Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Xác định chữ ký dự đoán điều trị cá nhân hóa cho ung thư biểu mô tế bào vảy vùng đầu và cổ
Tóm tắt
Ung thư biểu mô tế bào vảy vùng đầu và cổ (HNSCC) là loại ung thư phổ biến nhất ở vùng đầu và cổ. Các gen liên quan đến đáp ứng điều trị (TRRGs) có mối liên hệ chặt chẽ với quá trình hình thành khối u và tiên lượng trong HNSCC. Tuy nhiên, giá trị lâm sàng và ý nghĩa tiên đoán của TRRGs vẫn chưa rõ ràng. Chúng tôi đã đặt mục tiêu xây dựng một mô hình nguy cơ tiên đoán nhằm dự đoán phản ứng điều trị và tiên lượng trong các nhóm con HNSCC được xác định bởi TRRGs. Dữ liệu đa omics và thông tin lâm sàng của bệnh nhân HNSCC đã được tải xuống từ The Cancer Genome Atlas (TCGA). Dữ liệu hồ sơ GSE65858 và chip GSE67614 được tải xuống từ cơ sở dữ liệu di truyền chức năng công khai Gene Expression Omnibus (GEO). Dựa trên cơ sở dữ liệu TCGA-HNSC, bệnh nhân được chia thành hai nhóm: nhóm hồi phục và nhóm không hồi phục dựa trên phản ứng điều trị, và các TRRGs biểu hiện khác nhau giữa hai nhóm này đã được sàng lọc. Sử dụng phân tích hồi quy Cox và phân tích phương pháp khôi phục và lựa chọn tuyệt đối tối thiểu (LASSO), các TRRGs ứng viên có thể dự đoán tiên lượng của HNSCC đã được xác định và được sử dụng để xây dựng chữ ký dựa trên TRRGs và một đồ thị tiên lượng. Tổng cộng có 1896 TRRGs biểu hiện khác nhau được sàng lọc, bao gồm 1530 gen tăng biểu hiện và 366 gen giảm biểu hiện. Sau đó, 206 TRRGs biểu hiện khác nhau có liên quan đáng kể đến sự sống sót đã được chọn thông qua phân tích hồi quy Cox đơn biến. Cuối cùng, tổng cộng 20 gen TRRGs ứng viên đã được xác định qua phân tích LASSO để thiết lập một chữ ký cho dự đoán nguy cơ, và điểm nguy cơ của từng bệnh nhân đã được tính toán. Bệnh nhân được chia thành nhóm nguy cơ cao (Risk-H) và nhóm nguy cơ thấp (Risk-L) dựa trên điểm nguy cơ. Kết quả cho thấy bệnh nhân Risk-L có tỷ lệ sống sót tổng thể (OS) tốt hơn so với bệnh nhân Risk-H. Phân tích đường cong đặc trưng nhận diện (ROC) đã chỉ ra khả năng dự đoán tuyệt vời cho tỷ lệ OS ở năm thứ 1, 3, và 5 trong cơ sở dữ liệu TCGA-HNSC và GEO. Hơn nữa, đối với các bệnh nhân được điều trị bằng xạ trị sau phẫu thuật, bệnh nhân Risk-L có OS kéo dài hơn và tỉ lệ tái phát thấp hơn so với bệnh nhân Risk-H. Đồ thị liên quan đến điểm nguy cơ và các yếu tố lâm sàng khác có khả năng dự đoán xác suất sống sót tốt. Chữ ký dự đoán nguy cơ được đề xuất và Đồ thị dựa trên TRRGs là những công cụ tiên tiến đầy hứa hẹn cho việc dự đoán phản ứng điều trị và tỷ lệ sống sót tổng thể ở bệnh nhân HNSCC.
Từ khóa
#ung thư biểu mô tế bào vảy vùng đầu và cổ #gen liên quan đến đáp ứng điều trị #mô hình nguy cơ #tử vong tổng thể #phân tích hồi quy Cox #phân tích LASSOTài liệu tham khảo
Sung H, Ferlay J, Siegel RL, Laversanne M, Soerjomataram I, Jemal A, Bray F. Global Cancer Statistics 2020: GLOBOCAN Estimates of Incidence and Mortality Worldwide for 36 Cancers in 185 Countries. CA Cancer J Clin. 2021;71(3):209–49.
