Extracto
La evidencia reciente apoya un papel de microRNAs en el cáncer y los trastornos psiquiátricos, como la esquizofrenia y el trastorno bipolar, a través su papel regulador en la expresión de múltiples genes. El más bien raro co-morbilidad del cáncer y la esquizofrenia es una hipótesis de edad que necesita más investigación sobre microRNAs como moléculas que pueden ejercer su actividad oncogénica oncosuppressive o en el contexto de su papel en los trastornos psiquiátricos. El patrón de expresión de una variedad de diferentes microRNAs se investigó en los pacientes (N = 6) que sufren de esquizofrenia denomina control, los pacientes con un tumor sólido (N = 10) y los pacientes con esquizofrenia y tumor (N = 8). miARN perfiles se realizó en muestras de sangre entera utilizando la tecnología de matriz miRCURY LNA microARN (6th & amp; 7ª generación). Un subconjunto de 3 microRNAs mostró una expresión diferencial estadísticamente significativa entre el control y los grupos de estudio. En concreto, se observó significativa baja regulación de la 7p 5p-let-miR-98-5p y de miR-183-5p en los grupos de estudio (tumor solo y tumorand esquizofrenia) (p & lt; 0,05). Los resultados del presente estudio mostraron que el let-7, miR-98 y miR-183 puede desempeñar un papel oncosuppressive importante por su impacto regulador en la expresión génica con independencia de la presencia de la esquizofrenia, aunque se requiere un tamaño de muestra más grande para validar estos resultados . Sin embargo, otros estudios están garantizados con el fin de poner de relieve un posible papel de estos y otros micro-ARN en las vías moleculares de la esquizofrenia
Visto:. Rizos E, Siafakas N, Katsantoni E, E Skourti, Salpeas V, Rizos I, et al. (2015) Let-7, Mir-98 y miR-181 como biomarcadores para el cáncer y la esquizofrenia. PLoS ONE 10 (4): e0123522. doi: 10.1371 /journal.pone.0123522
Editor Académico: James D. Clelland, El Instituto Nathan Kline, Estados Unidos |
Recibido: 9 Agosto, 2014; Aceptado: 20 Febrero 2015; Publicado: 9 Abril 2015
Derechos de Autor © 2015 Rizos et al. Este es un artículo de acceso abierto distribuido bajo los términos de la licencia Creative Commons Attribution License, que permite el uso ilimitado, distribución y reproducción en cualquier medio, siempre que el autor original y la fuente se acreditan
Disponibilidad de datos: Todos los datos relevantes están dentro del papel
financiación:.. los autores no tienen ningún soporte o financiación reportar
Conflicto de intereses:. los autores han declarado que no existen intereses en competencia
Introducción
esquizofrenia y el cáncer de cuota de un amplio espectro de fenotipos clínicos y un fondo biológico complejo, que implican un gran número de factores genéticos y epigenéticos [1]. Además, estas dos condiciones parecen compartir una etiología sospecha que incluye la influencia de varios componentes transcriptomic, lo que sugiere que la regulación epigenética de la expresión génica a través de la acción de miRNAs puede representar una característica común central en el bajo co-incidencia de la esquizofrenia y el cáncer [2 ]. Hay una vieja hipótesis sobre el bien raras co-incidencia de la esquizofrenia y el cáncer. Estudios anteriores, basados en la población han mostrado la menor incidencia de carcinogénesis en pacientes ingresados esquizofrénicos [3]. Desde entonces, varias especulaciones se han hecho con respecto a la posible base molecular de estas observaciones, pero no hay resultados concretos se han registrado hasta el momento.
Ha habido un creciente interés en el papel de los microRNAs como factores de regulación en la etiología y la fisiopatología de los trastornos psiquiátricos importantes, tales como la esquizofrenia, el autismo, el trastorno bipolar, etc [4-6]. Los microARN son una clase de ARN pequeños, no codificantes que juegan un papel importante en diversos procesos biológicos [7], incluyendo tanto los trastornos psiquiátricos y la carcinogénesis. miRNAs parecen tener un control post-transcripcional de la expresión génica, dando como resultado el silenciamiento de genes o la expresión de genes de estimulación [8]. Estudios recientes han puesto de manifiesto las funciones específicas de miRNAs en el desarrollo del cerebro [9,10], en los trastornos del neurodesarrollo [11] y en el almacenamiento de la memoria a largo plazo [12]. El papel de miRNAs en la carcinogénesis También se ha establecido en un gran número de informes. Recientemente se ha puesto de manifiesto que 98 de cada 186 genes miARN ubicados en regiones genómicas asociadas con el cáncer con frecuencia se pueden encontrar en diferentes tipos de tumores, mientras que la expresión alterada de let-7 y miR-155 en el cáncer de pulmón se correlaciona con la supervivencia de pacientes [13,14].
