title: "Genome-wide analysis of miRNA gene methylation in non-small cell lung cancer patients"
Creators: name: Altenberger, Corinna
Publisher: name: :none
Year: 2013

description: Mit jährlich über einer Million Todesopfern weltweit ist das Lungenkarzinom eine der häu-figsten Krebserkrankungen, die zumeist erst in einem sehr fortgeschrittenen Stadium diagno-stiziert wird. Dies geht mit einer geringen Fünfjahresüberlebensrate von ungefähr 17% einher. Bei der Entstehung von Lungenkrebs spielen nicht nur genetische Anomalitäten wie Mutationen sondern auch epigenetische Veränderungen eine wichtige Rolle. Intensiv untersucht wurde das Zusammenspiel von DNA Methylierung und Histonmodifikationen, das eine Kompaktierung der Chromatinstruktur von Genen bewirkt und zu Veränderungen der Genexpression führen kann. Funktionsverlust von Tumorsuppressorgenen durch aberrante DNA Methylierung wurde unter anderem beim nichtkleinzelligen Lungenkarzinom (NSCLC) festgestellt. In den letzten Jahren wurde nicht nur die epigenetische Regulation von protein-kodierenden Genen, sondern auch von microRNA-kodierenden Genen untersucht. MicroRNAs (miRNAs) zählen zu den kurzen, nicht-kodierenden RNAs und spielen eine wichtige Rolle bei der Regulation von Zellproliferation, Differenzierung und Apoptose. Da es aber noch wenig Kenntnisse über den Zusammenhang der DNA Methylierung und der deregulierten Expression von miRNA Genen in NSCLCs gibt, haben wir das genomweite Methylierungsmuster von miRNA Genen in 50 NSCLC Patienten untersucht. Mittels Kombination von Immunpräzipitation methylierter DNA und der Microarray Technik (MeDIP-chip) konnten wir 138 tumorspezifisch methylierte miRNA Gene entdecken. Das Methylierungs-muster von miR-10a, miR-10b, miR-129-2, miR-572 und miR-615 wurde außerdem mittels methylierungssensitiver, hochauflösender Schmelzkurvenanalyse (MS-HRM) untersucht. Mit dieser Methode konnten die Ergebnisse der genomweiten Analyse bestätigt werden. Um die potentielle klinische Relevanz dieser Ergebnisse zu untersuchen, wurden die Methylierungsdaten mit klinisch-pathologischen Charakteristika der NSCLC Patienten verglichen. Diese Analysen ergaben, dass die Methylierung von miR-10a im Zusammenhang mit einem kürzerem Gesamtüberleben der NSCLC Patienten steht. Außerdem wurde die Methylierung von miR-10a häufiger in Adenokarzinomen als in anderen histologischen Untergruppen gefunden. Eine in silico „target prediction“ zeigte, dass alle fünf untersuchten miRNAs in wichtige Signalwege involviert sind, woraus gefolgert werden kann, dass eine Deregulierung dieser Signalwege zur Entstehung von NSCLCs beitragen kann. Unsere Resultate lassen darauf schließen, dass die DNA Methylierung von miRNA Genen eine wichtige Rolle in der Pathogenese von NSCLC spielt. Außerdem weisen unsere Ergebnisse auf eine potentielle klinische Relevanz von methylierten miRNA Genen hin.
description: Despite a better understanding of its molecular pathogenesis and advances in developing new treatment strategies, lung cancer is still one of the leading causes of cancer-related deaths worldwide with 5-year overall survival rates of about 17%. With a growing understanding of epigenetic mechanisms, the interaction between DNA methylation and histone tail modifications, which results in gene silencing, became evident. Several studies revealed that DNA methylation is a frequently occurring event in non-small cell lung cancer (NSCLC) and that aberrant DNA methylation of promoter regions may lead to silencing of crucial tumor sup-pressor genes. Numerous genetic and epigenetic abnormalities which are known to be involved in the pathogenesis of NSCLC were already identified. Recently, a relatively new abnormality was observed in many cancer types including lung cancer: the deregulated expression of microRNA (miRNA) genes. MiRNAs are small, non-coding RNAs, which regulate a large number of biological processes by silencing specific target genes. Certain miRNA genes were found to be associated with CpG islands in their promoter regions suggesting that aberrant DNA methylation may lead to deregulated expression of miRNAs and to the development of a malignant phenotype. Using miRNA expression analyses, several miRNAs were identified to be tumor-specifically up- or downregulated. However, knowledge about miRNA gene methylation in NSCLC is still limited. Thus, we performed a high-throughput screen for methylated miRNA genes in primary tumors and corresponding non-malignant lung tissue samples of 50 NSCLC patients using methylated DNA immunoprecipitation (MeDIP) combined with microarray technique (MeDIP-chip). Overall, 138 tumor-specifically miRNA genes were identified. Tumor-specific methylation of miR-10a, miR-10b, miR-129-2, miR-572 and miR-615 was confirmed by methylation-sensitive high resolution melting (MS-HRM) analyses in additional 47 NSCLC patients. Moreover, we observed that miR-10a methylated patients had a statistically significant shorter overall survival compared to miR-10a unmethylated patients. In addition, miR-10a methylation was found more frequently in adenocarcinomas than in tumors of other histologies. Target prediction revealed that miR-10a, miR-10b, miR-129-2, miR-572 and miR-615 are involved in crucial molecular pathways whose depletion may contribute to the development of a malignant phenotype. Our findings indicate that DNA methylation plays an important role in the pathogenesis of NSCLCs. Furthermore, our results suggest that methylation of certain miRNA genes may be of prognostic significance in NSCLC patients and may serve as a potential biomarker.