Cramer JD, Burtness B, Le QT, Ferris RL. The changing therapeutic landscape of head and neck cancer. Nat Rev Clin Oncol. 2019;16(11):669–83.
Marur S, Forastiere AA. Head and neck squamous cell carcinoma: update on epidemiology, diagnosis, and treatment. Mayo Clin Proc. 2016;91(3):386–96.
Johnson DE, Burtness B, Leemans CR, Lui VWY, Bauman JE, Grandis JR. Head and neck squamous cell carcinoma. Nat Rev Dis Primers. 2020;6(1):92.
Ang KK, Harris J, Wheeler R, Weber R, Rosenthal DI, Nguyen-Tan PF, Westra WH, Chung CH, Jordan RC, Lu C, et al. Human papillomavirus and survival of patients with oropharyngeal cancer. N Engl J Med. 2010;363(1):24–35.
Beesley LJ, Hawkins PG, Amlani LM, Bellile EL, Casper KA, Chinn SB, Eisbruch A, Mierzwa ML, Spector ME, Wolf GT, et al. Individualized survival prediction for patients with oropharyngeal cancer in the human papillomavirus era. Cancer. 2019;125(1):68–78.
Posner M, Vermorken JB. Induction therapy in the modern era of combined-modality therapy for locally advanced head and neck cancer. Semin Oncol. 2008;35(3):221–8.
Li G, Jiang Y, Li G, Qiao Q. Comprehensive analysis of radiosensitivity in head and neck squamous cell carcinoma. Radiother Oncol. 2021;159:126–35.
Kim SI, Kang JW, Noh JK, Jung HR, Lee YC, Lee JW, Kong M, Eun YG. Gene signature for prediction of radiosensitivity in human papillomavirus-negative head and neck squamous cell carcinoma. Radiat Oncol J. 2020;38(2):99–108.
Oweida A, Lennon S, Calame D, Korpela S, Bhatia S, Sharma J, Graham C, Binder D, Serkova N, Raben D, et al. Ionizing radiation sensitizes tumors to PD-L1 immune checkpoint blockade in orthotopic murine head and neck squamous cell carcinoma. Oncoimmunology. 2017;6(10): e1356153.
Wichmann G, Rosolowski M, Krohn K, Kreuz M, Boehm A, Reiche A, Scharrer U, Halama D, Bertolini J, Bauer U, et al. The role of HPV RNA transcription, immune response-related gene expression and disruptive TP53 mutations in diagnostic and prognostic profiling of head and neck cancer. Int J Cancer. 2015;137(12):2846–57.
Ding L, Sishc BJ, Polsdofer E, Yordy JS, Facoetti A, Ciocca M, Saha D, Pompos A, Davis AJ, Story MD. Evaluation of the Response of HNSCC Cell Lines to gamma-Rays and (12)C Ions: Can Radioresistant Tumors Be Identified and Selected for (12)C Ion Radiotherapy? Front Oncol. 2022;12: 812961.
Kanehisa M, Goto S. KEGG: kyoto encyclopedia of genes and genomes. Nucleic Acids Res. 2000;28(1):27–30.
Ren J, Du Y, Li S, Ma S, Jiang Y, Wu C. Robust network-based regularization and variable selection for high-dimensional genomic data in cancer prognosis. Genet Epidemiol. 2019;43(3):276–91.
Wu C, Ma S. A selective review of robust variable selection with applications in bioinformatics. Brief Bioinform. 2015;16(5):873–83.
Mody MD, Rocco JW, Yom SS, Haddad RI, Saba NF. Head and neck cancer. Lancet. 2021;398(10318):2289–99.
Gregoire V, Langendijk JA, Nuyts S. Advances in Radiotherapy for Head and Neck Cancer. J Clin Oncol. 2015;33(29):3277–84.
Lacas B, Bourhis J, Overgaard J, Zhang Q, Gregoire V, Nankivell M, Zackrisson B, Szutkowski Z, Suwinski R, Poulsen M, et al. Role of radiotherapy fractionation in head and neck cancers (MARCH): an updated meta-analysis. Lancet Oncol. 2017;18(9):1221–37.
Yamamoto VN, Thylur DS, Bauschard M, Schmale I, Sinha UK. Overcoming radioresistance in head and neck squamous cell carcinoma. Oral Oncol. 2016;63:44–51.
Perri F, Pacelli R, Della Vittoria Scarpati G, Cella L, Giuliano M, Caponigro F, Pepe S. Radioresistance in head and neck squamous cell carcinoma: Biological bases and therapeutic implications. Head Neck. 2015;37(5):763–70.