no hay evidencia satisfactoria hasta el momento en relación con el posible papel regulador de miRNAs en la co-incidencia y la comorbilidad de la esquizofrenia y el cáncer. En nuestro estudio anterior, una regulación a la baja significativa de miR-183 en un grupo de pacientes con esquizofrenia y cáncer se observó en comparación con los pacientes esquizofrénicos, proporcionando una primera indicación de que miR-183 puede jugar un papel en la regulación de la expresión de otro genes con actividad supresora de onco-[15]. En el presente estudio, un tamaño de muestra más grande que ahora se incluye otro grupo de estudio de los pacientes con cáncer sólo se investigó en cuanto expresión de muchos ARN diferentes, en un intento de proporcionar más información acerca de la posible explicación molecular de la baja incidencia de riesgo de cáncer entre esquizofrénica pacientes.
Materiales y Métodos
los sujetos
Veinticuatro pacientes fueron reclutados en el hospital Psiquiátrico de Ática y de la consulta externa de Oncología del hospital general Universitario "ATTIKON" desde febrero 2011 hasta diciembre de 2012. Una presentación esquemática de los dos grupos de control y estudio de los pacientes se muestra en la figura 1, mientras que se proporciona información clínica más detallada en la Tabla 1. Estos pacientes fueron evaluados por SCID-IV [16] y por positivo y subescalas negativas Síndrome (PANSS) [17]. Los criterios de exclusión incluyeron una historia de cualquier enfermedad neurológica y el mal uso actual o la dependencia en los 6 meses anteriores tal como se define en el DSM-IV [18]. Todos los pacientes se encontraban en un estado psicológico estabilizado y el medicamento se mantuvo sin cambios durante los últimos 6 meses por lo menos. El diagnóstico de cáncer se hizo de acuerdo a los registros médicos del paciente.
No se hallaron diferencias estadísticamente significativas entre la edad media del control y los grupos de estudio (prueba t de Student,
p
= 0,36)
El grupo control consistió en 6 pacientes (M /F:. 2/4, edad 48-78 años) que sufren de trastorno esquizofrénico crónico, que no tenía pruebas de enfermedad del cáncer (Fig 1). Los criterios de inclusión para el grupo de control eran los pesos corporales dentro del 10% de un índice de masa corporal adecuada, no hay otras enfermedades graves, excepto la esquizofrenia, los valores de laboratorio anormales clínicamente significativos y sin hallazgos patológicos en el examen clínico completo. Además, todos los individuos en el grupo de control no tenían antecedentes de hipersensibilidad (asma, urticaria y eczema), trastornos autoinmunes, como el lupus eritematoso sistémico, hipertensión no controlada o grave del corazón, pulmón, hígado o afección renal
.
El estudio grupo constaba de 18 pacientes (M /F: 8/10, edad 49-87 años) que sufren ya sea de la esquizofrenia y el cáncer (N = 8), o el cáncer solamente (N = 10) (Fig 1). Los criterios de exclusión incluyeron una historia de cualquier enfermedad neurológica y el mal uso actual o la dependencia en los 6 meses anteriores, según lo definido por el DSM-IV [18]. Todos los pacientes se encontraban en un estado psicológico estabilizado y el medicamento se mantuvo sin cambios durante los últimos 6 meses por lo menos. El diagnóstico de cáncer se hizo de acuerdo a los registros médicos del paciente. Los pacientes que sufren de cáncer sólo no tenían antecedentes de síntomas psiquiátricos y tenían una historia familiar negativa de cualquier trastorno psiquiátrico mayor.
Todos los pacientes esquizofrénicos se encontraban en un estado psicológico estabilizado y su medicación se mantuvo sin cambios durante los últimos 6 meses por lo menos. historia de tabaquismo, pero no la historia reciente (& gt; 1 año) del alcoholismo, drogas recreativas o adicción a las drogas fueron permitidos en los criterios de inclusión para ambos grupos. Todas las mujeres participantes y se observó que no está embarazada. Todos los pacientes esquizofrénicos estaban en tratamiento médico regular con antipsicóticos. Todos los participantes fueron capaces de comunicarse de manera efectiva, fueron informados acerca de la naturaleza del estudio y dieron su consentimiento informado por escrito. El estudio fue aprobado por la junta de revisión institucional y el comité de ética de ambos hospitales participantes (Hospital General Universitario "ATTIKON", Hospital Psiquiátrico de Ática) y se llevó a cabo de conformidad con los directores de Buena Práctica Clínica y regulaciones locales aplicables. Los pacientes esquizofrénicos fueron seguidos clínicamente hasta por un año después de la extracción de sangre para el presente estudio y no mostraron evidencia de enfermedad cancerosa.
