Ταυτοποίηση γονιδίων και μεταγραφικών παραγόντων στην αντίσταση αναστολέων EGFR σε κύτταρα μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα
Creators: name: Φανουρία Χατζηασλάνη, Μαρία Δημητρίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2024
Subjects: Μη μικροκυτταρικός καρκίνος του πνεύμονα
Ερλοτινίμπη
Αναστολέας EGFR
Μεταγραφικός παράγοντα
Στόχοι φαρμάκων
Single-cell RNA-seq
non-small cell lung cancer
erlotinib
EGFR inhibitor
Transcription factors
Drug targets

description: Ο καρκίνος του πνεύμονα είναι η κύρια αιτία θνησιμότητας στον δυτικό κόσμο. Οι αναστολείς του υποδοχέα επιδερμικού αυξητικού παράγοντα (EGFR) έχουν φέρει επανάσταση στη θεραπεία του μη μικροκυτταρικού καρκίνου του πνεύμονα (NSCLC) με μετάλλαξη στο γονίδιο EGFR, αλλά συχνά αναπτύσσεται αντίσταση, που οδηγεί σε υποτροπή. Πρόσφατες μελέτες έχουν χρησιμοποιήσει αλληλούχιση single-cell (scRNA-seq) σε κυτταρικές σειρές NSCLC με μετάλλαξη στο γονίδιο EGFR που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με αναστολείς EGFR, αποκαλύπτοντας πολλαπλούς υποπληθυσμούς καρκινικών κυττάρων που παρουσιάζουν διακριτές μεταγραφικές και μεταβολικές αλλαγές (Aissa et al., 2021, Oren et al., 2021). Η έρευνά μας επικεντρώνεται στην εκ νέου ανάλυση αυτών των δεδομένων με έμφαση στους μεταγραφικούς παράγοντες, καθώς έχουν κρίσιμο ρόλο σε αρκετές διαδικασίες καρκινικών κυττάρων. Χρησιμοποιήσαμε δεδομένα scRNA-seq από κύτταρα PC9 που υποβλήθηκαν σε θεραπεία με τον αναστολέα EGFR ερλοτινίμπη (erlotinib) για 1, 2, 4, 9 και 11 ημέρες. Αναλύσαμε έναν συνολικό αριθμό 1.599 κυττάρων (drop-seq) για αντίσταση στην erlotinib. Αναλύσαμε τα δεδομένα χρησιμοποιώντας το πακέτο Seurat στην γλώσσα προγραμματισμού R. Επιβεβαιώσαμε την ύπαρξη διακριτών υποπληθυσμών, ο καθένας με διακριτικά προφίλ γονιδιακής έκφρασης. Η ανάλυση εμπλουτισμού συνόλου γονιδίων αποκάλυψε εμπλουτισμένες οδούς - που δεν σχετίζονται με τον πολλαπλασιασμό - όπως η ομοιόσταση της χοληστερόλης και η επιθηλιακή μεσεγχυματική μετάβαση. Η ανάλυση της δραστηριότητας του μεταγραφικού παράγοντα χρησιμοποιώντας το CollecTRI αποκάλυψε μεταγραφικούς παράγοντες που ήταν ενεργοποιημένοι σε αυτές τις ομάδες, εντοπίζοντας έτσι βασικά ρυθμιστικά στοιχεία που ενορχηστρώνουν τις κυτταρικές αποκρίσεις στην erlotinib. Συμπερασματικά, εντοπίσαμε και ιεραρχήσαμε αρκετούς μεταγραφικούς παράγοντες καθώς και τα γονίδια-στόχους τους, που χρήζουν περαιτέρω επικύρωσης μέσω βιοπληροφορικής ανάλυσης αλλά και πειραματικών προσεγγίσεων σε μελλοντικές μελέτες.
description: Lung cancer is a leading cause of mortality in the Western World. Epidermal Growth Factor Receptor (EGFR) inhibitors have revolutionized the treatment of EGFR-mutant non-small cell lung cancer (NSCLC), but resistance often develops, leading to relapse. Recent studies have used single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) in EGFR-mutant NSCLC cell lines treated with EGFR inhibitors, revealing multiple cancer cell subpopulations exhibiting distinct transcriptional and metabolic changes (Aissa et al., 2021, Oren et al., 2021). Our research focuses on re-analyzing these data with emphasis on transcription factors since they play a critical role in several cancer cell processes. We used scRNA-seq data from PC9 cells treated with the EGFR inhibitor erlotinib for 1, 2, 4, 9, and 11 days. We analyzed a total number of 1,599 cells (drop-seq) for erlotinib resistance. We analyzed the data using the Seurat package in R. We confirmed the existence of distinct subpopulations, each with distinctive gene expression profiles. Gene set enrichment analysis unveiled enriched pathways - not related to proliferation - such as Cholesterol homeostasis and Epithelial mesenchymal transition. The analysis of transcription factor activity using CollecTRI revealed TFs that were enriched in these clusters, thereby identifying essential regulatory elements orchestrating cellular responses to erlotinib. In conclusion, we identified and prioritized several transcription factors as well as their target genes, that hold potential for further validation through bioinformatics and experimental approaches in future studies.