Fleschutz K, Walter L, Leistner R, Heinzerling L. ALK inhibitors do not increase sensitivity to radiation in EML4-ALK non-small cell lung cancer. Anticancer Res. 2020;40(9):4937–46.
Li P, Liu X, Zhao T, Li F, Wang Q, Zhang P, Hirayama R, Chen W, Jin X, Zheng X, et al. Comparable radiation sensitivity in p53 wild-type and p53 deficient tumor cells associated with different cell death modalities. Cell Death Discov. 2021;7(1):184.
Lalani N, Voduc KD, Jimenez RB, Levasseur N, Gondara L, Speers C, Lohrisch C, Nichol A. Breast cancer molecular subtype as a predictor of radiation therapy fractionation sensitivity. Int J Radiat Oncol Biol Phys. 2021;109(1):281–7.
Cui J, Wang M-C, Zhang Y-M, Ren M-Z, Wang S-X, Nan K-J, Song L-P. Combination of S-1 and gefitinib increases the sensitivity to radiotherapy in lung cancer cells. Cancer Chemother Pharmacol. 2018;81(4):717–26.
Shi M, Wan J, Wang H, Yu H. Cytokeratin 13 promotes radiotherapy sensitivity of nasopharyngeal carcinoma by downregulating the MEK/ERK pathway. IUBMB Life. 2022;74(6):543–53.
Zhang H, Fang C, Feng Z, Xia T, Lu L, Luo M, Chen Y, Liu Y, Li Y. The role of LncRNAs in the regulation of radiotherapy sensitivity in cervical cancer. Front Oncol. 2022;12: 896840.
Tran VT, Phan TT, Nguyen ST, Tran B-T, Ho TT, Pho SP, Nguyen TB, Pham TTB, Le AT, Le VT, et al. Smoking habit and chemo-radiotherapy and/or surgery affect the sensitivity of EGFR plasma test in non-small cell lung cancer. BMC Res Notes. 2020;13(1):367.
Yun Y, Zhang Y, Xu Q, Ou Y, Zhou X, Lu Z. SOX17-mediated MALAT1-miR-199a-HIF1α axis confers sensitivity in esophageal squamous cell carcinoma cells to radiotherapy. Cell Death Discov. 2022;8(1):270.
Anbalagan S, Ström C, Downs JA, Jeggo PA, McBay D, Wilkins A, Rothkamm K, Harrington KJ, Yarnold JR, Somaiah N. TP53 modulates radiotherapy fraction size sensitivity in normal and malignant cells. Sci Rep. 2021;11(1):7119.
Ma Q, Geng K, Xiao P, Zeng L. Identification and prognostic value exploration of radiotherapy sensitivity-associated genes in non-small-cell lung cancer. Biomed Res Int. 2021;2021:5963868.
Feng Y, Li G, Shi Z, Yan X, Wang Z, Jiang H, Chen Y, Li R, Zhai Y, Chang Y, et al. A novel methylation signature predicts radiotherapy sensitivity in glioma. Sci Rep. 2020;10(1):20406.
Chen X, Zheng J, Zhuo ML, Zhang A, You Z. A six-gene-based signature for breast cancer radiotherapy sensitivity estimation. Biosci Rep. 2020;40(12):BSR20202376.
Lee MS, McGuffey EJ, Morris JS, Manyam G, Baladandayuthapani V, Wei W, Morris VK, Overman MJ, Maru DM, Jiang Z-Q, et al. Association of CpG island methylator phenotype and EREG/AREG methylation and expression in colorectal cancer. Br J Cancer. 2016;114(12):1352–61.
Wang L, Wang L, Zhang H, Lu J, Zhang Z, Wu H, Liang Z. AREG mediates the epithelial-mesenchymal transition in pancreatic cancer cells via the EGFR/ERK/NF-κB signalling pathway. Oncol Rep. 2020;43(5):1558–68.
Tung SL, Huang WC, Hsu FC, Yang ZP, Jang TH, Chang JW, Chuang CM, Lai CR, Wang LH. miRNA-34c-5p inhibits amphiregulin-induced ovarian cancer stemness and drug resistance via downregulation of the AREG-EGFR-ERK pathway. Oncogenesis. 2017;6(5): e326.