Recogida de muestras y la preservación
miARN perfiles para cada paciente se realizó en conjunto muestras de sangre. Preservación de la condición de la expresión de genes de las muestras se logró mediante la recopilación de 500μl de sangre completa de cada paciente a un tubo RNAprotect Animal Blood (Qiagen, Hilden, Alemania). Después de inversión suave, los tubos se incubaron durante 2 h a temperatura ambiente, de acuerdo con las instrucciones del fabricante, con el fin de permitir la lisis celular eficiente. Todos los tubos se almacenaron a -80 ° C antes de la purificación de ARN.
purificación de ARN, control de calidad y la matriz de perfiles de miARN
ARN total de purificación que contenían los genes miARN se llevó a cabo utilizando el RNeasy Protect Animal kit Blood (Qiagen). Todos los experimentos que incluyeron muestras de control de calidad del ARN, perfiles de miARN y análisis se llevaron a cabo por los Servicios de Exiqon (Vedbaek, Dinamarca). En pocas palabras, el control de la calidad del ARN y la medición se llevaron a cabo usando un Agilent 2100 Bioanalyzer y un instrumento NanoDrop. 300 ng de RNA total de tanto la muestra y de referencia fueron etiquetados con HY3 y la etiqueta fluorescente HY5, respectivamente, usando el kit de marcado de miRCURY LNA microRNA Hi-Power, HY3 /hY5 (Exiqon, Dinamarca), siguiendo el procedimiento descrito por el fabricante. Las muestras marcadas con HY3 y una muestra de ARN de referencia marcado con hy5 se mezclaron por pares y se hibridan a la miRCURY LNA microRNA array 7º (Exiqon, Dinamarca), que contiene sondas de captura dirigidas a todos los microARN para humanos, de ratón o rata registrada en el miRBase 18.0. La hibridación se realizó de acuerdo con el manual de instrucciones de matriz miRCURY LNA microARN utilizando una estación de hibridación Tecan HS4800 (Tecan, Austria). Después de la hibridación, los microarrays diapositivas fueron escaneados y almacenados en un ambiente libre de ozono (nivel de ozono por debajo de 2,0 ppb) con el fin de evitar la posible blanqueo de los tintes fluorescentes. Las diapositivas de matriz miRCURY LNA microARN fueron escaneados utilizando el Sistema Agilent G2565BA escáner de microarrays (Agilent Technologies, Inc., EE.UU.) y el análisis de imágenes se llevó a cabo utilizando el ImaGene 9 (LNA miRCURY microARN matriz de software de análisis, Exiqon, Dinamarca). Las señales cuantificadas se corrigieron fondo (Normexp con valor de desplazamiento 10) [19] y se normalizó utilizando el Lowess mundial (Diagrama de dispersión LOcally tabuladas Smoothing) algoritmo de regresión. se añadieron los controles de pico-a en varias concentraciones, tanto en el HY3 y las reacciones de etiquetado hY5 para evaluar la reacción de marcado, la hibridación y el rendimiento de la gama experimento.
análisis de los datos (análisis no supervisado y expresión)
Análisis de componentes Principales (PCA) se aplicó con el fin de explorar las clases de muestra, que surgen de forma natural en función del perfil de expresión. Un diagrama de mapa de calor se produce mostró que los resultados de una de dos vías agrupación jerárquica de microRNAs y muestras. La agrupación se realizó utilizando el método completo-vinculación junto con la medida de la distancia euclidiana.
Se determinó la significación estadística de la expresión relativa de miRNAs entre el control y los grupos de estudio utilizando la prueba t de Student. Además, se aplicó el método de ajuste de múltiples ensayos Benjamini-Hochberg a la
p-valores
para el control de los posibles resultados falsos positivos.
