Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment
Thesis (Ph.D., Health Sciences, Faculty of Medicine)--Prince of Songkla University, 2022
Saved in:
| Main Author: | |
|---|---|
| Other Authors: | |
| Format: | Theses and Dissertations |
| Language: | English |
| Published: |
Prince of Songkla University
2023
|
| Subjects: | |
| Online Access: | http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17856 |
| Tags: |
Add Tag
No Tags, Be the first to tag this record!
|
| Institution: | Prince of Songkhla University |
| Language: | English |
| id |
th-psu.2016-17856 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| institution |
Prince of Songkhla University |
| building |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| continent |
Asia |
| country |
Thailand Thailand |
| content_provider |
Khunying Long Athakravi Sunthorn Learning Resources Center |
| collection |
PSU Knowledge Bank |
| language |
English |
| topic |
Molecular subtype and bladder cancer |
| spellingShingle |
Molecular subtype and bladder cancer Tanan Bejrananda Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment |
| description |
Thesis (Ph.D., Health Sciences, Faculty of Medicine)--Prince of Songkla University, 2022 |
| author2 |
Surasak Sangkhathat |
| author_facet |
Surasak Sangkhathat Tanan Bejrananda |
| format |
Theses and Dissertations |
| author |
Tanan Bejrananda |
| author_sort |
Tanan Bejrananda |
| title |
Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment |
| title_short |
Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment |
| title_full |
Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment |
| title_fullStr |
Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment |
| title_full_unstemmed |
Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment |
| title_sort |
impact of molecular subtyping in muscle invasive bladder cancer by mrna expression clustering on predicting survival and response of treatment |
| publisher |
Prince of Songkla University |
| publishDate |
2023 |
| url |
http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17856 |
| _version_ |
1762854934335717376 |
| spelling |
th-psu.2016-178562023-02-27T07:00:21Z Impact of Molecular Subtyping in Muscle Invasive Bladder Cancer by mRNA expression clustering on Predicting Survival and Response of Treatment ผลของการแบ่งกลุ่มย่อยระดับโมเลกุลในมะเร็งกระเพาะปัสสาวะที่รุกเข้าชั้นกล้ามเนื้อ โดยการจัดกลุ่มระดับการแสดงออกของยีนต่อการทำนายการรอดชีพและการตอบสนองต่อการรักษา Tanan Bejrananda Surasak Sangkhathat Faculty of Medicine (Health Sciences) คณะแพทยศาสตร์ (วิทยาศาสตร์สุขภาพ) Molecular subtype and bladder cancer Thesis (Ph.D., Health Sciences, Faculty of Medicine)--Prince of Songkla University, 2022 Recently discovered molecular classifications for urothelial bladder cancer appeared to be promising prognostic and predictive biomarkers. It is a major challenge for clinical work to study the molecular subtypes of BC. Outcome of bladder cancer (BC) treatment still need establish and explored the molecular subtypes of bladder cancer and potential clusters. The present study was conducted to evaluate the prognostic impact of molecular subtypes assessed by mRNA expression in a consecutively collected, mono-institutional muscle-invasive bladder cancer (MIBC) cohort, performed by unsupervised clustering and validate subtypes of our institutional cohort with data from The Cancer Genome Atlas (TCGA) and possible to correlate the mRNA expression with tumor molecular subtype membership. Our overall goal was to determine whether mRNA expression have shown significant difference in specific molecular subtypes and correlation with clinical outcomes. Molecular subtyping of muscle-invasive bladder cancer (MIBC) predicts disease progression and treatment response. However, present