Proteomics in cardiovascular disease: recent progress and clinical implication and implementation

Introduction: Although multiple efforts have been initiated to shed light into the molecular mechanisms underlying cardiovascular disease, it still remains one of the major causes of death worldwide. Proteomic approaches are unequivocally powerful tools that may provide deeper understanding into the molecular mechanisms associated with cardiovascular disease and improve its management. Areas covered: Cardiovascular proteomics is an emerging field and significant progress has been made during the past few years with the aim of defining novel candidate biomarkers and obtaining insight into molecular pathophysiology. To summarize the recent progress in the field, a literature search was conducted in PubMed and Web of Science. As a result, 704 studies from PubMed and 320 studies from Web of Science were retrieved. Findings from original research articles using proteomics technologies for the discovery of biomarkers for cardiovascular disease in human are summarized in this review. Expert commentary: Proteins associated with cardiovascular disease represent pathways in inflammation, wound healing and coagulation, proteolysis and extracellular matrix organization, handling of cholesterol and LDL. Future research in the field should target to increase proteome coverage as well as integrate proteomics with other omics data to facilitate both drug development as well as clinical implementation of findings

BcCluster: a bladder cancer database at the molecular level

Background: Bladder Cancer (BC) has two clearly distinct phenotypes. Non-muscle invasive BC has good prognosis and is treated with tumor resection and intravesical therapy whereas muscle invasive BC has poor prognosis and requires usually systemic cisplatin based chemotherapy either prior to or after radical cystectomy. Neoadjuvant chemotherapy is not often used for patients undergoing cystectomy. High-throughput analytical omics techniques are now available that allow the identification of individual molecular signatures to characterize the invasive phenotype. However, a large amount of data produced by omics experiments is not easily accessible since it is often scattered over many publications or stored in supplementary files. Objective: To develop a novel open-source database, BcCluster (http://www.bccluster.org/), dedicated to the comprehensive molecular characterization of muscle invasive bladder carcinoma. Materials: A database was created containing all reported molecular features significant in invasive BC. The query interface was developed in Ruby programming language (version 1.9.3) using the web-framework Rails (version 4.1.5) (http://rubyonrails.org/). Results: BcCluster contains the data from 112 published references, providing 1,559 statistically significant features relative to BC invasion. The database also holds 435 protein-protein interaction data and 92 molecular pathways significant in BC invasion. The database can be used to retrieve binding partners and pathways for any protein of interest. We illustrate this possibility using survivin, a known BC biomarker. Conclusions: BcCluster is an online database for retrieving molecular signatures relative to BC invasion. This application offers a comprehensive view of BC invasiveness at the molecular level and allows formulation of research hypotheses relevant to this phenotype

A novel pipeline for drug repurposing for bladder cancer based on patients’ omics signatures

Multi-omics signatures of patients with bladder cancer (BC) can guide the identification of known de-risked therapeutic compounds through drug repurposing, an approach not extensively explored yet. In this study, we target drug repurposing in the context of BC, driven by tissue omics signatures. To identify compounds that can reverse aggressive high-risk Non-Muscle Invasive BC (NMIBC) to less aggressive low-risk molecular subtypes, the next generation Connectivity Map (CMap) was employed using as input previously published proteomics and transcriptomics respective signatures. Among the identified compounds, the ATP-competitive inhibitor of mTOR, WYE-354, showed a consistently very high score for reversing the aggressive BC molecular signatures. WYE-354 impact was assessed in a panel of eight multi-origin BC cell lines and included impaired colony growth and proliferation rate without any impact on apoptosis. Overall, with this study we introduce a promising pipeline for the repurposing of drugs for BC treatment, based on patients’ omics signatures

Proteomics analysis of bladder cancer invasion: targeting EIF3D for therapeutic intervention

