Gene expression of metalloproteinase 11, claudin 1 and selected adhesion related genes in papillary thyroid cancer

Wstęp: Nadekspresja genów kodujących białka uczestniczące w adhezji komórkowej może być związana z cechami inwazyjności i możliwością przerzutów. Celem pracy było porównanie poziomu ekspresji wybranych genów w rakach brodawkowatych tarczycy (PTC, papillary thyroid carcinoma) w odniesieniu do odpowiadających im tkanek prawidłowych przy użyciu reakcji Q-PCR w czasie rzeczywistym. Materiał i metody: Materiał do badań stanowił całkowity RNA wyizolowany z 38 tkanek raka tarczycy i odpowiadających im tkanek zdrowych. Całkowity RNA w ilości 0,5 μg wykorzystywano w reakcji odwrotnej transkrypcji, z kolei cDNA stanowił matrycę w reakcji Q-PCR. Jako kontrolę wewnętrzną zastosowano gen GUS, którego ekspresja była stabilna we wszystkich analizowanych tkankach. Wyniki: Analizowane geny zostały wytypowane metodą mikromacierzy DNA jako charakterystyczne dla różnicowania PTC od tkanki zdrowej. Poziom ekspresji analizowanych genów, badany poprzez ilościową ocenę odpowiednich transkryptów, był podwyższony w PTC, a jej średnia wartość wynosiła: 1,08 dla CLDN1; 3,98 dla LRP4; 4,57 dla FLRT3; 26,6 dla MRC2; 2,76 dla NRCAM; 0,76 dla MMP11 i 1,35 dla EVA1 w jednostkach arbitralnych, podczas gdy w kontrolnych tkankach zdrowej tarczycy wynosiła odpowiednio: 0,145; 0,7; 0,74; 7,9; 0,85; 0,09; 0,396 jednostek. Dla potwierdzenia ich nadekspresji metodą Q-PCR zastosowano test Kołmogorowa-Smirnowa. Dla wszystkich genów różnice między tkanką prawidłową a PTC były znamienne statystycznie. Wnioski: Spośród badanych genów największe różnice w ekspresji między tkanką PTC a zdrową tkanką tarczycy wykazały geny CLDN1 (klaudyna 1) i MMP11 (metaloproteinaza 11). Gen MMP11 można zaliczyć do grupy charakterystycznej dla nowotworów złośliwych tarczycy, lecz bez wskazania na jego rodzaj, ponieważ istotny wzrost jego ekspresji występuje również w raku rdzeniastym tarczycy. Wydaje się, że gen CLDN1 mógłby być markerem raka brodawkowatego, jednak potrzebna jest weryfikacja przeprowadzonej analizy na dodatkowym materiale.Introduction: Metastasis and invasiveness of thyroid carcinoma might be correlated with over-expression of genes which encode proteins responsible for cellular adhesion. The aim of our study was to compare by means of real-time Q-PCR expression levels of chosen genes in papillary thyroid carcinoma (PTC) with respect to normal thyroid tissues. Material and methods: Total RNA was isolated from 38 paired normal and PTC samples. 0.5 μg of RNA was used in the reverse transcription reaction. cDNA was further used in Q-PCR reaction. As endogenous control we used GUS gene, as its expression was stable in all analysed samples. Results: The analyzed genes were found by microarray studies as characteristic in differentiated papillary carcinoma and normal tissue. The levels of gene expression, estimated by quantitative analysis of particular transcripts were increased in papillary thyroid carcinoma with the following average values: 0.76 for MMP11; 1.08 for CLDN1; 3.98 for LRP4; 4.57 for FLRT3; 26.6 for MRC2; 2.76 for NRCAM; and 1.35 for EVA1 (arbitrary units), whereas in normal thyroid tissues treated as control the respective values were: 0.09; 0.145; 0.7; 0.74; 7.9; 0.85 and 0.396 units. To confirm the overexpression of mentioned genes the conservative Kolmogorov- Smirnov test was used. Differences in expression between normal thyroid tissue and PTC were statistically significant. Conclusions: Among the analyzed genes two show the largest difference in expression between papillary thyroid cancer and normal tissue: MMP11 (metalloproteinase 11) and CLDN1 (claudin 1). The MMP11 gene can be characteristic for various malignant thyroid carcinomas, because its increased levels are present also in medullary thyroid carcinomas. It appears that claudin 1 may be used as a marker of PTC, however a verification on independent collection of tumors of this result is required