subtyping techniques are based primarily on transcriptomic analysis, which is relatively expensive. Subtype classification of protein levels by immunohistochemistry (IHC) are more affordable and feasible to perform in a general pathology laboratory. Recent data demonstrated that GATA3, CK20, CK5/6, and CK14 protein levels were correlated with MIBC molecular subtypes. We aimed to evaluate the correlation of those IHC markers with survival outcomes after radical cystectomy in Thai patients. Moreover, we aim to evaluate molecular subtypings by mRNA expression analysis. vii Method 30 MIBC were pathologically re-evaluated and molecular subtypes were assessed on mRNA. Fresh-frozen primary tumor samples from a single cohort in Songklanagarind hospital who underwent radical cystectomy between 2015 and 2020. First, we screened the expression profiles of differentially genes expression and of BC by comparing DEG and principle component analysis with K-mean clustering. Moreover, external validation set from the Cancer Genome Atlas (TCGA) database was done by using significant gene expression. We used the complete TCGA dataset with our subtype gene expression and assign TCGA’s bladder cancers to molecular subtypes. Taken together, we explored the molecular subtypes and their outcome treatment of BC. Institutional cohort (n= 30 MIBC) and The Cancer Genome Atlas (TCGA)- dataset (n=231 MIBC) were subtyped using unsupervised genes and analyzed for predicting of survival, cancer-specific survival (CSS), overall-survival (OS), and recurrence–free survival (RFS). Moreover, we evaluated the IHC-based subtypes in MIBC, as classified by GATA3, CK20, CK5/6, and CK14 expression in 132 MIBC patients who underwent radical cystectomy followed by adjuvant chemotherapy (2008–2016). All individual markers and clinicopathological parameters were analyzed against treatment outcomes after radical cystectomy and some selected tissues were sent for whole transcriptome sequencing and clustering from mRNA expression. Result Unsupervised consensus hierarchical clustering applied to gene expression data and identified 3 molecular subtypes. These subtypes were associated with distinct clinicopathological characteristics and molecular expression. The clustering was validated in the TCGA dataset. We identified different clinical characteristics and identified 3 molecular subtypes MIBC specimens from cohort dataset successfully. In multivariable analyses, N- stage, T-stage, M-stage and/or age predicted CSS/OS and/or cisplatin- based adjuvant- chemotherapy response. In the TCGA-dataset, publications report that subtypes risk-stratify patients for OS. For IHC study section, the result showed that the mean patient age was 65.6 years, and the male to female ratio was 6.8:1. Positive IHC expression rates of GATA3, CK20, CK5/6, and CK14 were 80.3%, 50.8%, 42.4%, and 28.0%, respectively. The 5-year overall survival (OS) was 27.0% (95% confidence interval (CI) 19.6%–35.0%). Only GATA3 and CK5/6 were significantly associated with survival outcome (log-rank p-values = 0.004 and 0.02). GATA3 and CK5/6 were then used to establish subtypes, which were luminal (GATA+ viii and CK5/6−, 38.6%), basal (GATA− and CK5/6+, 12.9%), mixed (GATA+ and CK5/6+, 37.9%), and double-negative (GATA− and CK5/6−, 10.6%). Patients with the mixed subtype had a significantly better 5-year OS at 42.8%, whereas patients with the double-negative subtype had the worst prognosis among the four groups (5-year OS 7.14%). In the multivariable analysis, lymph node status and subtype independently predicted survival probability. The double-negative subtype had a hazard ratio of 3.29 (95% CI 1.71–6.32). Conclusion The results further reinforce the conclusion that the molecular subtypes of bladder cancer are distinct disease