Patients with advanced bladder cancer have poor outcomes, indicating a need for more efficient therapeutic approaches. This study characterizes proteomic changes underlying bladder cancer invasion aiming for the better understanding of disease pathophysiology and identification of drug targets. High resolution liquid chromatography coupled to tandem mass spectrometry analysis of tissue specimens from patients with non-muscle invasive (NMIBC, stage pTa) and muscle invasive bladder cancer (MIBC, stages pT2+) was conducted. Comparative analysis identified 144 differentially expressed proteins between analyzed groups. These included proteins previously associated with bladder cancer and also additional novel such as PGRMC1, FUCA1, BROX and PSMD12, which were further confirmed by immunohistochemistry. Pathway and interactome analysis predicted strong activation in muscle invasive bladder cancer of pathways associated with protein synthesis e.g. eIF2 and mTOR signaling. Knock-down of eukaryotic translation initiation factor 3 subunit D (EIF3D) (overexpressed in muscle invasive disease) in metastatic T24M bladder cancer cells inhibited cell proliferation, migration, and colony formation in vitro and decreased tumor growth in xenograft models. By contrast, knocking down GTP-binding protein Rheb (which is upstream of EIF3D) recapitulated the effects of EIF3D knockdown in vitro, but not in vivo. Collectively, this study represents a comprehensive analysis of NMIBC and MIBC providing a resource for future studies. The results highlight EIF3D as a potential therapeutic target

Mass spectrometry-based biomarkers to detect prostate cancer: a multicentric study based on non-invasive urine collection without prior digital rectal examination

(1) Background: Prostate cancer (PCa) is the most frequently diagnosed cancer in men. Wide application of prostate specific antigen test has historically led to over-treatment, starting from excessive biopsies. Risk calculators based on molecular and clinical variables can be of value to determine the risk of PCa and as such, reduce unnecessary and invasive biopsies. Urinary molecular studies have been mostly focusing on sampling after initial intervention (digital rectal examination and/or prostate massage). (2) Methods: Building on previous proteomics studies, in this manuscript, we aimed at developing a biomarker model for PCa detection based on urine sampling without prior intervention. Capillary electrophoresis coupled to mass spectrometry was applied to acquire proteomics profiles from 970 patients from two different clinical centers. (3) Results: A case-control comparison was performed in a training set of 413 patients and 181 significant peptides were subsequently combined by a support vector machine algorithm. Independent validation was initially performed in 272 negative for PCa and 138 biopsy-confirmed PCa, resulting in an AUC of 0.81, outperforming current standards, while a second validation phase included 147 PCa patients. (4) Conclusions: This multi-dimensional biomarker model holds promise to improve the current diagnosis of PCa, by guiding invasive biopsies

Συστημική ανάλυση έκφρασης και λειτουργίας μοριακών στόχων που εμπλέκονται στην κυτταρική μετανάστευση, στον κυτταρικό πολλαπλασιασμό και την αγγειογένεση: έλεγχος του ενδεχόμενου ρόλου τους στον καρκίνο της ουροδόχου κύστεως και σε καρδιαγγειακά νοσήματα.