A multi-gene approach to differentiate papillary thyroid carcinoma from benign lesions: gene selection using support vector machines with bootstrapping

Selection of novel molecular markers is an important goal of cancer genomics studies. The aim of our analysis was to apply the multivariate bioinformatical tools to rank the genes – potential markers of papillary thyroid cancer (PTC) according to their diagnostic usefulness. We also assessed the accuracy of benign/malignant classification, based on gene expression profiling, for PTC. We analyzed a 180-array dataset (90 HG-U95A and 90 HG-U133A oligonucleotide arrays), which included a collection of 57 PTCs, 61 benign thyroid tumors, and 62 apparently normal tissues. Gene selection was carried out by the support vector machines method with bootstrapping, which allowed us 1) ranking the genes that were most important for classification quality and appeared most frequently in the classifiers (bootstrap-based feature ranking, BBFR); 2) ranking the samples, and thus detecting cases that were most difficult to classify (bootstrap-based outlier detection). The accuracy of PTC diagnosis was 98.5% for a 20-gene classifier, its 95% confidence interval (CI) was 95.9–100%, with the lower limit of CI exceeding 95% already for five genes. Only 5 of 180 samples (2.8%) were misclassified in more than 10% of bootstrap iterations. We specified 43 genes which are most suitable as molecular markers of PTC, among them some well-known PTC markers (MET, fibronectin 1, dipeptidylpeptidase 4, or adenosine A1 receptor) and potential new ones (UDP-galactose-4-epimerase, cadherin 16, gap junction protein 3, sushi, nidogen, and EGF-like domains 1, inhibitor of DNA binding 3, RUNX1, leiomodin 1, F-box protein 9, and tripartite motif-containing 58). The highest ranking gene, metallophosphoesterase domain-containing protein 2, achieved 96.7% of the maximum BBFR score

Rak rdzeniasty tarczycy: porównanie postaci dziedzicznej i sporadycznej

Introduction: The assessment of frequency and type of mutation and differences in prognosis between sporadic and hereditary type of medullary thyroid carcinoma (MTC), based on own DNA analysis, was performed. Material and methods: The group of 190 persons with hereditary MTC or asymptomatic mutation carriers was analyzed. Patients with sporadic MTC without RET gene mutation were included into control group (708 persons). The recognition of MTC type was based on assessment of family history, physical examination and genetic analysis. The family history consisted of information about MTC, pheochromocytoma and other neoplasms and hyperparathyroidism in relatives. Results: The mutations located in codon 634 of exon 11 were the most often (43% of all mutations and 49% of mutations in syndrome MEN 2A/FMTC). The age of diagnosis was ranged between 7 and 71 years (mean age: 39 ± 15.2 years, median age: 41 years). In hereditary MTC the mean age of diagnosis was 27 ± 13.9 years and was significantly lower than in sporadic one, where it was 45.7 ± 14.3 years. The relationship between diagnosis, age and subtypes of hereditary MTC was assessed - no significant differences in examined subgroups were observed. The mean age of diagnosis in MEN 2A/FMTC and MEN 2A syndrome was 28-29 years, in MEN 2B - 21 years. The overall survival in sporadic MTC after 5 years was 97%, in hereditary MTC - 79%. Analysis performed after excluding suprarenal causes of death revealed no statistically significant differences in overall survival between both subtypes of MTC. Conclusions: 1. Hereditary MTC is still diagnosed too late, besides of DNA analysis. 2. In hereditary and sporadic MTC the prognosis is comparable.Wstęp: W pracy podsumowano wyniki własnej analizy DNA pod kątem częstości występowania i typu mutacji oraz różnic w rokowaniu między postacią dziedziczną i sporadyczną raka rdzeniastego tarczycy (MTC, medullary thyroid carcinoma). Materiał i metody: Analizą objęto grupę 190 osób z rozpoznaniem dziedzicznego MTC lub bezobjawowego nosicielstwa mutacji. Grupę kontrolną stanowiło 708 osób z rozpoznaniem sporadycznego MTC, u których wykluczono mutację genu RET. Rozpoznanie postaci choroby opierano na łącznej interpretacji wywiadu rodzinnego, badania przedmiotowego i analizy DNA. U wszystkich chorych zebrano wywiad rodzinny dotyczący zachorowania u członków rodziny na MTC, gruczolaki chromochłonne nadnerczy, inne nowotwory oraz nadczynność przytarczyc. Wyniki: W badanej grupie najliczniejsze były mutacje w kodonie 634 eksonu 11 (43% wszystkich mutacji i 49% mutacji w zespole MEN 2A/FMTC). Wiek rozpoznania nowotworu wahał się w granicach 7-71 lat (średnia: 39 ± 15,2 roku, mediana: 41 lat). W postaci dziedzicznej średni wiek zachorowania wynosił 27 ± 13,9 roku i był znamiennie niższy niż w postaci sporadycznej, gdzie wynosił 45,7 ± 14,3 roku. Oceniano także zależność wieku zachorowania od typu dziedzicznego MTC - nie stwierdzono znamiennych różnic w obrębie badanych podgrup. Średni wiek zachorowania w wypadku MEN 2A/FMTC oraz MEN 2A wynosił 28-29 lat, natomiast w MEN 2B - 21 lat. Aktualizowane przeżycie całkowite w sporadycznym MTC wynosiło 97% po 5 latach, w postaci dziedzicznej - 79%. Dokonano powtórnej oceny aktualizowanego przeżycia 5- i 10-letniego po wyłączeniu nadnerczowych przyczyn zgonu; różnice w aktualizowanym przeżyciu całkowitym przestały być istotne statystycznie. Wnioski: 1. Mimo wdrożenia diagnostyki DNA dziedziczny MTC nadal rozpoznawany jest z opóźnieniem. 2. Rokowanie w MTC dziedzicznym i sporadycznym jest takie samo