entities with specific molecular subtype. In our cohorts/subtyping- classifications, clinical and novel molecular subtypes for predicting outcome of treatment. For immunohistochemistry subtyping using GATA3 and CK5/6 was applicable in MIBCs, and patients with the double-negative subtype were at the highest risk and may require more intensive therapy and mRNA subtyping by mRNA expression must showed the significant relationship with survival rate. บทนำ: มะเร็งกระเพาะปัสสาวะชนิดที่รุกเข้ากล้ามเนื้อ (muscle invasive bladder cancer) เป็นมะเร็งกระเพาะปัสสาวะชนิดที่มีความรุนแรง ยากต่อการรักษา และอัตราการรอดชีพต่ำ ในปัจจุบัน การศึกษาในระดับโมเลกุลเพื่อหารูปแบบของมะเร็งที่สัมพันธ์กับอัตรารอดชีพและการตอบสนองต่อยาจึงมีความสำคัญต่อการรักษา ในงานวิจัยชิ้นนี้จึงสนใจศึกษาการแบ่งกลุ่มย่อยของมะเร็งกระเพาะปัสสาวะชนิดที่รุกเข้ากล้ามเนื้อเพื่อหารูปแบบความสัมพันธ์ที่อาจช่วยในการรักษาที่มากยิ่งขึ้น การศึกษาถึงการแสดงออกของ mRNA ในรูปแบบ transcriptome จะให้ผลการศึกษาที่มีความแม่นยำสูง ทางทีมวิจัยจึงได้ทำการศึกษารูปแบบการแสดงออกในรูปแบบ transcriptome ควบคู่กับการแสดงออกระดับโปรตีนของตัวบ่งชี้ทางชีวภาพ 4 ชนิดที่มีการรายงานว่ามีความสัมพันธ์กับการแบ่งชนิดของเซลล์มะเร็งกระเพาะปัสสาวะชนิดรุกเข้าชั้นกล้ามเนื้อในรูปแบบ transcriptome analysis ได้แก่ GATA3, CK20, CK5/6 และ CK14 วิธีการศึกษา: รูปแบบการศึกษารายย้อนหลังโดยเก็บรวบรวมข้อมูลผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะที่รุกเข้าชั้นกล้ามเนื้อ เก็บรวบรวมมูลปัจจัยทางคลินิกจากเวชระเบียนและปัจจัยทางคลินิก ทำการนำชิ้นเนื้อมะเร็งมาทำการย้อมการแสดงออกระดับโปรตีน 4 ตัว GATA3, CK20, CK5/6 และ CK14 ด้วยการทำแบบ tissue microarray และมีการส่งตรวจชิ้นเนื้อมะเร็งกระเพาะปัสสาวะส่งตรวจ mRNA ด้วยการเก็บชื้นเนื้อชนิด Fresh frozen tissue และส่งตรวจหาการแสดงออกของยีนระดับ RNA ทั้งแยกแบ่งกลุ่มย่อยระดับโมเลกุลในมะเร็งกระเพาะปัสสาวะที่รุกเข้าชั้นกล้ามเนื้อ (molecular subtypings of MIBC) โดยการจัดกลุ่มระดับการแสดงออกของยีนต่อการทำนายการรอดชีพ และการตอบสนองต่อการรักษา ผลการศึกษา: โดยผลการศึกษาพบว่า จากจำนวนชิ้นเนื้อที่ใช้ย้อม IHC จำนวน 132 ตัวอย่าง อายุเฉลี่ยของผู้ป่วยคือ 65.6 ปี อัตราการแสดงออกของ IHC ที่เป็นบวกของ GATA3, CK20, CK5/6 และ CK14 คือ 80.3%, 50.8%, 42.4% และ 28.0% ตามลำดับ มีเพียง GATA3 และ CK5/6 เท่านั้นที่มีความสัมพันธ์อย่างมีนัยสำคัญกับผลลัพธ์การรอดชีวิต (ค่า log-rank p-values = 0.004 และ 0.02) จากนั้น GATA3 และ CK5/6 ถูกใช้เพื่อสร้างชนิดย่อย ซึ่งได้แก่ กลุ่ม luminal (GATA+ และ CK5/6−, 38.6%) กลุ่ม basal (GATA− และ CK5/6+, 12.9%) กลุ่มผสม (GATA+ และ CK5/6+, 37.9%) และกลุ่ม double negative (GATA− และ CK5/6−, 10.6%) ผู้ป่วยที่เป็นชนิดย่อยแบบผสมมีอัตราการรอดชีวิตที่ 5 ปีที่ดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญที่ 42.8% ในขณะที่ผู้ป่วยที่เป็นชนิดย่อยแบบ double-negative มีการพยากรณ์โรคที่แย่ที่สุดในสี่กลุ่มมีอัตราการรอดชีวิตที่ 5 ปี 7.14% ผลการศึกษาเบื้องต้นของชิ้นเนื้อมะเร็งกระเพาะปัสสาวะที่มีการรุกเข้าชั้นกล้ามเนื้อจำนวน 30 ตัวอย่าง การแบ่งกลุ่มย่อย mRNA เป็น unsupervised clustering ออกเป็น 3 กลุ่มคือ cluster 1 ถึง 3 ซึ่งแต่ละกลุ่มมีการแสดงออกของยีนที่มีความแตกต่างกัน และทางผู้วิจัยได้ใช้ข้อมูลผู้ป่วยจากฐานข้อมูล TCGA เข้าไปเพิ่มเติม ซึ่งพบว่าการจัดกลุ่ม transcriptome ในรูปแบบนี้มีความสัมพันธ์กับอัตราการรอดชีวิตในผู้ป่วยมะเร็งกระเพาะปัสสาวะแบบรุกเข้ากล้ามเนื้อ สรุปผลการศึกษา: การแบ่งกลุ่มย่อยโดยใช้ GATA3 และ CK5/6 ใช้ได้กับ MIBCs และผู้ป่วยที่มี subtype แบบ double-negative มีความเสี่ยงสูงสุด ส่วนการแบ่งกลุ่มย่อยของ mRNA จากการวิเคราะห์โดยใช้ข้อมูลจากตัวอย่างที่ศึกษาแบ่งออกกลุ่มใหม่ได้เป็น 3 กลุ่มย่อมที่มีนัยสำคัญและประยุกต์ใช้กับข้อมูลผู้ป่วยจากฐานข้อมูลอื่น สามารถพบรูปแบบความสัมพันธ์กับอัตราการรอดชีพได้อย่างมีนัยสำคัญทางสถิติ 2023-02-27T06:59:56Z 2023-02-27T06:59:56Z 2022 Thesis http://kb.psu.ac.th/psukb/handle/2016/17856 en Attribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Thailand http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/th/ application/pdf Prince of Songkla University |