Tα τελευταία χρόνια η Συστημική Ιατρική έχει αναδειχθεί ως μια ολιστική προσέγγιση για την αντιμετώπιση σύνθετων νοσημάτων, όπως είναι ο καρκίνος και οι καρδιαγγειακές παθήσεις. Αναπόσπαστο κομμάτι των συστημικών προσεγγίσεων αποτελούν οι τεχνολογίες –ωμικής υψηλής ευκρίνειας, με την Πρωτεωμική να καταλαμβάνει κεντρικό ρόλο. Οι πρωτεωμικές αναλύσεις σε επίπεδο ιστού παρέχουν πλούτο πληροφορίας αναφορικά με τους μοριακούς μηχανισμούς που διέπουν τα σύνθετα νοσήματα συμβάλλοντας επομένως στην ανάδειξη νέων στόχων για θεραπευτικές παρεμβάσεις. Ο καρκίνος της ουροδόχου κύστεως αποτελεί τον πιο δαπανηρό και δεύτερο σε θνησιμότητα καρκίνο του ουρογεννητικού συστήματος. Οι ασθενείς με προχωρημένα στάδια της νόσου χαρακτηρίζονται από δυσμενή έκβαση που μπορεί, εν μέρει, να εξηγηθεί από τις περιορισμένες θεραπευτικές επιλογές που υπάρχουν. Επομένως, είναι επιτακτική η ανάγκη για την ανεύρεση νέων θεραπευτικών στόχων. Για το σκοπό αυτό, η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε στο χαρακτηρισμό των πρωτεωμικών αλλαγών σε επίπεδο ιστού που ευθύνονται για τη μεταστατικότητα του καρκίνου της ουροδόχου κύστεως. Για αυτό το λόγο πραγματοποιήθηκε συγκριτική πρωτεωμική ανάλυση μεταξύ μη διηθητικών και διηθητικών όγκων ουροδόχου κύστεως μέσω της οποίας εντοπίστηκαν 144 διαφορικά εκφραζόμενες πρωτεΐνες. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονταν πρωτεΐνες, όπως οι αννεξίνες, α-ακτινίνες, TGFBI, καντχερίνες και καθεψίνες, που είχαν προηγουμένως συσχετιστεί με τον καρκίνο της ουροδόχου κύστεως, ενισχύοντας περαιτέρω την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων αυτής της προσέγγισης. Αξίζει να σημειωθεί, ότι σε αυτή τη μελέτη αναδείχθηκαν επίσης και πολλά νέα ευρήματα μεταξύ των οποίων οι πρωτεΐνες FUCA1, BROX, PGRMC1 και PSMD12 που επιβεβαιώθηκαν ως προς τη διαφορική τους έκφραση στα διαφορετικά στάδια της νόσου, με ανοσοϊστοχημεία. Μέσω in silico ανάλυσης των διαφορικά εκφραζόμενων πρωτεϊνών προβλέφθηκε, μεταξύ άλλων, σημαντική ενεργοποίηση της πρωτεϊνοσύνθεσης στους διηθητικούς καρκίνους. Οι παράγοντες EIF3D και RHEB, οι οποίοι σχετίζονται με τη μετάφραση, επιλέχθηκαν για περαιτέρω λειτουργική ανάλυση in vitro και in vivo. Η καταστολή της έκφρασης του EIF3D στη μεταστατική κυτταρική σειρά ουροδόχου κύστεως T24M είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της μεταναστευτικότητας και της ικανότητας σχηματισμού αποικιών in vitro, καθώς και μείωση του ρυθμού ανάπτυξης των όγκων in vivo. Συγκρίσιμα αποτελέσματα παρατηρήθηκαν in vitro αλλά όχι in vivo, έπειτα από καταστολή της έκφρασης του RHEB. Ως εκ τούτου, σε αυτή τη μελέτη, αναδείχθηκε ο παράγοντας EIF3D ως νέο υποψήφιο μόριο που εμπλέκεται στη μετάσταση του καρκίνου της ουροδόχου κύστεως και που εν δυνάμει μπορεί να αποτελέσει στόχο για θεραπευτική παρέμβαση. Από την άλλη πλευρά, τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν την κυριότερη αιτία θανάτου παγκοσμίως με ένα υψηλό ποσοστό θνησιμότητας και μια αυξανόμενη συχνότητα εμφάνισης ετησίως. Η αθηροσκλήρωση αποτελεί την κυριότερη αιτία εμφάνισης καρδιαγγειακών νοσημάτων και είναι μια χρόνια, συστημική νόσος που πολλές φορές παραμένει ασυμπτωτική κατά το αρχικό στάδιο. Δεδομένου ότι τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν κύριο παράγοντα επιβάρυνσης της παγκόσμιας υγείας, η έγκαιρη ανίχνευση και θεραπεία των ασθενών με αθηροσκλήρωση κρίνεται απαραίτητη. Προς αυτή την κατεύθυνση, στην παρούσα μελέτη, επιδιώχθηκε η κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τα καρδιαγγειακά νοσήματα, μέσω μιας συστημικής προσέγγισης βασισμένης σε ζωικά πρότυπα, δείγματα ανθρώπινων ιστών και in vitro μελέτες. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε πρωτεωμική ανάλυση χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας τύπου LC-MS/MS σε δείγματα θωρακικών αορτών από πρότυπα αθηροσκληρωτικών μυών, Ldlr - / - και ApoE - / -, παρουσία ή απουσία διαβήτη. Εκατόν εβδομήντα επτά πρωτεΐνες εντοπίστηκαν διαφορικά εκφραζόμενες στα ζωικά πρότυπα που ελέγχθηκαν σε σύγκριση με τα ζώα άγριου τύπου (WT), υποδηλώνοντας ότι οι μεταβολές αυτές εμπλέκονται στην αθηροσκλήρωση, ανεξάρτητα από το γενετικό υπόβαθρο του προτύπου που χρησιμοποιήθηκε. Οι πρωτεΐνες αυτές διαπιστώθηκε ότι εμπλέκονται σε διεργασίες που σχετίζονται με την αθηροσκλήρωση όπως ο μεταβολισμός, η αιμόσταση, το ανοσοποιητικό σύστημα, η εξωκυττάρια ουσία και η οργάνωση της χρωματίνης. Επιπρόσθετα, με LC-MS/MS ανάλυση που πραγματοποιήθηκε σε αγγεία ασθενών με καρδιαγγειακά νοσήματα επιβεβαιώθηκε η υπερέκφραση 6 πρωτεϊνών που είχαν ανιχνευτεί επίσης και στα ζώα. Μεταξύ αυτών, ο KDM5D, ένας επιγενετικός ρυθμιστής - μέλος της οικογένειας των KDM5 απομεθυλασών των ιστονών, παρουσίαζε έντονη υπερέκφραση στα δείγματα των ασθενών συγκριτικά με τα δείγματα των φυσιολογικών μαρτύρων. Αντιστοίχως, στα ίδια δείγματα, με ανοσοαποτύπωση κατά Western ανιχνεύθηκε και μείωση των επιπέδων της τριμεθυλιωμένης μορφής της Η3Κ4, η οποία είναι το υπόστρωμα των KDM5 απομεθυλασών. Περαιτέρω λειτουργικές μελέτες έδειξαν