Gene expression profile of medullary thyroid carcinoma - preliminary results

Wstęp: Rak rdzeniasty tarczycy (MTC, medullary thyroid carcinoma) jest nowotworem wywodzącym się z okołopęcherzykowych komórek C tarczycy. W około 20-30% przypadków rak ma charakter dziedziczny, a jego wystąpienie związane jest z mutacją germinalną w genie RET. Celem pracy była analiza profilu ekspresji genów charakterystycznego dla raka rdzeniastego tarczycy przy zastosowaniu mikromacierzy oligonukleotydowych wysokiej gęstości (HG U133A, Affymetrix) oraz porównanie profilu ekspresji pomiędzy postacią dziedziczną i sporadyczną tego nowotworu. Materiał i metody: Analizie poddano 24 próbki tkankowe, w tym 12 próbek MTC oraz 12 odpowiadających im tkanek zdrowych. Połowę grupy stanowiły przypadki dziedziczne (iMTC), a połowę sporadyczne (sMTC). Wyniki: Różnica w ekspresji genów pomiędzy tkanką zdrową a tkanką raka rdzeniastego była bardzo wyraźna i wynikała nie tylko z istnienia procesu nowotworowego, lecz również z odmiennego pochodzenia komórkowego. W analizie rozkładu na wartości osobliwe (SVD, singular value decomposition) dwie pierwsze składowe główne obrazowały różnicę guz/tkanka zdrowa, trzecia była związana przynajmniej częściowo z odpowiedzią immunologiczną. Głębsza analiza drugiej składowej głównej za pomocą testu ANOVA pozwoliła wyodrębnić dwie podgrupy w obrębie guzów nowotworowych, podział ten nie był jednak związany z różnicą iMTC/sMTC. Dopiero zastosowanie analizy wariancji w grupie genów wyodrębnionych za pomocą techniki maszyn podpierających (SVM, support vector machine) pozwoliło wskazać grupę genów różnicujących. Do genów o podwyższonej ekspresji w raku sporadycznym należy oksydaza monoaminowa B (MAOB, monoamine oxidase B) oraz receptor kwasu gamma-aminomasłowego (GABRR1, gamma-aminobutyric-acid receptor rho-1). W raku dziedzicznym podwyższoną ekspresję wykazywały: receptor opioidowego czynnika wzrostowego (OGFR, opioid growth factor receptor) i synaptotagmina V (SYT5, synaptotagmin V), zaangażowane w regulację cyklu komórkowego. Wnioski: Uzyskane dane nie pozwalają na wyodrębnienie istotnych różnic w profilu ekspresji genów pomiędzy sporadycznym i dziedzicznym rakiem rdzeniastym tarczycy, co przemawia za wspólnym torem transformacji nowotworowej.Introduction: Medullary thyroid carcinoma occurs both as a sporadic and a familial disease. Inherited MTC (iMTC) patients usually exhibit better prognosis than patients with sporadic form of MTC (sMTC), however, in both subtypes the outcome is unpredictable. No molecular markers contributing to the prognosis or predicting the type of therapy have been introduced to clinical practice until now. The aim of this study was to analyze gene expression pattern of MTC by high density oligonucleotide microarray. Material and methods: 24 samples were studied: 12 MTC and 12 corresponding normal tissues, (Affymetrix HG-U 133A). Among MTC patients there were half inherited cases and half sporadic ones. Results: First, the differences between MTC and thyroid tissue were analyzed by Singular Value Decomposition (SVD) which indicated three main modes determining the variability of gene expression profile: the first two were related to the tumor/normal tissue difference and the third one was related to the immune response. The characteristic expression pattern, beside of numerous changes within cancer- related genes, included many up-regulated genes specific for thyroid C cells. Further analysis of the second component revealed two subgroups of MTC, but the subdivision was not related to the iMTC/sMTC difference. Recursive Feature Replacement (RFR) confirmed the very similar expression profile in both forms of MTC. With subsequent ANOVA analysis some genes with differential expression could be specified, among them monoamine oxidase B (MAOB) and gamma-aminobutyric acid receptor (GABRR1) which were consistently up-regulated in sMTC. In contrary, some genes involved in regulation of cell proliferation: opioid growth factor receptor(OGFR) and synaptotagmin V (SYT 5) were up-regulated in iMTC. Conclusions: The obtained data indicate a very similar gene expression pattern in inherited and sporadic MTC. Minor differences in their molecular profile require further analysis

