Cross-platform Data Analysis Reveals a Generic Gene Expression Signature for Microsatellite Instability in Colorectal Cancer

PAČÍNKOVÁ, Anna and Vlad POPOVICI. Cross-platform Data Analysis Reveals a Generic Gene Expression Signature for Microsatellite Instability in Colorectal Cancer. Biomed Research International. New York: Hindawi Publishing Corporation, 2019, vol. 2019, vol. 2019, p. 1-9. ISSN 2314-6133. Available from: https://dx.doi.org/10.1155/2019/6763596.

Basic information

• Original name: Cross-platform Data Analysis Reveals a Generic Gene Expression Signature for Microsatellite Instability in Colorectal Cancer
• Authors: PAČÍNKOVÁ, Anna (203 Czech Republic, guarantor, belonging to the institution) and Vlad POPOVICI (642 Romania, belonging to the institution).
• Edition: Biomed Research International, New York, Hindawi Publishing Corporation, 2019, 2314-6133.

Other information

• Original language: English
• Type of outcome: Article in a journal
• Field of Study: 10201 Computer sciences, information science, bioinformatics
• Country of publisher: Egypt
• Confidentiality degree: is not subject to a state or trade secret
• WWW: Full Text
• Impact factor: Impact factor: 2.276
• RIV identification code: RIV/00216224:14330/19:00109493
• Organization unit: Faculty of Informatics
• Doi: http://dx.doi.org/10.1155/2019/6763596
• UT WoS: 000463063900001
• Keywords in English: genomic signature; colorectal cancer; cross-platform analysis; microsatellite instability
• Tags: rivok
• Tags: International impact, Reviewed

Abstract

The dysfunction of the DNA mismatch repair system results in microsatellite instability (MSI). MSI plays a central role in the development of multiple human cancers. In colon cancer, despite being associated with resistance to 5-fluorouracil treatment, MSI is a favourable prognostic marker. In gastric and endometrial cancers, its prognostic value is not so well established. Nevertheless, recognising the MSI tumours may be important for predicting the therapeutic effect of immune checkpoint inhibitors. Several gene expression signatures were trained on microarray data sets to understand the regulatory mechanisms underlying microsatellite instability in colorectal cancer. A wealth of expression data already exists in the form of microarray data sets. However, the RNA-seq has become a routine for transcriptome analysis. A new MSI gene expression signature presented here is the first to be valid across two different platforms, microarrays and RNA-seq. In the case of colon cancer, its estimated performance was (i) AUC = 0.94, 95% CI = (0.90 - 0.97) on RNA-seq and (ii) AUC = 0.95, 95% CI = (0.92 - 0.97) on microarray. The 25-gene expression signature was also validated in two independent microarray colon cancer data sets. Despite being derived from colorectal cancer, the signature maintained good performance on RNA-seq and microarray gastric cancer data sets (AUC = 0.90, 95% CI = (0.85 - 0.94) and AUC = 0.83, 95% CI = (0.69 - 0.97), respectively). Furthermore, this classifier retained high concordance even when classifying RNA-seq endometrial cancers (AUC = 0.71, 95% CI = (0.62 - 0.81). These results indicate that the new signature was able to remove the platform-specific differences while preserving the underlying biological differences between MSI/MSS phenotypes in colon cancer samples.

Abstract (in Czech)

Mikrosatelitová nestabilita (microsatellite instability, MSI) je výsledkem dysfunkce systému pro opravu párování DNA (DNA mismatch repair system). MSI hraje ústřední roli ve vývoji mnoha lidských nádorových onemocněních. U karcinomu tlustého střeva, i když je spojován s rezistencí na léčbu 5-fluorouracilem, je MSI příznivým prognostickým markerem. U karcinomů žaludku a endometria není jeho prognostická hodnota tak dobře prokázána. Nicméně rozpoznávání nádorů s MSI může být důležité pro predikci terapeutického účinku imunoterapie. Na mikročipových datasetech již bylo identifikováno několik genových expresních profilů, aby bylo možné porozumět regulačním mechanismům, které jsou základem mikrosatelitové nestability u kolorektálního karcinomu. V současné době existuje veliké množství datasetů genové exprese měřené pomocí mikročipových expreimentů. RNA-seq technologie se však stala rutinou pro transkripční analýzu. Nový MSI genový expresní profil, který je zde publikován, je první, který je funkční na dvou různých platformách, mikročipech a RNA-seq. V případě karcinomu tlustého střeva byla jeho odhadovaná přesnost (i) AUC = 0,94, 95% IS = (0,90 - 0,97) na RNA-seq a (ii) AUC = 0,95, 95% IS = (0,92 - 0,97) na mikročipech. Expresní profil obsahující 25 genů byl také validován na dvou nezávislých mikročipových datasetech karcinomu tlustého střeva. Navzdory tomu, že se jedná o MSI genový expresní profil karcinomu tlustého střeva a konečníku, zachoval si vysokou přesnost také u RNA-seq datasetu karcinomu žaludku a mikročipového datasetu karcinomu žaludku (AUC = 0,90, 95% IS = (0,85 - 0,94) a AUC = 0,83, 95% IS = (0,69 - 0,97) , resp.). Kromě toho si tento klasifikátor zachoval vysokou přesnost i při klasifikaci RNA-seq datasetu karcinomu endometria (AUC = 0,71, 95% IS = (0,62 - 0,81). Tyto výsledky ukazují, že nový genový expresní profil byl schopen odstranit rozdíly specifické pro danou platformu a současně si zachoval základní biologické rozdíly mezi fenotypy MSI / MSS u vzorků karcinomu tlustého střeva.

Links

• EF16_013/0001761, research and development project: Name: RECETOX RI
• LM2015051, research and development project: Name: Centrum pro výzkum toxických látek v prostředí (Acronym: RECETOX RI)

Investor: Ministry of Education, Youth and Sports of the CR

• 602901, interní kód MU: Name: MErCuRIC - A Phase Ib/II study of MEK1/2 inhibitor PD-­‐0325901 with cMET inhibitor PF-­‐02341066 in KRASMT and KRASWT (with aberrant c-­‐MET) Colorectal Cancer Patients (Acronym: MErCuRIC)

Investor: European Union, Cooperation