyarlılığını artırabilir. Geleneksel Çin tıbbı teorisine göre, hepatoselüler karsinomun ana patogenezi "kan stazı", "toksisite" ve "eksiklik "tir. Geleneksel Çin tıbbı, vücudu desteklemede, kötülüğü ortadan kaldırmada, toksinlere saldırmada ve moleküler düzeyde kanserle savaşmada rol oynar ve vücutta yin ve yang arasında bir denge durumu sağlar. Geleneksel Batı tıbbı tedavisi ile karşılaştırıldığında, geleneksel Çin tıbbı hepatoselüler karsinom tedavisinde küçük yan etkiler, düşük advers reaksiyon insidansı, yavaş tümör büyümesi, azalmış nüks ve metastaz, hastalar için iyileştirilmiş yaşam kalitesi ve uzun süreli sağkalım döngüsü ile yansıtılan potansiyel avantajlara sahiptir.

Özetle, bu çalışmada karaciğer kanserinin oluşumu ve gelişiminin birden fazla gen, yolak ve fonksiyonun özelliklerine sahip olduğu bulunmuştur. Karaciğer kanseri patogenezi için toplam 10 anahtar gen taranmış ve elde edilmiştir; Bu genlerin ve protein ürünlerinin ekspresyon seviyeleri karaciğer kanseri hastalarında yükselmiştir ve karaciğer kanserinin kötü prognozu ve immün hücre infiltrasyonunun derecesi ile yakından ilişkilidir; Daha ileri araştırmalar, artemisia annua, havlıcan ve kış otu dahil olmak üzere karaciğer kanserinin hedefe yönelik tedavisi için 36 potansiyel geleneksel Çin ilacının yanı sıra 105 doğal aktif bileşeni ortaya çıkarmıştır. Bu makalenin araştırma sonuçları, karaciğer kanserinin klinik teşhisi, prognoz değerlendirmesi ve ilgili tedavisi için bilimsel temel sağlayabilir.