Определение молекулярных подклассов глиобластом на основе анализа экспрессии генов

Abstract

Две группы глиобластом, отличающихся между собой по уровню экспрессии 416 генов (Р ≤ 0,05), определены с применением математической модели в форме линейного булевого программирования на основе наявных в базе данных Gene Expression Omnibus (GEO) по экспрессии генов в глиобластомах, полученных с помощью анализа микрочипов. Уровень экспрессии 15 генов более чем в два раза выше в первой группе глиобластом (80 образцов) по сравнению со второй груп пой (144 образца), а 401 гена – более чем в два раза ниже по сравнению со второй группой. Из 15 генов, уровень экспрессии которых преобладает в первой группе глиобластом, 10 кодируют белки, вовлеченные в регуляцию клеточного цикла и пролиферации клеток. Значительную часть 401 генов составляют гены, которые кодируют белки, вовлеченные в функционирование нейральных клеток и принимающие участие в таких процессах, как синаптическая передача, нейрогенез, образование миелиновой оболочки и аксонов. Карта Кохонена, построенная на основе данных 15 генов, уровень экспрессии которых превалирует в первой группе, и 60 (из 401) генов, уровень экспрессии которых выше во второй группе, подтвердила существование двух групп глиобластом со специфическими профилями экспрессии генов. Разделение глиобластом на две группы может отражать двa пути развития астроцитарных глиом, один из которых приводит к образованию опухолей с более высоким уровнем экспрессии генов, белковые продукты которых вовлечены в регуляцию клеточного цикла и пролиферации. Вместе с тем существование двух молекулярных вариантов, возможно, является отражением различных стадий развития глиобластом.

Дві групи гліобластом, що відрізняються між собою за рівнем експресії 416 генів, визначено із застосуванням математичної моделі у формі лінійного булевого програмування на основі даних по експресії генів у гліобластомах, отриманих за допомогою мікроарейного аналізу і наявних у базі даних Gene Expression Omnibus (GEO). Рівень експресії 15 генів у понад два рази вищий в першій групі гліобластом (80 зразків) порівняно з другою групою (144 зразки), а 401 генів – у понад два рази нижчий порівняно з другою групою 10 з 15 генів, рівень експресії яких переважає у першій групі, кодують білки, залучені до регуляції клітинного циклу та проліферації клітин. Значний відсоток 401 генів складають гени, що кодують білки, залучені до функціонування нейральних клітин і беруть участь у синаптичнiй передачi, нейрогенезі, утвореннi мієлінової оболонки та аксонів. Карта Кохонена, побудована на основі даних 15 генів, рівень експресії яких превалює у першій групі, та 60 з 401) генів), рівень експресії яких підвищений у другій групі, підтвердила існування двох груп гліобластом із специфічними профілями експресії генів. Розподіл гліобластом на дві групи може відображати двa шляхи розвитку астроцитарних гліом, один з яких призводить до утворення пухлин з високим рівнем експресії генів, білкові продукти яких залучені до регуляції клітинного циклу та проліферації. Існування двох молекулярних варіантів, можливо, є відображенням різних стадій розвитку гліобластом.

Two glioblastoma groups, which are distinguished from each other by expression level of 416 genes (p ≤ 0.05), were determined using a mathematical model of linear Boolean programming on the basis of gene expression data, obtained by microarray analysis of the glioblastomas and available in Gene Expression Omnibus (GEO) data base. The expression level of 15 genes was more than two-fold higher in the first group of glioblastoma (80 samples) in comparison with the second group (144 samples) and 401 genes and more than two-fold lower as compared to the second group. Ten of 15 genes, which expression level prevailed in the first group, encode the proteins involved in cell cycle regulation and cell proliferation. A significant percentage of 401 genes are the genes that encode proteins involved in the functioning of neural cells and participating in the processes such as synaptic transmission, neurogenesis, the formation of myelin sheath, axon formation. Kohonen map, built on the basis of the data of 15 genes with prevailed expression in the first group and 60 (of 401) genes, whose expression level elevated in the second group, confirmed the existence of two glioblastoma groups with specific gene expression profiles. Distribution of the glioblastomas into two groups may reflect two pathways of astrocytic glioma development, one of which leads to the formation of tumors with higher levels of gene expression, which protein products are involved in cell cycle regulation and proliferation. On the other hand, the existence of two molecular variants may reflect different states of glioblastoma progression.