Un análisis pancanceroso de la familia del colágeno VI sobre el pronóstico, el microambiente tumoral y su potencial efecto terapéutico | BMC Bioinformática

Expresión de COL6A en pan-cáncer

Según los datos publicados, en el presente estudio se analizaron un total de siete miembros de COL6A, incluidos COL6A1, COL6A2, COL6A3, COL6A4P1, COL6A4P2, COL6A5 y COL6A6. Para explorar los perfiles de expresión intrínsecos de COL6A, primero examinamos los niveles de expresión génica en los 33 tejidos tumorales TCGA. Nuestros resultados indicaron una sorprendente heterogeneidad entre cánceres en los niveles de expresión de COL6A1/2/3 en pancáncer. Un análisis posterior encontró que COL6A1 y COL6A2 se expresaron relativamente alto en todos los tipos de cáncer en comparación con otros miembros de COL6A. Por el contrario, COL6A3 se expresó moderadamente y COL6A4P1/4P2/5/6 tuvo niveles de expresión más bajos (Fig. 1A). Usando la base de datos HPA, posteriormente probamos la expresión de ARNm en tejidos normales. Los resultados mostraron que los niveles de expresión de ARNm de COL6A1/2/3 eran generalmente más altos en tejidos normales en comparación con COL6A5/6, que estaban principalmente enriquecidos en los tejidos pulmonares (archivo adicional 2). Además, el análisis de coexpresión reveló correlaciones significativamente positivas entre COL6A1 y COL6A2 (R = 0,86), seguido de COL6A2-COL6A3 (R = 0,82), COL6A1-COL6A3 (R = 0,72) y COL6A5-COL6A6 (R = 0,51) (Fig. .1B).

Figura 1
Figura 1

Expresión de la familia de colágeno VI en pan-cáncer. A Diagrama de caja de la distribución de la expresión del gen COL6A en 33 tipos de cáncer. B La correlación de la expresión del gen COL6A en 33 tipos de cáncer. Los puntos azules y rojos indican una relación positiva y negativa, respectivamente. C El mapa de calor de los niveles de transcripción diferencial de los miembros de COL6A en comparación con el tumor y los tejidos normales adyacentes según log2 (cambio de pliegue) en 18 tipos de tumores con más de cinco muestras normales adyacentes. El rojo representa una alta expresión en el tejido tumoral y el verde representa una baja expresión en los tejidos tumorales.

También analizamos datos de RNA-seq de la base de datos TCGA para detectar la expresión diferencial de COL6A entre tejidos tumorales y tejidos normales en 18 tumores. El cambio de pliegue (log FC) de los miembros de COL6A en diferentes tipos de cáncer se resume en detalle en el archivo adicional 1: Tabla S3. Nuestros resultados revelaron que COL6A se expresó de manera anormal en una variedad de tipos de tumores, ya sea expresado hacia abajo o hacia arriba en diferentes tumores. Por ejemplo, COL6A1 se sobreexpresó en algunos tumores específicos, incluidos BRCA, CHOL, ESCA, GBM, HNSC, KICH y KIRC, mientras que la menor expresión de COL6A1 se descubrió en BLCA, PRAD, THCA y UCEC. Los otros miembros de COL6A mostraron diferentes tendencias de expresión en 18 tipos de cáncer evaluados, según el tipo de tumor específico. Curiosamente, también notamos que había tendencias de expresión significativamente opuestas de diferentes miembros de COL6A en el mismo tumor. Para pan-lung: LUAD y LUSC, se observaron niveles de expresión bajos de COL6A5 y COL6A6, lo que era opuesto a los niveles de expresión de COL6A3, COL6A4P1 y COL6A4P2, y los niveles de expresión de COL6A1 y COL6A2 no tuvieron cambios significativos. La sobreexpresión significativa de COL6A5 y la regulación negativa de COL6A6 se observaron en BRCA (Fig. 1C).

Papel pronóstico de COL6A en pan-cáncer

Los miembros de COL6A desregulados se encontraron en pan-cáncer, pero su valor pronóstico seguía sin estar claro. Por lo tanto, exploramos más a fondo la asociación de los niveles de expresión de los miembros de COL6A con la supervivencia general mediante modelos de regresión de Cox, y HR> 1 se consideró un factor de mal pronóstico. Los resultados revelaron que COL6A1/2/3 eran factores de riesgo pronóstico con HR > 1 en múltiples tipos de cáncer (Fig. 2 y Archivo adicional 1: Tabla S4). Específicamente, estos tres genes predijeron un mal pronóstico en pacientes con BLCA, GBM, KIRC, KIRP, LGG y MESO. En particular, COL6A4P1 se asoció con una menor supervivencia en BRCA, LGG y LIHC, mientras que se predijo que tendría un mejor pronóstico para KICH y PCPG. COL6A5 se correlacionó con mal pronóstico de PCPG y UCEC, pero favoreció la supervivencia de pacientes con HNSC y LUAD. Además, el aumento de la expresión de COL6A6 predijo un mal pronóstico para KIRP, READ, KICH y UCEC, y una mejor tasa de supervivencia en LUAD. Además, utilizamos la curva de supervivencia de Kaplan-Meier para evaluar el riesgo de pronóstico de COL6A en 33 tipos de cáncer. Los resultados mostraron que los miembros de COL6A todavía estaban significativamente asociados con la supervivencia general de los pacientes en la mayoría de los tipos de tumores. También vale la pena señalar que todos los miembros de COL6A desempeñaron funciones de pronóstico adverso en pacientes con KIRC (archivo adicional 3).