Los resultados de los análisis de microarrays fueron sometidos a Gene Expression Omnibus y asignado el número de acceso GSE65143.
resultados
En total, 322 miRNAs diferentes fueron analizados por la matriz miRCURY LNA miARN. Fig 2 muestra un diagrama de mapa de calor que representa la expresión de los 50 miRNAs con la mayor desviación estándar en todas las muestras. El análisis estadístico de los resultados mostró, primero de todo, que no había diferencias significativas en los perfiles de expresión entre los 2 grupos de estudio (pacientes con la formación de la esquizofrenia y el tumor y los pacientes sin la esquizofrenia, pero con la formación de tumor), como también depsicted en la trama PCA de la figura 3. Sin embargo, el análisis identificó let-7p-5p, miR-98-5p y miR-183-5p con una diferenciación muy importante en su perfil de expresión (
p Hotel & lt; 0,05, después de la aplicación del método de ajuste de múltiples pruebas Benjamini-Hochberg) entre el grupo de control (pacientes con esquizofrenia, pero sin formación de tumor) y ambos grupos de estudio (pacientes con /sin la esquizofrenia, pero con la formación de tumor). Estos 3 microRNAs expresados diferencialmente se redujeron reguladas en ambos grupos de estudio, como se muestra en la figura 2.
La escala de color ilustra el nivel relativo de expresión de miRNAs y, específicamente, el color rojo representa un nivel de expresión por debajo del canal de referencia, mientras que el color verde representa una expresión más alta que la de referencia. Cada fila representa un microARN y cada columna representa una muestra. El árbol de microARN agrupación se muestra a la izquierda. Los grupos de control y de estudio están claramente indicados con diferentes colores. Las muestras S9-S13, S16, S18 & Amp; S19 corresponde al grupo de estudio de los pacientes con esquizofrenia y la formación de tumores, mientras que las muestras S21-S30 corresponde al grupo de estudio de los pacientes con la formación de tumores solamente. Los 3 miRNAs, la expresión de los cuales se encontró que era significativamente mayor en las muestras del grupo control de pacientes, también se indican.
El análisis de componentes principales se realizó en todas las muestras, y en el top 50 microRNAs con la desviación estándar más alto. Los valores de la relación log normalizados se han utilizado para el análisis. Las características se han desplazado a ser cero centrado, (es decir, el valor medio a través de muestras se desplaza a 0) y ampliarse para tener variación de la unidad (es decir, la variación entre muestras se escala a 1) antes del análisis. Las muestras C2-C5, C7 & Amp; C13 se corresponde con el grupo control de pacientes, mientras que los códigos de muestra que comienzan con S corresponden a los 2 subgrupos del grupo de estudio, designado y coloreados por separado como en la figura 2.
Discusión
en general, se sabe que las células de cáncer muestran una disminución en los niveles de apoptosis, mientras que las enfermedades neurodegenerativas, tales como la esquizofrenia, están marcados por un aumento en la apoptosis. Durante el presente estudio no fue un intento de determinar si la posible mala relación entre el cáncer y la esquizofrenia puede estar asociada con ciertos perfiles de expresión de genes miARN. Estos datos proporcionan una visión preliminar sobre la expresión diferencial de 3 miRNAs en correlación con el cáncer y no tanto con la esquizofrenia y el cáncer, en contra de lo que se esperaba inicialmente, aunque un tamaño de muestra mayor de pacientes con esquizofrenia y /o cáncer sigue siendo necesaria con el fin para obtener conclusiones más representativas. En concreto, se observó una diferencia estadísticamente significativa baja regulación de la 7G-let-5p, miR-98-5p y miR-183-5p en el grupo de estudio de pacientes (pacientes con tumores sólidos y pacientes con esquizofrenia y el tumor) (p & lt; 0,05), proporcionando una indicación sobre su papel en la incidencia de cáncer. Los altos niveles de expresión de estos miRNAs pueden conducir a altos niveles de apoptosis y, por tanto, permitir que la incidencia de la esquizofrenia. Sin embargo, los bajos niveles observados de la expresión de los mismos miRNAs en un determinado grupo de pacientes con esquizofrenia y el cáncer, lo que puede causar una disminución en los niveles de apoptosis y por lo tanto, haciéndolos propensos al desarrollo de tumores malignos, pueden indicar el desarrollo de la esquizofrenia debido a alteraciones en las vías moleculares independientes de estos miRNAs. Además, la teoría del desarrollo neurológico y la neurotoxicidad tiene un papel dominante en su fisiopatología y, por tanto, la baja regulación de let-7, miR-98 y miR-183 puede proporcionar una posible explicación molecular.
