Predição de doença do enxerto contra hospedeiro aguda baseada no perfil de expressão gênica. Estudo prospectivo

Predição de doença do enxerto contra hospedeiro aguda baseada no perfil de expressão gênica. Estudo prospectivo

Título alternativo Acute graft versus host disease prediction based on gene expression profiling
Autor Arantes, Adriano de Moraes Autor UNIFESP Google Scholar
Orientador Oliveira, José Salvador Rodrigues de Autor UNIFESP Google Scholar
Instituição Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Pós-graduação Medicina (hematologia) - São Paulo
Resumo Introdução: Transplante alogênico de células tronco hematopoéticas (TCTH) é uma importante terapia para doenças hematológicas, mas o sucesso de uma porção de transplantes é limitado pela doença do enxerto versus hospedeiro(GVHD). Os fatores de risco conhecidos para GVHD agudo (aGVHD) não fornecem uma estimativa precisa do risco individual e não auxiliam na individualização da terapia. Até o momento, não existe método diagnóstico que permita predizer aGVHD. A identificação de pacientes que desenvolverão aGVHD poderia permitir a individualização da terapia para uns e evitaria imunossupressão intensa para outros. Objetivos: Revelar um classificador molecular preditivo de aGVHD. Descobrir genes diferencialmente expressos e analisar eventos precoces que desencadeiam aGVHD. Explorar categorias funcionais e tipos celulares relacionados ao desenvolvimento de aGVHD. Casuística e métodos: Foram isolados, amplificados, marcados e co-hidridados com lâminas de microarray contendo 22.000 sondas, amostras de RNA mensageiro de 89 pacientes submetidos a TCTH HLA-idêntico mieloablativo ou de toxicidade reduzida, obtido de células mononucleares periféricas durante a enxertia medular. Os pacientes foram divididos em grupo treino e grupo teste, um modo utilizado para construir um modelo que discrimine pacientes com e sem aGVHD, e para testar o modelo em amostras independentes. Os genes informativos foram selecionados utilizando recursive feature elimination, seguido de sete diferentes algoritmos de classificação multivariados para estabelecer o classificador molecular no grupo treino. Os genes diferencialmente expressos entre amostras de pacientes com e sem GVHD foram submetidos a análise de enriquecimento das vias funcionais e agrupados de acordo com o perfil de expressão com células e tecidos através do SymAtlas. Resultados: Encontramos um classificador molecular composto de 233 genes nas amostras do grupo treino, que foram selecionados baseados na mais precisa classificação. No grupo teste da amostra, cerca de 80% dos pacientes puderam ser classificados. Para estes pacientes, o classificador mostrou uma acurácia preditiva de 75% (sensibilidade de 71% e especificidade de 78%). Analisando a anotação funcional dos genes diferencialmente expressos, observamos que em pacientes que desenvolveram aGVHD, houve aumento de expressao de genes da resposta antimicrobiana, transporte de gases, metabolismo de hemoglobina, além das alarminas. Nestas amostras também observamos a diminuição da expressão da IL1 e outros genes envolvidos na via do NF-kB. Vários genes super-expressos no periodo precoce do aGVHD foram associados a células precursoras. Conclusões: Nossos resultados mostram que um classificador molecular é capaz de identificar pacientes sob alto risco de desenvolver aGVHD. Estabelecer métodos de diagnóstico preditivo para aGVHD é o primeiro passo para a individualização da estratégia terapêutica após TCTH. Além disso, os resultados da análise de enriquecimento funcional e a expressão de genes em diferentes populações celulares, sugerem que eventos precoces envolvendo múltiplas populações de células precursoras possam predefinir a interação futura entre o enxerto em desenvolvimento e o paciente.

Background: Allogeneic hematopoietic stem cell transplantation is an important last resort therapy for hematological diseases. Unfortunately, the success of a large proportion of these transplants is limited by graft-versus-host disease (GVHD). Currently known risk factors for acute GVHD (histoincompatibility, sex mismatch, older patients, previous pregnancies) do not provide a precise estimate of individual patient risk and do not help for individualization of the therapy. Early identification of those patients who will develop aGVHD may allow for individualized treatment, and also for the reduction of unnecessary treatment for those patients not at risk. Nowadays, however, there is no diagnostic method that allows prediction of aGVHD. Objectives: The goal of our study was to reveal a gene expression profile that would predict the occurrence of aGVHD. In addition, using enrichment of gene ontology categories, to analyze differentially expressed genes in order to better understand biology of the events preceding aGVHD. Material and methods: we collected blood samples from 89 recipients of myeloablative and reduced conditioning regimen HLA-identical sibling allogeneic hematopoietic stem cell transplants at the time of successful engraftment. We isolated total RNA from the peripheral blood mononuclear cells, amplified it, labeled, and co-hybridized to the microarray slides containing probes for 22,000 genes..The patients were divided into training and test groups, the former used to build a model discriminating patients with and without aGVHD and the latter - to test the model on independent samples. We selected the informative genes using “recursive feature elimination” method followed by seven different multivariate classification algorithms in order to establish a molecular classifier in the training set. Then we validated this new classifier in the test set of patients.. We found differentially expressed genes using T-test and accepted those with estimated false discovery rate below 10%. We have used Biobase Explain to find enrichment of functional groups among differentially expressed genes.Results: We found a molecular classifier comprised by 233 gene probes in the training set of samples which were selected based on the most accurate classification. In the test group of samples, we found that 80% of patients could be classified based on the concordance between classification methods as described above. For these patients, the classifier showed 75% of a predictive accuracy (71% of sensitivity and 78% of specificity). Analysis of functional annotations of differentially expressed genes showed that patients that developed acute GVHD have increased expression of antimicrobial genes, hemaglobin metabolism genes and alarmins. In these samples we also observed decreased expression of IL-1 and other genes involved in NF-kB activation. Several genes up-regulated before aGVHD were associated with multiple types of precursor cells. Conclusion: Our results show that molecular profiling is able to identify patients under high risk of acute GVHD at the time of engraftment. Establishing of a predictive diagnostic method for aGVHD is the first step of individualization of therapeutic strategy after hematopoetic stem cell transplantation. In addition, the results of functional enrichment analysis and expression in different cell populations suggest that early events during engrafment involving precursor cell populations might predefine results of interaction between stem cell allograft and patient body.
Palavra-chave Transplante alogênico de células tronco hematopoéticas
Doença do enxerto contra o hospedeito aguda
Microarray
Perfil de expressão gênica
Stem cell transplantation
Acute graft versus host disease
Microarray
Molecular profiling
Idioma Português
Financiador Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)
Associação Fundo de Incentivo à Psicofarmacologia (AFIP)
Data de publicação 2009
Publicado em ARANTES, Adriano de Moraes. Predição de doença do enxerto contra hospedeiro aguda baseada no perfil de expressão gênica. Estudo Prospectivo. 2009. 176 f. Tese (Doutorado em Ciências) – Escola Paulista de Medicina, Universidade Federal de São Paulo, São Paulo, 2009.
Publicador Universidade Federal de São Paulo (UNIFESP)
Extensão 176 f.
Direito de acesso Acesso aberto Open Access
Tipo Tese de doutorado
Endereço permanente http://repositorio.unifesp.br/handle/11600/39361

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Nome: Publico-39361.pdf
Tamanho: 1.851MB
Formato: PDF
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