Figura 2
Figura 2

Análisis de supervivencia de la familia del colágeno VI en pan-cáncer. Los diagramas de bosque muestran la correlación entre la expresión del gen COL6A y la tasa de supervivencia global por el método de Cox. HR 1 representa alto riesgo. Los detalles se describen en el archivo adicional 1: Tabla S4. HR: Razón de riesgo

Asociación de COL6A con subtipos inmunes, TME y puntajes de tallo en pan-cáncer

Después de eso, nos enfocamos en tres isoformas principales de colágeno VI, incluidas COL6A1, COL6A2 y COL6A3, como un objeto de investigación adicional. Para comprender su asociación con componentes inmunitarios, analizamos los niveles de expresión de COL6A1/2/3 en seis subtipos inmunitarios de 33 tumores. Los resultados indicaron que COL6A1/2/3 estaban asociados con subtipos inmunes (todos pags

Fig. 3
figura 3

Asociación de la familia de colágeno VI asociada con subtipos inmunes, microambiente tumoral y puntajes de tallo en pan-cáncer. A Niveles de expresión del gen COL6A en subtipos inmunes C1-C6. C1, cicatrización de heridas; C2, IFN-γ dominante; C3, inflamatorio; C4, depleción de linfocitos; C5, inmunológicamente tranquilo; C6, TGF-β dominante. *pagspagspagsANTES DE CRISTO Los dos mapas de calor de la asociación de la expresión del gen COL6A con puntajes estromales y puntajes inmunes en diferentes tipos de cáncer, respectivamente. DELAWARE Los dos mapas de calor de la asociación de la expresión del gen COL6A con RNAss y DNAss en diferentes tipos de cáncer, respectivamente. Los puntos rojos representan una correlación positiva, mientras que los puntos azules representan una correlación negativa, y cuanto más oscuro es el color, mayor es el valor absoluto del coeficiente de correlación. El tamaño de los puntos representa la significación estadística. RNAss: puntuaciones de troncalidad basadas en RNA; DNAss: puntuaciones de troncalidad basadas en la metilación del ADN

Investigamos más a fondo la relación entre los niveles de expresión de COL6A1/2/3 y las células estromales infiltrantes y las células inmunitarias en 33 tipos de cáncer. Se utilizó el programa ESTIMATE para calcular las puntuaciones estromales y las puntuaciones inmunes. Los resultados indicaron que la expresión de COL6A1/2/3 tenía una fuerte asociación positiva con las puntuaciones del estroma y las puntuaciones inmunitarias en múltiples tipos de tumores (Fig. 3B y C), pero tenía una correlación negativa con las puntuaciones inmunitarias en TGCT y THCY, lo que indica que la expresión elevada los niveles de tres genes se correlacionaron con una menor pureza del tumor.

Además, exploramos la relación entre COL6A1/2/3 y las características similares a las células madre de 33 tipos de cáncer según la expresión de ARNm y las puntuaciones de tallo. Los resultados indicaron que COL6A1/2/3 tenía fuertes correlaciones negativas con RNAss en la mayoría de los tumores. Sin embargo, también notamos que no hubo una asociación significativa entre la expresión de COL6A1 y RNAss en KICH (Fig. 3D). Además, encontramos que había diferencias entre los niveles de expresión de COL6A1/2/3 y DNAss en varios tipos de cáncer. Específicamente, se asociaron negativamente con DNAss en BLCA, LIHC y TGCT, mientras que se correlacionaron positivamente con DNAss en CHOL, THCA y THYM (Fig. 3E).

Análisis de sensibilidad a fármacos de COL6A en pan-cáncer

Para explorar los efectos de COL6A1/2/3 en el tratamiento farmacológico, analizamos su expresión en líneas celulares NCI-60 y realizamos la prueba de correlación de Pearson para investigar la asociación entre la expresión génica y la sensibilidad farmacológica. Los resultados mostraron que el aumento de la expresión de COL6A1/2/3 se asoció con la sensibilidad al fármaco de distintas líneas celulares a múltiples fármacos quimioterapéuticos (Fig. 4 y Archivo adicional 1: Tabla S5). Por ejemplo, COL6A2 se relacionó con la sensibilidad celular a la bleomicina, el zoledronato, la taurosporina y la simvastatina. COL6A3 se asoció positivamente con zoledronato. Sin embargo, COL6A1/2/3 también se asoció con la resistencia a varios fármacos. Además, también notamos que diferentes genes tenían asociaciones similares con el mismo fármaco. Por ejemplo, COL6A1/2/3 se asoció positivamente con la estaurosporina, mientras que se correlacionó negativamente con los subproductos de CUDC-305. Estos hallazgos indicaron que COL6A1/2/3 podría servir como posibles objetivos de tratamiento.