ότι η αναστολή των KDM5 απομεθυλασών στα κύτταρα HUVEC επέφεραν μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της μετανάστευσης και της ικανότητας σχηματισμού αγγείων in vitro. Συμπερασματικά, τα δεδομένα αυτής της μελέτης υποστηρίζουν την εμπλοκή των KDM5 απομεθυλασών των ιστονών στην ανάπτυξη των καρδιαγγειακών νοσημάτων, πιθανότατα μέσω της τροποποίησης του προτύπου μεθυλίωσης της H3K4. Επιπλέον, τα ευρήματα της πρωτεωμικής αυτής μελέτης δύναται να αποτελέσουν τη βάση σε περαιτέρω προσεγγίσεις Συστημικής Βιολογίας.Within the last years, systems medicine has emerged as a holistic approach to tackle complex diseases, such as cancer and cardiovascular disease. High-throughput omics approaches are integral part of systems approaches and among them proteomics has a central role. Tissue proteomics may provide a wealth of information on the molecular mechanisms of such complex diseases thus contributing to the identification of novel druggable targets for therapeutic interventions. Bladder cancer is the most costly and second in mortality among urogenital cancers. Patients with advanced stages of bladder cancer are characterized by poor outcome which can be partially explained by the limited therapeutic options. This indicates an imperative need for the identification of novel druggable targets. To this end, this study has focused on the characterization of the global proteomic changes underlying bladder cancer invasion at the tissue level. By performing a comprehensive proteomic analysis, 144 proteins were found to be significantly differentially expressed between muscle invasive and non-muscle invasive bladder cancer tissues. Several of these proteins had been previously reported in the context of bladder cancer, such as annexins, alpha actinins, TGFBI, cadherins and cathepsins, increasing the validity of this approach. Remarkably, this study also revealed numerous novel findings such as the differential expression of FUCA1, BROX, PGRMC1, and PSMD12 in invasive bladder cancer which was further confirmed by immunohistochemistry. In silico analysis of the differentially expressed proteins predicted, among others, a significant activation of protein synthesis. EIF3D and RHEB, both associated with translation, were prioritized for functional analysis in vitro and in vivo. Knock-down of EIF3D in the metastatic bladder cancer cell line T24M, inhibited cell proliferation, migration and colony formation in vitro and consequently led to a decrease of tumor growth in vivo. Similar biological effect was observed upon the knock-down of RHEB in vitro yet not in vivo. Therefore, in this study, EIF3D was highlighted as a novel candidate involved in bladder cancer invasion having also a therapeutic potential. On the other hand, cardiovascular disease is the leading cause of death worldwide with a high mortality rate and an increasing incidence annually. Atherosclerosis, the major cause of cardiovascular disease, is a chronic, systemic disease with a long-lasting subclinical phase. Early detection and treatment of patients with atherosclerosis are crucial in order to reduce the burden of the disease. To this end, and specifically aiming to gain insight into the early cardiovascular disease mechanisms, in this study, a systematic approach based on mouse models, human tissues and in vitro studies, was applied. Proteome analysis using high-resolution tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) of thoracic aortas from atherosclerotic mice models, Ldlr-/- and ApoE-/-, in the presence or absence of diabetes was performed. One hundred seventy-seven proteins were found to be differentially expressed in all models in comparison to wild type (WT) animals, suggesting that these changes were associated with atherosclerosis, regardless of the molecular background of the model used. These proteins segregated into atherosclerosis relevant processes including metabolism, hemostasis, immune system, extracellular matrix and chromatin organization. Further LC-MS/MS experiments using human vessels from patients with cardiovascular disease and controls, confirmed the upregulation of six proteins that were identified also in mice. Among them, KDM5D, an epigenetic modulator – member of the KDM5 family of histone demethylases, exhibited pronounced overexpression in disease. Along the same lines, a reduction of the trimethylated form of H3K4, which is the substrate of KDM5 demethylases, was detected in the same samples using Western blot analyses. Further functional interference studies showed an impact of KDM5 inhibition on human endothelial (HUVEC) cells, including a reduction of cell proliferation, migration and tube-forming ability in vitro. In conclusion, the data of this study support a role for KDM5 histone demethylases in the development of cardiovascular disease, likely via affecting H3K4 methylation. The proteomics findings of this study hold the promise to further support systems biology investigations in the future

