Alzheimer hastalığı ve kanser patogenezinde rol oynayan ortak aday moleküler biyobelirteçlerin ve anahtar yolakları in siliko araştırılması

Abstract

Son zamanlarda yapılan çalışmalarda dünyada en çok ölümle sonuçlanan ve tedavisi olmayan Alzheimer Hastalığı ve kanser arasında bir bağlantı kurulmuş fakat ortak mekanizma yeterince araştırılmamıştır. Kanser ve nörodejenerasyon arasındaki bağlantıda, MAPK/ERK, Wnt ve PI3K/Akt/mTOR sinyal yolağı dahil olmak üzere çeşitli biyolojik yolaklar ve ortak genlerin rol oynadığı bilinmekle beraber iki hastalıkla ilişkili ortak biyolojik süreçlerin ve moleküler belirteçlerin tespiti yeni translasyonel yaklaşımlar oluşturmak önemlidir. Bu çalışmada AH ve 4 kanser türü (meme, kolorektal, küçük hücre dışı akciğer kanseri, prostat) arasındaki ilişki mikroarray verileri biyoinformatik araçlarla analiz edilerek kapsamlı bir şekilde araştırılmış ve etkin olması muhtemel ortak moleküler yolakları ve ortak diferansiyel olarak ifade olan genlerin (DEG) aydınlatılması amaçlanmıştır. Mikroarray veri setleri NCBI-GEO veritabanında belirli kriterlere göre seçilerek, GEO2R platformunda R yazılımı kullanılarak analiz edildi. Ortak DEG’ler tespit edilerek NetworkAnalyst ile AH ve her kanser türü için ayrı ortak yolakların, biyolojik süreçlerin ve moleküler fonksiyonların zenginleştirilmesi yapıldı. Network görselleştirmesi ve hub genlerin belirlenmesi Cytoscape uygulaması ile gerçekleştirildi. Analiz sonucunda 4 kanser türü ve AH için ortak istatiksel olarak anlamlı birçok yolak belirlendi. Bununla beraber AH-meme kanseri için “EGFR”, AH-kolorektal kanser için “SOX9”, AH-akciğer kanseri için “THBS1” ve AH-prostat kanseri için “VEGFA” genleri network analizinde en anlamlı hub genler olarak belirlenmekle beraber CEBPD, DCN, DST, FHL1, SLIT3 genleri 5 veri setinde de ortak DEG olarak tespit edildi. Sonuçlarımız AH ve kanser arasındaki ilişkiyi aydınlatıcı ve ilaç yeniden konumlandırma, geliştirme ve risk değerlendirme amaçlı tasarlanabilecek deneysel çalışmalar için umut verici in siliko kanıtlar sunmuştur.

In recent studies, a link has been established between Alzheimer's Disease and cancer, but the common mechanism has not been adequately investigated. It has been known that biological pathways such as MAPK/ERK, Wnt and PI3K/Akt /mTOR play a role in the shared etiology yet it is important to detect common biological processes and molecular markers associated with two diseases to establish new translational approaches. In this study, the relationship between AH and 4 cancer types (breast, colorectal, non-small cell lung cancer, prostate) was comprehensively investigated by analyzing microarray data using bioinformatics tools in order to enlighten the common molecular pathways and biomarkers. Microarray datasets were selected according to the certain criteria in NCBIGEO database and analyzed by using R software in GEO2R platform. Common DEGs were identified and their functional pathway enrichment analysis was performed by NetworkAnalyst. Cytoscape software was used for network visualization and hub gene identification. As a result of the analysis, several significant pathways were determined that possibly contribute to the shared etiology of AD and cancer. We also found five genes (CEBPD, DCN, DST, FHL1, SLIT3) as common DEG for five datasets. However, “EGFR” for AH-breast cancer, “SOX9” for AH-colorectal cancer, “THBS1” for AH-lung cancer, and “VEGFA” for AH-prostate cancer were identified as the most significant hub genes in network analysis. Our results provide promising in silico evidence for experimental studies that could be designed for drug repurposing, developmentand risk assessment purposesand further elucidate the relationship between AH and cancer.