Stiehl DP, Bordoli MR, Abreu-Rodríguez I, Wollenick K, Schraml P, Gradin K, Poellinger L, Kristiansen G, Wenger RH. Non-canonical HIF-2α function drives autonomous breast cancer cell growth via an AREG-EGFR/ErbB4 autocrine loop. Oncogene. 2012;31(18):2283–97.
Gu X, Li H, Sha L, Mao Y, Shi C, Zhao W. CELSR3 mRNA expression is increased in hepatocellular carcinoma and indicates poor prognosis. PeerJ. 2019;7: e7816.
Zheng K, Lan T, Li G-P, Huang L, Chen Y-P, Su B-H, Zhang S, Zheng D-L. Evaluated expression of CELSR3 in oral squamous cell carcinoma is associated with perineural invasion and poor prognosis. Oral Surg Oral Med Oral Pathol Oral Radiol. 2022;133(5):564–73.
Chen X, Ma Q, Liu Y, Li H, Liu Z, Zhang Z, Niu Y, Shang Z. Increased expression of CELSR3 indicates a poor prognostic factor for prostate cancer. J Cancer. 2021;12(4):1115–24.
Li Y, Zhu L, Hao R, Li Y, Zhao Q, Li S. Systematic expression analysis of the CELSR family reveals the importance of CELSR3 in human lung adenocarcinoma. J Cell Mol Med. 2021;25(9):4349–62.
Zhang L, Wang X. An Immune-Related Gene Signature Can Predict Clinical Outcomes and Immunotherapeutic Response in Oral Squamous Cell Carcinoma. Front Genet. 2022;13: 870133.
Belotti Y, Lim SB, Iyer NG, Lim W-T, Lim CT. Prognostic Matrisomal Gene Panel and Its Association with Immune Cell Infiltration in Head and Neck Carcinomas. Cancers (Basel). 2021;13(22):5761.
Kang JU, Koo SH, Kwon KC, Park JW, Kim JM. Identification of novel candidate target genes, including EPHB3, MASP1 and SST at 3q26.2-q29 in squamous cell carcinoma of the lung. BMC Cancer. 2009;9:237.
Maestri CA, Nisihara R, Mendes HW, Jensenius J, Thiel S, Messias-Reason I, de Carvalho NS. MASP-1 and MASP-2 serum levels are associated with worse prognostic in cervical cancer progression. Front Immunol. 2018;9:2742.
Ghiani L, Chiocca S. High Risk-Human Papillomavirus in HNSCC: Present and future challenges for epigenetic therapies. Int J Mol Sci. 2022;23(7):3483.
Palma DA, Prisman E, Berthelet E, Tran E, Hamilton S, Wu J, Eskander A, Higgins K, Karam I, Poon I, et al. Assessment of toxic effects and survival in treatment deescalation with radiotherapy vs transoral surgery for HPV-associated oropharyngeal squamous cell carcinoma: The ORATOR2 phase 2 randomized clinical trial. JAMA Oncol. 2022;8(6):1–7.
Berdugo J, Rooper LM, Chiosea SI. RB1, p16, and human papillomavirus in oropharyngeal squamous cell carcinoma. Head Neck Pathol. 2021;15(4):1109–18.
Cho J-K, Kim MW, Choi IS, Moon UY, Kim M-J, Sohn I, Kim S, Jeong H-S. Optimal cutoff of pretreatment neutrophil-to-lymphocyte ratio in head and neck cancer patients: a meta-analysis and validation study. BMC Cancer. 2018;18(1):969.
Sinha N, Sinha S, Valero C, Schäffer AA, Aldape K, Litchfield K, Chan TA, Morris LGT, Ruppin E. Immune determinants of the association between tumor mutational burden and immunotherapy response across cancer types. Cancer Res. 2022;82(11):2076–83.
Lv J, Liu YY, Jia YT, He JL, Dai GY, Guo P, Zhao ZL, Zhang YN, Li ZX. A nomogram model for predicting prognosis of obstructive colorectal cancer. World J Surg Oncol. 2021;19(1):337.
Lin Y-W, Kang W-P, Huang B-L, Qiu Z-H, Wei L-F, Zhang B, Ding T-Y, Luo Y, Liu C-T, Chu L-Y, et al. Nomogram based on clinical characteristics and serological inflammation markers to predict overall survival of oral tongue squamous cell carcinoma patient after surgery. BMC Oral Health. 2021;21(1):667.