Systemic analysis of molecules implicated in cell migration, proliferation and angiogenesis: investigation of their potential involvement in bladder cancer and cardiovascular disease

Within the last years, systems medicine has emerged as a holistic approach to tackle complex diseases, such as cancer and cardiovascular disease. High-throughput omics approaches are integral part of systems approaches and among them proteomics has a central role. Tissue proteomics may provide a wealth of information on the molecular mechanisms of such complex diseases thus contributing to the identification of novel druggable targets for therapeutic interventions. Bladder cancer is the most costly and second in mortality among urogenital cancers. Patients with advanced stages of bladder cancer are characterized by poor outcome which can be partially explained by the limited therapeutic options. This indicates an imperative need for the identification of novel druggable targets. To this end, this study has focused on the characterization of the global proteomic changes underlying bladder cancer invasion at the tissue level. By performing a comprehensive proteomic analysis, 144 proteins were found to be significantly differentially expressed between muscle invasive and non-muscle invasive bladder cancer tissues. Several of these proteins had been previously reported in the context of bladder cancer, such as annexins, alpha actinins, TGFBI, cadherins and cathepsins, increasing the validity of this approach. Remarkably, this study also revealed numerous novel findings such as the differential expression of FUCA1, BROX, PGRMC1, and PSMD12 in invasive bladder cancer which was further confirmed by immunohistochemistry. In silico analysis of the differentially expressed proteins predicted, among others, a significant activation of protein synthesis. EIF3D and RHEB, both associated with translation, were prioritized for functional analysis in vitro and in vivo. Knock-down of EIF3D in the metastatic bladder cancer cell line T24M, inhibited cell proliferation, migration and colony formation in vitro and consequently led to a decrease of tumor growth in vivo. Similar biological effect was observed upon the knock-down of RHEB in vitro yet not in vivo. Therefore, in this study, EIF3D was highlighted as a novel candidate involved in bladder cancer invasion having also a therapeutic potential. On the other hand, cardiovascular disease is the leading cause of death worldwide with a high mortality rate and an increasing incidence annually. Atherosclerosis, the major cause of cardiovascular disease, is a chronic, systemic disease with a long-lasting subclinical phase. Early detection and treatment of patients with atherosclerosis are crucial in order to reduce the burden of the disease. To this end, and specifically aiming to gain insight into the early cardiovascular disease mechanisms, in this study, a systematic approach based on mouse models, human tissues and in vitro studies, was applied. Proteome analysis using high-resolution tandem mass spectrometry (LC-MS/MS) of thoracic aortas from atherosclerotic mice models, Ldlr-/- and ApoE-/-, in the presence or absence of diabetes was performed. One hundred seventy-seven proteins were found to be differentially expressed in all models in comparison to wild type (WT) animals, suggesting that these changes were associated with atherosclerosis, regardless of the molecular background of the model used. These proteins segregated into atherosclerosis relevant processes including metabolism, hemostasis, immune system, extracellular matrix and chromatin organization. Further LC-MS/MS experiments using human vessels from patients with cardiovascular disease and controls, confirmed the upregulation of six proteins that were identified also in mice. Among them, KDM5D, an epigenetic modulator – member of the KDM5 family of histone demethylases, exhibited pronounced overexpression in disease. Along the same lines, a reduction of the trimethylated form of H3K4, which is the substrate of KDM5 demethylases, was detected in the same samples using Western blot analyses. Further functional interference studies showed an impact of KDM5 inhibition on human endothelial (HUVEC) cells, including a reduction of cell proliferation, migration and tube-forming ability in vitro. In conclusion, the data of this study support a role for KDM5 histone demethylases in the development of cardiovascular disease, likely via affecting H3K4 methylation. The proteomics findings of this study hold the promise to further support systems biology investigations in the future.Tα τελευταία χρόνια η Συστημική Ιατρική έχει αναδειχθεί ως μια ολιστική προσέγγιση για την αντιμετώπιση σύνθετων νοσημάτων, όπως είναι ο καρκίνος και οι καρδιαγγειακές παθήσεις. Αναπόσπαστο κομμάτι των συστημικών προσεγγίσεων αποτελούν οι τεχνολογίες –ωμικής υψηλής ευκρίνειας, με την Πρωτεωμική να καταλαμβάνει κεντρικό ρόλο. Οι πρωτεωμικές αναλύσεις σε επίπεδο ιστού παρέχουν πλούτο πληροφορίας αναφορικά με τους μοριακούς μηχανισμούς που διέπουν τα σύνθετα νοσήματα συμβάλλοντας επομένως στην ανάδειξη νέων στόχων για θεραπευτικές παρεμβάσεις. Ο καρκίνος της ουροδόχου κύστεως αποτελεί τον πιο δαπανηρό και δεύτερο σε θνησιμότητα καρκίνο του ουρογεννητικού συστήματος. Οι ασθενείς με προχωρημένα στάδια της νόσου χαρακτηρίζονται από δυσμενή έκβαση που μπορεί, εν μέρει, να εξηγηθεί από τις περιορισμένες θεραπευτικές επιλογές που υπάρχουν. Επομένως, είναι επιτακτική η ανάγκη για την ανεύρεση νέων θεραπευτικών στόχων. Για το σκοπό αυτό, η παρούσα μελέτη επικεντρώθηκε στο χαρακτηρισμό των πρωτεωμικών αλλαγών σε επίπεδο ιστού που ευθύνονται για τη μεταστατικότητα του καρκίνου της ουροδόχου κύστεως. Για αυτό το λόγο πραγματοποιήθηκε συγκριτική πρωτεωμική ανάλυση μεταξύ μη διηθητικών και διηθητικών όγκων ουροδόχου κύστεως μέσω της οποίας εντοπίστηκαν 144 διαφορικά εκφραζόμενες πρωτεΐνες. Μεταξύ αυτών περιλαμβάνονταν πρωτεΐνες, όπως οι αννεξίνες, α-ακτινίνες, TGFBI, καντχερίνες και καθεψίνες, που είχαν προηγουμένως συσχετιστεί με τον καρκίνο της ουροδόχου κύστεως, ενισχύοντας περαιτέρω την αξιοπιστία των αποτελεσμάτων αυτής της προσέγγισης. Αξίζει να σημειωθεί, ότι σε αυτή τη μελέτη αναδείχθηκαν επίσης και πολλά νέα ευρήματα μεταξύ των οποίων οι πρωτεΐνες FUCA1, BROX, PGRMC1 και PSMD12 που επιβεβαιώθηκαν ως προς τη διαφορική τους έκφραση στα διαφορετικά στάδια της νόσου, με ανοσοϊστοχημεία. Μέσω in silico ανάλυσης των διαφορικά εκφραζόμενων πρωτεϊνών προβλέφθηκε, μεταξύ άλλων, σημαντική ενεργοποίηση της πρωτεϊνοσύνθεσης στους διηθητικούς καρκίνους. Οι παράγοντες EIF3D και RHEB, οι οποίοι σχετίζονται με τη μετάφραση, επιλέχθηκαν