Figura 4
Figura 4

Análisis de sensibilidad a fármacos de la familia del colágeno VI en pan-cáncer. Los diagramas de dispersión de la correlación entre la sensibilidad al fármaco y COL6A1/2/3 en líneas celulares NCI-60. Los diagramas de dispersión están clasificados por pags-valor. Coeficiente de correlación

Análisis del mecanismo molecular subyacente de COL6A

Para comprender mejor el posible mecanismo molecular de COL6A1/2/3 en los cánceres, primero identificamos los efectos de los patrones de metilación de COL6A1/2/3 en pan-cáncer mediante GCALite. Nuestros resultados mostraron que los niveles de metilación de COL6A1/2/3 en tejidos tumorales fueron significativamente más bajos que en tejidos normales, de la siguiente manera: COL6A1 en ESCA, BRCA, UCEC y PRAD; COL6A2 en LIHC, HNSC, KIRP y BLCA; COL6A3 en HNSC, BRCA, UCEC, COAD y PRAD. Sin embargo, estos genes tenían niveles de metilación más altos en los tejidos tumorales, incluidos COL6A1 en KIRC, HNSC, THCA, KIRP y COAD; COL6A2 en KIRC, LUSC y BRCA; COL6A3 en LIHC y KIRC (Fig. 5A). Además, la expresión de COL6A1/2/3 se correlacionó principalmente negativamente con la metilación, excepto COL6A3 en LIHC (Fig. 5B). Los análisis de supervivencia revelaron que los niveles de hipermetilación de COL6A1/2/3 eran factores de riesgo para predecir el pronóstico en la mayoría de los tipos de cáncer, pero el nivel de hipermetilación se identificó como un factor de mejor pronóstico para COL6A3 en DLBC y COL6A1 en SARC (Fig. 5C). Nosotros construyó además la red de miARN a gen de COL6A1/2/3. Nuestros resultados mostraron que los miembros de COL6A estaban regulados por más de un miARN. Para ser específicos, COL6A1 fue regulado por 67 miRNAs, COL6A2 fue regulado por 21 miRNAs, mientras que COL6A3 fue regulado por 67 miRNAs. Además, también observamos que el mismo miRNA podía regular múltiples genes, como hsa-miR-29-3p, que regulaba COL6A1 y COL6A2 (archivo adicional 4).

Figura 5
Figura 5

Análisis de metilación de la familia de colágeno VI en pan-cáncer. A Niveles de metilación diferenciales de COL6A1/2/3 entre cánceres TCGA y tejidos normales adyacentes. Los puntos azules y rojos representan la regulación a la baja y la regulación al alza de la metilación en los tumores, y cuanto más oscuros son los puntos, mayores son las diferencias. El tamaño de los puntos indica significación estadística. B Correlación entre los niveles de metilación y los niveles de expresión de COL6A. Azul y rojo representan correlación negativa y correlación positiva, respectivamente. C Efectos de la hipermetilación de COL6A sobre el riesgo de supervivencia global. Los puntos rojos representan alto riesgo, mientras que los puntos azules representan bajo riesgo. El tamaño de los puntos indica significación estadística.

Papel de COL6A en el cáncer colorrectal

Teniendo en cuenta la heterogeneidad de los tumores del mismo origen, investigamos más a fondo el papel de COL6A1/2/3 en COAD y READ. Sobre la base de los resultados inmunohistoquímicos de la base de datos HPA, estudiamos la expresión proteica de COL6A1/2/3 en tejidos de cáncer colorrectal (archivo adicional 5). Además, la base de datos CCLE se utilizó para mostrar la expresión de COL6A1/2/3 en líneas celulares de cáncer colorrectal (archivo adicional 5). Los patrones de expresión de COL6A1/2/3 fueron similares en seis subtipos inmunitarios de COAD. Más específicamente, la expresión de COL6A1/2/3 fue relativamente alta en C6 mientras que baja en C4 (Fig. 6A). La expresión de COL6A2 varió en seis subtipos inmunitarios de READ y fue mayor en C4 (p pags

Figura 6
figura 6

El papel de la familia del colágeno VI en el cáncer colorrectal. AB Niveles de expresión del gen COL6A en el subtipo inmune C1-C6 en COAD y READ, respectivamente. C1, cicatrización de heridas; C2, IFN-γ dominante; C3, inflamatorio; C4, depleción de linfocitos; C5, inmunológicamente tranquilo; C6, TGF-β dominante. *pagspagspagsCD La correlación entre la expresión del gen COL6A y RNAss, DNAss, puntajes estromales, puntaje inmunológico y puntajes estimados en COAD y READ, respectivamente. R significa coeficiente de correlación. P representa significación estadística. RNAss: puntuaciones de troncalidad basadas en RNA; DNAss: puntuaciones de troncalidad basadas en la metilación del ADN; COAD: adenocarcinoma de colon; LEE: Adenocarcinoma de recto

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