Irinotecan和vandetanib在治疗胰腺癌患者时产生协同效应
1. 摘要
背景:在胰腺癌(PAAD)中最常突变的基因对是KRAS和TP53，文章的目标是阐明KRAS/TP53突变的多组学和分子动力学图景，并为KRAS和TP53突变的PAAD患者获得有前景的新药物。此外，文章根据多组学数据尝试发现KRAS与TP53之间可能的联系。 方法:利用TCGA和癌细胞系百科全书数据对KRAS/TP53突变进行多组学分析。除此之外，对KRAS和TP53进行分子动力学分析，以产生特定突变和癌变的机制描述。 结果:发现与之匹配的野生型KRAS和TP53突变在基因组学、转录组学、甲基组学、分子动力学模式等方面存在显著差异，而胰腺癌的预后与KRAS的特定突变和蛋白稳定性直接相关。筛选的药物可能对PAAD患者有效。 结论:PAAD的KRAS和TP53预后与KRAS特异性突变直接相关。Irinotecan和vandetanib是治疗KRAS突变和TP53突变的PAAD患者的前瞻性药物。 # 2. 背景 根据最近的研究，目前在美国，25%的死亡是由胰腺腺癌(PAAD)引起的，预计从2020年开始，这一比例将上升到第二位。绝大多数患者被诊断为晚期，辅助治疗并不能带来显著的生存优势。
与单组学数据分析相比，综合多组学数据技术在信息强度方面更强大。文章结合TCGA的基因突变、mRNA表达、通路激活、DNA甲基化以及miRNA表达信息，深入研究PAAD中KRAS和TP53突变相关的分子修饰。为了能够更深入地了解KRAS和TP53的突变，文章对野生型KRAS和TP53蛋白以及它们的一些频繁突变进行了原子分子模拟。成功地实现了KRAS蛋白稳定性与PAAD预后的直接联系。这是第一次结合分子动力学和多组学分析来描述PAAD中TP53和KRAS突变的泛组学图谱。
3. 结果
KRAS和TP53在PAAD中的突变模式
突变交互作用分析表明，KRAS和TP53的共现是所有基因对中最关键的。KRAS和TP53的高共突变率提供了一些必要的分子机制，以及显著的共突变趋势和PAAD的致癌作用(图3C)。
KRAS突变的预后与蛋白稳定性有关
在模拟过程中，结合分子动力学分析，KRAS突变的这种预后模式与backbone-RMSD相关。在模拟过程中，G12D表现出最不稳定的行为，而G12V表现出最稳定的行为。
KRAS和TP53突变引发的通路改变
对kras突变与非kras突变患者、tp53突变与非tp53突变患者进行了DEG分析。CDEGS的GO富集分析显示CDEGS中的基因在离子通道的分子功能、囊泡和细胞膜的细胞成分以及信号释放的生物学过程中都高度扩增。
进行通路活性交替分析，KRAS突变与TGFb通路活性增强显著相关(P = 0.008)， TP53突变与PI3K通路活性增强显著相关(P = 0.048)。此外，TGF-beta信号通路与TP53介导的通路存在串话，而与KRAS突变相关的TGF-beta通路活性的增加表明TP53与KRAS之间存在潜在的联系。所有通路活性扰动分析表明，TP53和KRAS之间存在隐藏的联系。
通过GEO数据集验证DEGs
荟萃分析和富集分析进行差异表达基因的重要使用数据集GSE62165,GSE62452,GSE28735,GSE15471,GSE16515,和GSE32676。
分别从每个GEO数据集GSE62165(10770)、GSE62452(8783)、GSE28735(6719)、GSE15471(11598)、GSE16515(6871)、GSE32676(1150)和meta分析(5953)中获得DEGs的数量。前100个差异基因的热图如图7所示。
通过GSEA验证突变和非突变的转录组数据
对KRASmutated和non- kras，以及GEO数据库中TP53-mutated和non- tp53数据进行基因集富集分析。对kras突变和非kras突变的数据，以及GEO数据库中tp53突变和非tp53突变数据进行前沿分析。使用GSE62452进行GSEA，验证KRAS和TP53突变的共享模式。发现43/189组基因在非突变表型中上调(67个样本)，146/189组基因在突变表型中上调(59个样本)。将元素分解为基因符号后，在GEO数据集中获得了33 297个本地特征，共获得22 761个基因。使用最小1个和最大500个基因集大小过滤器，得到189个基因集。剩下的189个基因被用于分析。非突变与突变比较的基因标记，数据集有22 761个特征(基因)，观察到非突变表型的标记数量为11 764个(51.7%)，相关面积为46.0%;表型突变标记数为10 997个(48.3%)，相关面积为54.0%。详细rankorderedgenelist数据集的所有功能(表S9)和热图和基因列表相关资料数据集的所有功能如图8所示。
KRAS和TP53突变的DMRs鉴定
对kras突变与非kras突变患者(图10A)、tp53突变与非tp53突变患者(图10B)进行DMRs分析。我们发现与TP53突变相比，KRAS突变引发的甲基化模式效应更为深刻(图10C和D)。
Irinotecan和vandetanib是治疗KRASG12D突变的PAAD和TP53突变的PAAD的潜在药物
为了寻找KRAS中G12D突变和PAAD中TP53突变的潜在靶点，文章筛选了CCLE中所有胰腺癌细胞系中IC50的药敏指标。比较所有药物的IC50 G12D突变和non-G12D突变细胞系以及TP53-mutated non-TP53突变细胞系(图13 a和B)。发现G12D突变和TP53-mutated细胞系分别对Irinotecan(P = 0.04)和vandetanib (P = 0.048)更敏感。研究结果表明,Irinotecan(一种广泛使用治疗结肠癌的药物)可以作为一个对PAAD G12D突变患者的候选药物,和vandetanib(一种治疗甲状腺癌的药物)可以作为一个治疗携带TP53突变病人的药物(图13 c和D)。
该文章所做的工作还有： KRAS和TP53突变的致癌作用是通过改变miRNA谱来确定的 KRAS和TP53的组学交替总结 预测KRAS&TP53突变动态变化的系统生物学方法
由于篇幅限制，不再展开叙述。文章名称为:Irinotecan and vandetanib create synergies for treatment of pancreatic cancer patients with concomitant TP53 and KRAS mutations.感兴趣的读者可以下载该文献阅读。