για περαιτέρω λειτουργική ανάλυση in vitro και in vivo. Η καταστολή της έκφρασης του EIF3D στη μεταστατική κυτταρική σειρά ουροδόχου κύστεως T24M είχε σαν αποτέλεσμα τη μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της μεταναστευτικότητας και της ικανότητας σχηματισμού αποικιών in vitro, καθώς και μείωση του ρυθμού ανάπτυξης των όγκων in vivo. Συγκρίσιμα αποτελέσματα παρατηρήθηκαν in vitro αλλά όχι in vivo, έπειτα από καταστολή της έκφρασης του RHEB. Ως εκ τούτου, σε αυτή τη μελέτη, αναδείχθηκε ο παράγοντας EIF3D ως νέο υποψήφιο μόριο που εμπλέκεται στη μετάσταση του καρκίνου της ουροδόχου κύστεως και που εν δυνάμει μπορεί να αποτελέσει στόχο για θεραπευτική παρέμβαση. Από την άλλη πλευρά, τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν την κυριότερη αιτία θανάτου παγκοσμίως με ένα υψηλό ποσοστό θνησιμότητας και μια αυξανόμενη συχνότητα εμφάνισης ετησίως. Η αθηροσκλήρωση αποτελεί την κυριότερη αιτία εμφάνισης καρδιαγγειακών νοσημάτων και είναι μια χρόνια, συστημική νόσος που πολλές φορές παραμένει ασυμπτωτική κατά το αρχικό στάδιο. Δεδομένου ότι τα καρδιαγγειακά νοσήματα αποτελούν κύριο παράγοντα επιβάρυνσης της παγκόσμιας υγείας, η έγκαιρη ανίχνευση και θεραπεία των ασθενών με αθηροσκλήρωση κρίνεται απαραίτητη. Προς αυτή την κατεύθυνση, στην παρούσα μελέτη, επιδιώχθηκε η κατανόηση των μηχανισμών που διέπουν τα καρδιαγγειακά νοσήματα, μέσω μιας συστημικής προσέγγισης βασισμένης σε ζωικά πρότυπα, δείγματα ανθρώπινων ιστών και in vitro μελέτες. Αρχικά, πραγματοποιήθηκε πρωτεωμική ανάλυση χρησιμοποιώντας φασματομετρία μάζας τύπου LC-MS/MS σε δείγματα θωρακικών αορτών από πρότυπα αθηροσκληρωτικών μυών, Ldlr - / - και ApoE - / -, παρουσία ή απουσία διαβήτη. Εκατόν εβδομήντα επτά πρωτεΐνες εντοπίστηκαν διαφορικά εκφραζόμενες στα ζωικά πρότυπα που ελέγχθηκαν σε σύγκριση με τα ζώα άγριου τύπου (WT), υποδηλώνοντας ότι οι μεταβολές αυτές εμπλέκονται στην αθηροσκλήρωση, ανεξάρτητα από το γενετικό υπόβαθρο του προτύπου που χρησιμοποιήθηκε. Οι πρωτεΐνες αυτές διαπιστώθηκε ότι εμπλέκονται σε διεργασίες που σχετίζονται με την αθηροσκλήρωση όπως ο μεταβολισμός, η αιμόσταση, το ανοσοποιητικό σύστημα, η εξωκυττάρια ουσία και η οργάνωση της χρωματίνης. Επιπρόσθετα, με LC-MS/MS ανάλυση που πραγματοποιήθηκε σε αγγεία ασθενών με καρδιαγγειακά νοσήματα επιβεβαιώθηκε η υπερέκφραση 6 πρωτεϊνών που είχαν ανιχνευτεί επίσης και στα ζώα. Μεταξύ αυτών, ο KDM5D, ένας επιγενετικός ρυθμιστής - μέλος της οικογένειας των KDM5 απομεθυλασών των ιστονών, παρουσίαζε έντονη υπερέκφραση στα δείγματα των ασθενών συγκριτικά με τα δείγματα των φυσιολογικών μαρτύρων. Αντιστοίχως, στα ίδια δείγματα, με ανοσοαποτύπωση κατά Western ανιχνεύθηκε και μείωση των επιπέδων της τριμεθυλιωμένης μορφής της Η3Κ4, η οποία είναι το υπόστρωμα των KDM5 απομεθυλασών. Περαιτέρω λειτουργικές μελέτες έδειξαν ότι η αναστολή των KDM5 απομεθυλασών στα κύτταρα HUVEC επέφεραν μείωση του κυτταρικού πολλαπλασιασμού, της μετανάστευσης και της ικανότητας σχηματισμού αγγείων in vitro. Συμπερασματικά, τα δεδομένα αυτής της μελέτης υποστηρίζουν την εμπλοκή των KDM5 απομεθυλασών των ιστονών στην ανάπτυξη των καρδιαγγειακών νοσημάτων, πιθανότατα μέσω της τροποποίησης του προτύπου μεθυλίωσης της H3K4. Επιπλέον, τα ευρήματα της πρωτεωμικής αυτής μελέτης δύναται να αποτελέσουν τη βάση σε περαιτέρω προσεγγίσεις Συστημικής Βιολογίας