Let-7 es una miARN que nunca se ha estudiado en relación con los trastornos neurológicos, tales como la esquizofrenia. Sin embargo, en relación con la enfermedad de Parkinson (EP), se menciona que en un
Caenorhabditis elegans
modelo de let-7 es el regulado en las cepas que llevan una mutación en el gen típico de la alfa-sinucleína (A53T) y en las cepas con mutaciones en el PDR-1 gen [20]. Por otra parte, el aumento de los niveles de let-7 se han encontrado para atenuar efectos LRRK2 patógenos, una molécula que está mutado con mucha frecuencia en ambos PD familiar y esporádica [21]. En la enfermedad de Alzheimer (EA), se demostró que la APP-como-1 de expresión para ser modulados por la actividad de let-7 de la familia [22]. En otro estudio, let-7 se encontró para activar los receptores Toll-like 7 y posteriormente causar neurodegeneración [23]. En cuanto a la implicación de let-7 en el cáncer, se ha mencionado que este miARN inhibe la invasión y migración celular en el cáncer de pulmón no microcítico (CPNM) [24]. Por otra parte, un estudio reciente pone de manifiesto la implicación de let-7 en células sensibilizadas fluorouracilo resistente humanos hepatoma [25]. Además, la baja expresión de let-7 predice un mal pronóstico en pacientes con múltiples tipos de cáncer [26]. De acuerdo con otro estudio, let-7 downregulates fosforilación de STAT3 en células de cáncer de páncreas, aumentando SOCS3 expresión [27].
miR-183 es un miARN que nunca se ha correlacionado con enfermedades neurodegenerativas en el pasado, con la excepción de un estudio reciente en el que se puso de relieve la posible función supresora de miR-183 en las vías neurobiológicas implicadas en la esquizofrenia [15]. Mir183 ha sido recientemente implicados en la modulación de las diferentes etapas de apoptosis y la autofagia mediante la regulación de la apoptosis y los genes relacionados con la autofagia [28-30]. En concreto, knock-down de miR-183 expresión puede inducir la muerte celular por autofagia en el cáncer medular de tiroides, a través de la regulación de algunas vías de señalización del tumor supresor, lo que indica que el miR-183 puede ser una diana terapéutica atractiva [31]. El papel oncogénico de miR183 también se ha puesto de manifiesto en un estudio reciente realizado por la orientación del EGR1 factor de transcripción y la promoción de la migración de células tumorales en los diferentes tipos de cáncer, como sarcomas y tumores de colon [32]. Por lo tanto, parece que el miR-183 en el presente estudio podría haber jugado un papel supresor tumoral en lugar, probablemente por la activación de la expresión de los genes supresores de tumores que controlan la diferenciación celular o apoptosis, como se describe anteriormente [33].
el perfil de expresión, así como el papel funcional de miR-98 en enfermedades neurológicas, tales como la esquizofrenia, no se ha aclarado todavía. La única referencia a dicha asociación se ha hecho en un estudio reciente, en donde era la expresión de miR-98 hasta reguladas en los casos de alteración estrés prenatal, por lo tanto, las respuestas inflamatorias en el cerebro [1]. En el año, el miR-98 está representada significativamente diferentes niveles de expresión en los pacientes en comparación con los controles [34]. miR-98 también se ha demostrado que las moléculas diana que se han asociado con diversas formas de cáncer, como HMGA2, que ejerce un efecto de transformación en células de cáncer de pulmón [35], IRS2, una proteína que se regula-up en el cáncer colorrectal que se conduce a un aumento en la señalización de Wnt [36] y IGF2BP que ha sido documentado para promover carcinoma hepatocelular [37]. Otras moléculas que están implicadas en la tumorigénesis y son el objetivo de miR-98 se incluyen N-Ras [38], SNAP23 [39], IMPDH1 [40] y muchos otros.
Como se ha indicado anteriormente, el tamaño de la muestra más pequeña posiblemente constituye un factor limitante del presente estudio. Sin embargo, es preciso señalar que, a la luz de la severa dificultad para reclutar pacientes que muestran esquizofrenia y cáncer como una comorbilidad, este fue el primer estudio clínico que trató de dar una idea preliminar sobre el posible riesgo bajo de cáncer en los pacientes esquizofrénicos por el análisis de un gran número de miRNAs en pacientes con ambas enfermedades y los pacientes con esquizofrenia o cáncer sólo. Por otra parte, el nivel de expresión de miRNAs se analizó en la sangre y no en el cerebro, lo que representa, por lo tanto, un análisis indirecto de los niveles de miRNAs cerebrales de expresión y, como consecuencia, los datos sobre una predisposición genética general acerca de la implicación de let-7, MIR se recogieron -98 y miR-183 en la co-morbilidad de la esquizofrenia y el cáncer.
en conclusión, el presente estudio refuerza aún más la importancia del papel de let-7, miR-98 y miR-183 en la carcinogénesis, pero no se encontraron miRNAs estar involucrado en la co-incidencia de cáncer y la esquizofrenia, como era el objetivo. Otros estudios con tamaños de muestra más grandes todavía están garantizados con el fin de investigar el papel de miRNAs y otras vías moleculares en el lugar bajo la co-incidencia de cáncer y la esquizofrenia.