Integrative analysis of mRNA and miRNA sequencing data for gliomas of various grades

Abstract

Background The purpose of this study was to characterize subtype-specific patterns of mRNA and miRNA expression of gliomas using The Cancer Genome Atlas (TCGA) data to search for genetic determinants that predict prognosis in terms of overall survival and to create interaction networks for grade 2 and 3 (G2 and G3) astrocytomas, oligodendrogliomas and grade 4 (G4) glioblastoma multiforme. Based on open-access TCGA data, 5 groups were formed: astrocytoma G2 (n = 58), astrocytoma G3 (n = 128), oligodendroglioma G2 (n = 102), oligodendroglioma G3 (n = 72) and glioblastoma G4 (n = 564); normal samples of brain tissue were also analysed (n = 15). Data of patient age, sex, survival and expression patterns of mRNA and miRNA were extracted for each sample. After stratification of the data into groups, a differential analysis of expression was carried out, genes and miRNAs that affect overall survival were identified and gene set enrichment analysis (GSEA) and interaction analysis were performed. Results A total of 939 samples of glial tumours were analysed, for which subtype-specific expression profiles of genes and miRNAs were identified and networks of mRNA-miRNA interactions were constructed. Genes whose aberrant expression level was associated with survival were determined, and pairwise correlations between differential gene expression (DEG) and differential miRNA expression (DE miRNA) were calculated. Conclusions The developed panel of genes and miRNAs allowed us to differentiate glioma subtypes and evaluate prognosis in terms of the overall survival of patients. The regulatory miRNA-mRNA pairs unique to the five glioma subtypes identified in this study can stimulate the development of new therapeutic approaches based on subtype-specific mechanisms of oncogenesis.

Mirna Levels of Tumours and Plasma in Glioma Patients

“…Открытие эндогенных некодирующих микроРНК, регулирующих экспрессию мРНКмишеней, стало прорывом в диагностике и прогнозировании многих заболеваний. Показано, что в глиальных опухолях на различных стадиях онкогенеза уровень отдельных микроРНК претерпевает аберрантные изменения [3]. Функциональный анализ ряда микроРНК, специфичных для глиом, выявил, что они могут проявлять себя и как онкогены, и как супрессоры опухолей: установлены их связь с развитием устойчивости к химиотерапии и лучевой терапии, стимулированию неоангиогенеза и пролиферации клеток, а также участие в регулировании клеточного цикла и апоптоза [4,5].…”

“…Цель исследования: валидация пяти микроРНК (hsa-miR-3180-3p, hsa-miR-342-3p, haslet-7c-5p, has-miR-21a-5p, has-miR-190b-5p, has-miR-16-5p), выявленных ранее в биоинформационном анализе данных TCGA в качестве опухоль-специфичных маркеров, путем определения их уровня в опухоли и плазме пациентов с глиомами головного мозга различной степени злокачественности для диагностики и прогноза заболевания. Отметим, что в литературе наиболее часто описывается hsa-miR-21-5p как «онкогенная» микроРНК, которая демонстрировала гиперэкспрессию в тканях глиом различной степени злокачественности [3].…”