Expression of selected genes involved in transport of ions in papillary thyroid carcinoma

Wstęp: Badania profilu ekspresji genów wykazały, że w raku tarczycy dochodzi do znaczących zmian w ekspresji szeregu genów kontrolujących transport różnych jonów przez błonę komórkową. Celem niniejszej pracy była ocena zmian w ekspresji dla trzech z nich: KCNJ2, SLC4A4 i SLC34A2, poprzez badanie metodą ilościowej reakcji PCR w czasie rzeczywistym. Materiał i metody: Materiał do badań stanowiło 38 próbek raka brodawkowatego tarczycy (PTC, papillary thyroid carcinoma) i odpowiadające im utkanie prawidłowe pobrane śródoperacyjnie. Ekspresję badanych genów oceniano przy użyciu ilościowej reakcji PCR w czasie rzeczywistym (Q-PCR, Taqman). Jako kontrolę endogenną zastosowano gen kodujący beta-glukuronidazę (GUS). Wyniki: Spośród analizowanych genów najwyższy, bo aż 20-krotny, wzrost ekspresji wykazał gen SLC34A2 kodujący kotransporter fosforanu zależny od sodu. Znaczny wzrost ekspresji w PTC zaobserwowano również dla genu KCNJ2 kodującego kanał potasowy typu 2. Gen SLC4A4, kodujący kotransporter dwuwęglanu sodu, jako jedyny wykazał spadek ekspresji (7-krotny). Wnioski: Wśród badanych genów najlepiej różnicującym PTC od tarczycy zdrowej okazał się gen SLC34A2. Konieczne są dalsze badania w celu potwierdzenia jego znaczenia diagnostycznego.Introduction: The studies of papillary thyroid cancer (PTC) gene expression profile have shown changes in expression of genes involved in transport of several ions. The aim of our study was a real-time PCR evaluation of three of them: KCNJ2, SLC4A4 and SLC34A2. Material and methods: The analysis was carried out in PTC tumors and normal thyroid samples gained from 38 patients. Real-time quantitative PCR (Q-PCR) was performed (Taqman) with β-glucuronidase (GUS) as the reference gene. Results: We observed 20 × increase of SLC34A2 expression in PTC. This gene encodes Na+/PO4 3- cotransporter. Considerable increase of gene expression has been shown also for KCNJ2, encoding a potassium ion channel. SLC4A4, which encodes the Na+/HCO3 2- cotransporter, exhibited a 7-fold decrease in PTC. Conclusions: The performed study revealed that SLC34A2 gene exhibited the most distinct change in expression and may become a molecular marker of papillary thyroid cancer