Statistical determination of cancer biomarkers: moving forward clinically

No abstract available

Gene Expression Monotonicity across Bladder Cancer Stages Informs on the Molecular Pathogenesis and Identifies a Prognostic Eight-Gene Signature

Despite advancements in molecular classification, tumor stage and grade still remain the most relevant prognosticators used by clinicians to decide on patient management. Here, we leverage publicly available data to characterize bladder cancer (BLCA)’s stage biology based on increased sample sizes, identify potential therapeutic targets, and extract putative biomarkers. A total of 1135 primary BLCA transcriptomes from 12 microarray studies were compiled in a meta-cohort and analyzed for monotonal alterations in pathway activities, gene expression, and co-expression patterns with increasing stage (Ta–T1–T2–T3–T4), starting from the non-malignant tumor-adjacent urothelium. The TCGA-2017 and IMvigor-210 RNA-Seq data were used to validate our findings. Wnt, MTORC1 signaling, and MYC activity were monotonically increased with increasing stage, while an opposite trend was detected for the catabolism of fatty acids, circadian clock genes, and the metabolism of heme. Co-expression network analysis highlighted stage- and cell-type-specific genes of potentially synergistic therapeutic value. An eight-gene signature, consisting of the genes AKAP7, ANLN, CBX7, CDC14B, ENO1, GTPBP4, MED19, and ZFP2, had independent prognostic value in both the discovery and validation sets. This novel eight-gene signature may increase the granularity of current risk-to-progression estimators