Gene expression analysis by DNA microarray in papillary thyroid cancer

W pracy przedstawiamy wybrane elementy analizy profilu ekspresji raka brodawkowatego tarczycy, przeprowadzonej przez nas u 16 chorych na raka brodawkowatego tarczycy. U wszystkich z nich przeprowadzono dwa badania profilu ekspresji - jedno w RNA izolowanym z guza, drugie w RNA izolowanym z niezmienionej makroskopowo tkanki tarczycy. Badanie przeprowadzono na mikromacierzach oligonukleotydowych wysokiej gęstości HG –U133A zawierających 22 tysiące ludzkich genów, selekcjonując przy użyciu programu MAS 5.0 110 genów, których ekspresja była w znaczący sposób zmieniona we wszystkich 16 parach. Dalszej analizie poddano wybrane 3 geny - gen peptydazy dipeptydylowej IV (DPP4), gen fibronektyny 1 (FN1) oraz gen tkankowego inhibitora metaloproteinazy typu 1 (TIMP1). DPP4 - RNA był praktycznie nieobecny w tkankach zdrowych, natomiast w tkankach raka brodawkowatego tarczycy był wykrywany w bardzo dużej ilości. Pozostałe dwa geny wykazały znaczącą ekspresję w tkance zdrowej i jej bardzo wyraźne wzmocnienie w raku tarczycy. Dlatego spośród tych trzech genów największe znaczenie jako marker raka brodawkowatego tarczycy na poziomie RNA wydaje się mieć gen DPP4.In our study we present chosen elements of microarray analysis of gene expression profile in papillary thyroid cancer. The study group included 16 papillary thyroid cancer tissues and 16 corresponding normal tissues. Samples were analyzed on high density oligonucleotide microarrays (GeneChip HG-U133A) which contain 22.000 genes. 110 genes, which had significant changed expression, were selected by MAS 5.0 program. 3 genes were chosen to the deeper analysis: dipeptidylpeptidase 4 (DPP4), fibronectin 1 (FN1), tissue inhibitor of metalloproteinase 1 (TIMP1). DPP4-RNA were absent in normal tissue while in cancer tissue it was detected in large amount. FN1 and TIMP1 expression were detected in normal tissue but markedly increased in papillary thyroid cancer. Among these 3 genes DPP4 seems to be the best molecular marker for papillary thyroid cancer

Assessment of Dental Arch Reproduction Quality by Using Traditional and Digital Methods

Background: There exists few scientific reports on the quality of digitally reproduced dental arches, even though digital devices have been used in dentistry for many years. This study assesses the accuracy of the standard dental arch model reproduction using both traditional and digital methods. Methods: The quality of the full upper dental arch standard model reproduction by physical models obtained through traditional and digital methods was compared: gypsum models (SGM) and models printed from data obtained using an intraoral scanner (TPM) (n = 20). All models were scanned with a reference scanner. Comparisons were made using Geomagic Control X program by measuring deviations of the models relative to the standard model and analyzing linear dimensions deviations. Results: The average error of reproduction accuracy of the standard model ranged from 0.0424 ± 0.0102 millimeters (mm) (SGM) to 0.1059 ± 0.0041 mm (TPM). In digital methods, all analyzed linear dimensions were shortened to a statistically significantly degree compared to traditional. The SGM method provided the smallest deviations to a significant degree of linear dimensions from the pattern, and TPM the largest. The intercanine dimension was reproduced with the lowest accuracy, and the intermolar the highest in each method. Conclusions: Traditional methods provided the highest reproduction trueness of the full dental arch and all analyzed linear dimensions. The intercanine dimension was reproduced with the lowest accuracy, and the intermolar the highest in each method, where digital methods shortened all analyzed linear dimensions

Assessment of Dental Arch Reproduction Quality by Using Traditional and Digital Methods

Background: There exists few scientific reports on the quality of digitally reproduced dental arches, even though digital devices have been used in dentistry for many years. This study assesses the accuracy of the standard dental arch model reproduction using both traditional and digital methods. Methods: The quality of the full upper dental arch standard model reproduction by physical models obtained through traditional and digital methods was compared: gypsum models (SGM) and models printed from data obtained using an intraoral scanner (TPM) (n = 20). All models were scanned with a reference scanner. Comparisons were made using Geomagic Control X program by measuring deviations of the models relative to the standard model and analyzing linear dimensions deviations. Results: The average error of reproduction accuracy of the standard model ranged from 0.0424 ± 0.0102 millimeters (mm) (SGM) to 0.1059 ± 0.0041 mm (TPM). In digital methods, all analyzed linear dimensions were shortened to a statistically significantly degree compared to traditional. The SGM method provided the smallest deviations to a significant degree of linear dimensions from the pattern, and TPM the largest. The intercanine dimension was reproduced with the lowest accuracy, and the intermolar the highest in each method. Conclusions: Traditional methods provided the highest reproduction trueness of the full dental arch and all analyzed linear dimensions. The intercanine dimension was reproduced with the lowest accuracy, and the intermolar the highest in each method, where digital methods shortened all analyzed linear dimensions